探讨高密度聚乙烯装置反应器飞温原因分析及对策

2022-09-12

乙烯生产装置当中高密度聚乙烯 (HDPE) 装置是其中的重要构成部分, 由催化剂活化、产品掺混、原料精制、聚合反应、稀释剂回收、聚合物脱气、挤压造粒等单元构成。其优点主要体现为操作成本低, 流程简单, 能耗、物耗少, 具有很高的单程转化率, 产品质量优良等, 这一工艺对于乙烯催化聚合生产聚乙烯来说是主要的工业化生产方式之一。本课题研究主要分析了这个装置曾经出现过的反应器飞温事件, 探讨了引起事件的因素, 最终找出预防问题的措施。

一、反应器飞温的危险性

乙烯聚合反应所产生的热量十分惊人, 每次生产出一千克的聚乙烯, 其产生的热量大约为三千四百焦耳, 一旦出现了操作失误, 出现反应器飞温的可能性极大, 这就会导致在稀释剂中溶解的聚乙烯粉料会出现条形或者是块形, 从而导致许多的主要设施和管道线路中出现堵塞的情况, 促使装备不能正常运作, 其清洗工作也是十分复杂的, 对生产效率产生直接的影响, 进一步造成经济上的损失, 由此可见, 反应器出现飞温之后, 其产生的危害是不可估量的。

二、某厂两起事故产生概述以及产生的原因探讨

1. 第一次事故概述

(1) 事件发生过程

下午两点设备开工运作, 在两台反应器中注入乙烯, 构建乙烯的浓度。到了两点三十八分钟时, 将催化剂以每小时0.5千克的计量注入, 这时, 乙烯的浓度是4.73mol/%, 其进料的量为每小时4.656吨, 第一反应器是94.21℃。到了四十二分时, 催化剂开始以每小时1千克的计量注入, 这时, 乙烯的浓度是6.88mol%, 其进料量是每小时5.302吨, 第一反应器是97.62℃。到了五十七分钟时, 第一反应器达到了100.34℃, 显然到达极限, 设备终止运作。而后来检测结果显示, 是旋流器被堵塞了, 清理就耗费了三天的时间。

(2) 原因探讨

在开始工作前, 当乙烯的浓度达到了目标值之后, 有关人员并未暂停进料, 而是一直保持着较大的进料计量, 这就会导致乙烯的浓度在催化剂注入后一直处于上升状态, 而且, 催化剂的注入量得到提升的时间十分短暂, 相差只有四分钟。因此, 此时的乙烯浓度十分高, 而且催化剂的量也较大, 所以其反应十分剧烈, 进一步释放出了大量的热量, 导致了反应器的温度大幅度提升, 而这样一来, 反应速度会随之加快, 形成一种恶性的循环往复, 反应器的温度得不到控制, 出现飞温事件。

2. 第二次事故概述

(1) 事件发生过程

由于夹套水a换热器循环水某一侧的进口过滤器出现了堵塞, 而且, 设备生产的负荷不高, 对于b换热器单个运行是满足的, 设备决定要清洗过滤器。上午八点五十六分时, 隔离了a换热器, 这时, 两台反应器分别达到了101.23℃和102.17℃, 经过六分钟后, 其温度迅速上升, 到了九点十分时, 已经高达105.29℃和106.65℃, 超出极限数值很多, 设备停止运作。后来检测结果是脱气单元的一节管线被堵塞了, 而清理就耗费了两天时间。

(2) 原因探讨

在对a换热器进行隔离时, 有关的人员没有充分考虑到换热器出口的温度变化, 应当依据温度变化慢慢关闭阀门, 而工作人员却在十秒之内将所有的阀门全部关闭, 这就导致换热器不能及时撤出反应热的作用中, 从而导致反应后释放的热量不能有效得到排除, 在夹套水系统中和反应器中出现堵塞和堆积, 从而进一步导致两台反应器的温度在短时间里得到了急速上升, 出现飞温事件。

通过上面的分析我们可以总结出出现飞温事件的原因:首先, 反应器中的聚合反应过于强烈, 释放大量的热量;其次, 夹套水系统出现了故障, 导致热量不能得到及时有效的释放;第三, 在反应器中, 相关的进料计量的浮动较大, 不够稳定;第四, 新的催化剂导致其浓度和活性得到大幅提升;第五, 循环的冷却水出现突然终止的情况;除此之外, 还有许多的因素会导致出现飞温事件的发生, 需要在具体的工作中逐步探究。