李想
中国石油抚顺石化公司 烯烃厂，辽宁抚顺 113008
摘要：某石化公司聚乙烯装置采用美国UNIVATION工艺技术原理，是标准气相法生产聚乙烯，其中反应系统尤其重要，是由由反应器、循环气冷却器和循环气压缩机组成。原料通过一定压力和温度进行反应，使用的催化剂是Ucat-J系列，催化剂系统利用还原剂T3和DC使Ucat-J带有活性。在反应过程中由于种种原因造成反应的不稳定，当出现异常情况是要进行反应终止，防止造成更大的问题。
关键词：反应器、催化剂、聚乙烯、终止系统
一、反应系统介绍
反应系统由反应器、循环气冷却器和循环气压缩机组成。气态反应物（乙烯、丁烯或己烯和氢气的混和物）和惰性组分在循环气压缩机的压送下连续地循环通过注入有催化剂的树脂流化床。聚合反应的反应热由循环气带出并被外部的循环气冷却器除去。如果需要的话，少量的循环气可通过产品脱气仓排放到火炬，以此来保持反应系统内适当的反应物浓度。
反应器是一个圆柱状带裙座设备，顶部带有一个膨大的部分以分离循环气中的固体物料。一个打孔的分布板支撑树脂颗粒床，气体经分布板分布后流入床层底部。在不同标高处设有人孔，以备检修时检修人员能进入反应器。 循环气压缩机是一个单级、开式叶轮、恒速、离心式压缩机。压缩机入口的导向叶片控制循环气的循环气量。循环气体压缩机采用串级干气密封。
循环气冷却器是一个单壳程的管壳式换热器。循环气走管程，调温水逆流走壳程。调温水系统是一个控制温度的再循环系统。离心式调温水泵使得调温水在冷却系统中循环。改变调温水冷却器旁路调温水的量来控制进入循环气冷却器的调温水的温度。调节调温水系统的温度设定点来控制反应器温度。
二、反应系统催化剂介绍
齐格勒－纳塔催化剂生产的树脂使用的是 UCAT-J 淤浆催化剂。淤浆催化剂由催化剂原浆和还原剂混和制得。催化剂原浆储存在可再利用的钢瓶中。原浆的还原需要加入改性剂 T3 和改性剂 DC。这些改性剂稀释于矿物油中存储在钢瓶中。
改性剂 T3 和改性剂 DC 从不同的注入点注入原浆管道。添加剂 T3 在紧靠浆液进料泵下游处注入原浆管道。
T3 和原浆的混合物流入 T3 停留时间罐和搅拌器，并在那里进行还原。添加剂 DC 注入从 T3 活化罐出来的 T3 和原浆的混合物流。还原反应在DC 停留时间罐和搅拌器中连续进行。被还原的催化剂浆液在高压精制氮气的协助下进入反应器。
矿物油冲洗系统用于定期冲洗浆液催化剂系统内的所有管道及生产设备。用于冲洗的矿物油由矿物油卸料泵从矿物油桶送入矿物油冲洗罐，用精制氮气将矿物油输送到整个系统。浆液管道和设备都必须进行冲洗，冲洗后的液体直接进入废浆液处置罐。改性剂 T3 和改性剂 DC 的管道及设备经过冲洗后，废矿物油进入密封罐，之后被排入密封罐处置罐。处置钢瓶秤用于监测废浆液处置罐的容量。
三、反应终止系统介绍
通过注入催化剂毒物（改性剂 CO）来终止聚合反应或使聚合反应减慢。但毒化反应是可逆，当 CO 从反应器中吹扫出以后，聚合反应可以重新开始。终止系统包括催化剂毒物钢瓶、分配管道以及用来将催化剂毒物注入循环气管道的气动阀。当以下任意一种工况发生时，终止系统逻辑将会启动：
I型终止：当床温超过预定值时，I型终止自动启动，一旦启动，反应物和催化剂均停止进料，毒物被注入循环气冷却器下游的管道，毒物通过循环气压缩机压缩后在反应系统内循环混合，使树脂床中的催化剂中毒，循环气每分钟在反应系统内循环一次，可迅速终止反应。
III型终止：反应器床层的撤热是靠循环气循环来实现的，如果循环气量不足就直接影响到反应热的撤出。引起循环量降低的最大可能就是压缩机电力故障跳车。低循环气流量或循环气压缩机电力故障及机械故障会启动III型终止。一旦启动，会自动停止反应物和催化剂进料，切断压缩机电源，在循环气冷却器下游的管道注入 CO，并打开循环气去透平的入口阀。透平用渐低的速度驱动压缩机，透平出口排向火炬。毒物通过压缩机在反应系统循环混合，使树脂中催化剂中毒，同时因为循环气排放至火炬，反应压力会慢慢降下来。预计III型终止持续时间为 10 分钟。
II型终止：循环气不能循环直接影响到反应器床层的撤热，如果是压缩机机械故障引起的循环失败就不能允许（通过透平）压缩机继续转动，那么就得启动II型终止。II型终止自动停止反应物和催化剂进料，关闭主循环气流量控制阀，将毒物注入循环气冷却器下游的管道，反应气排火炬（通过快速放空阀）使反应系统降压。随着系统泄压，毒物会从床层底部被牵引至反应器顶部使床层中催化剂中毒，但因为排放速率不是足够大，毒物不可能穿过整个床层，所以II型终止结束时，床层内可能形成一些结块。如果压缩机故障不允许马上重启压缩机，必须引入氮气以减小可能结块的尺寸。