职称论文高压车间高压聚乙烯装置分解反应的原因及措施.docxVIP

高压聚乙烯装置分解反应的原因及措施摘要 简要介绍了茂名高压聚乙烯装置的工艺流程，探讨管式法高压聚乙烯装置分解反应发生的原因, 提出了预防分解反应发生的对策和措施。关键词 高压聚乙烯； 分解反应； 原因分析对策中国石化茂名石化分公司新建的250kt/a高压低密度聚乙烯装置,采用德国Basell公司的LupotechTs高压管式反应器技术,以乙烯为主要原料，过氧化物为引发剂,丙烯、丙醛为相对分子质量调节剂。该技术采用乙烯单点进料、过氧化物4点注入的脉冲式反应,最大单程转化率可达35%。装置的管式反应器直径为72mm,有效反应管长为2160m,第一至第四反应区有效反应管长分别为640, 560, 560, 400m。该工艺流程短,操作简单,实用,主要工艺控制由DCS实现,联锁系统由PLC实现,可与DCS联网。装置主要由压缩区、反应区、挤压后处理区组成。对于高压聚乙烯装置来说, 分解反应所造成的损失是巨大的。如果发生分解反应, 轻则需要对系统进行吹扫和置换后重新开车, 严重时还要更换被损坏的设备, 甚至发生安全事故, 给装置的安全稳定生产带来极大的威胁。因此, 高压聚乙烯装置从业人员有必要认真探讨分解反应发生的原因, 有针对性地采取有力措施, 避免分解反应事故的发生, 保证装置安全平稳的运行。1 工艺流程主要流程如图1，新鲜及低压循环乙烯经一次和二次压缩机后,压力由0. 05MPa提高到270. 00MPa左右,然后通过预热器加热到165℃左右,进入管式反应器,在第一反应区经有机过氧化物(过氧化特戊酸叔丁酯（TBPPI）、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPEH)、过氧化3,5, 5-三甲基己酸叔丁酯(TBPIN)、过氧化二叔丁基(DTBP)和异十二烷,根据反应区和生产牌号不同配成一定浓度的混合物)引发聚合,温度逐渐上升,最后达到295℃左右。随着引发剂的分解,反应温度逐渐下降,在第二至第四反应区分别注入相应的有机过氧化物,再度引发聚合;反应放出的热量由夹套中的热水带走。聚合物及未反应乙烯单体的混合物经脉冲阀(设在第四反应区出口)后压力降至约30. 0MPa,并流经反应器后冷器降温至约250℃,然后进入高压产品分离器,在此将熔融的聚合物从乙烯单体中分离出来。再经过低压分离器之后到挤压机，造粒处理之后送往包装出厂。2分解反应现象 乙烯和聚乙烯在高温、高压下不稳定,可分解为碳、氢气、甲烷及其他产物,装置一旦发生分解反应,由于产生反应热,温度会快速升高,进而加速反应,使之爆炸性地进行。对设备损害较大,若发生爆破膜破裂,高温的乙烯气体在管道内高速排出时会产生静电,排至空中后,可能产生破坏性更大的二次爆炸,而且,分解反应会在很长的时间里影响以后的产量和产品质量,危害极大。3 分解反应发生的原因分析 引起乙烯分解反应最根本的原因在于局部过热,当瞬时的热量不能予以充分导出、温度猛升超过350℃以上,就会发生分解反应甚至导致分解爆炸。主要有以下原因。3.1 原料中存在杂质据文献介绍,氢气、氧气对高压聚乙烯反应具有催化作用,纯氧可用来作高压聚乙烯反应的引发剂。对于采用低分解温度的过氧化物引发体系, 若系统氧气超过5×10- 6时,可以发现明显的继续氧引发反应。当系统中氧气含量大于10×10- 6时,可能导致分解反应的发生。此外, 原料中如果氢含量超标, 引发剂注入量将会显著增大, 也容易造成反应失控。3.2 乙烯气体被反复地进行绝热压缩和膨胀 现假设二次机二段出口排气阀坏,压缩出去的气体全部返回,那么这部分气体经过二次压缩后温度会升高，根据文献，经过二次压缩后会达到320℃,因而可能会导致分解反应。3.3 引发剂用量过多,引起局部过热,产生分解反应 瞬间的引发剂注入量过多,就会使反应加剧,温度骤升失控,往往导致分解反应。　引发剂用量过多,主要有以下几种情况: (1)引发剂注入线堵塞,随后又冲开,造成引发剂注入过量,导致分解。(2)操作原因导致引发剂用量过多,引发分解。(3)反应器粘壁严重,热偶上附着的物料导致热偶的测量值低于实际值,控制器继续加大引发剂注入量,导致发生分解反应。(4)仪表自控或注射系统失灵,也有可能使温度控制不稳。3.4 正常生产时的压力突然升高,导致分解反应 一方面,提高反应压力可以防止局部过热现象,另一方面,反应速度随反应压力升高而增加。反应速度的增加必然伴随着生成热速度的增加,若生成热速度大于撤热速度,就会造成热量积累,系统温度升高,发生分解反应。3.5 反应器内流速达不到设计最小要求 湍流能提高热传递效率, 要想形成湍流, 其雷诺系数就必须在10 000 以上, 这就对物料最小流速有所要求。如果在工艺管道内物流流速达不到设计要求, 甚至在管道内发生滞留和存在死角, 那样就会形成滞流, 使传热系数降低, 引起热量的累积, 形成