气相流化床聚乙烯装置产品出料系统（PDS）常见故障分析
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摘 要：对 Unipol聚乙烯装置产品出料系统操作中的常见故障进行了分析，并提出了对各类故障相应的解决方案，实际操作中收到良好的效果，对 UNIPOL 气相法聚乙烯装置具有现实的指导意义。
关键词：气相流化床；聚乙烯；产品出料（PDS）；床料位控制；交叉 ；大小头
Unipol 工艺技术的核心是聚合反应系统的气相流化床技术，聚合反应在流化床反应器中进行。气相反应物（乙烯、氢气、惰性组分和共聚单体的混合物）通过循环气压缩机做功连续循环，循环气流经树脂床，使床层流化并带走聚合热，通过循环气冷却器从循环气中撤走聚合反应热和压缩机热。催化剂通过注入点注入床层。如果使用助催化剂，在靠近催化剂注入点的地方注入床层。随着聚合反应的发生，树脂间歇地从反应器排入产品出料系统（PDS），PDS以交替方式操作，将树脂送往脱气仓（PPB）。在反应器床料位和床重不变的情况下，反应进料和出料达到一个动态平衡。如果出料系统故障，导致反应器树脂不能及时排出，就会打破动态平衡。随着反应的进行料位不断增大，催化剂停留时间长活性也会升高，如果不能及时处理，很有可能发生爆聚结块的危险，料位升高后在扩大段分离不好，聚乙烯粉末带出系统的可能性增大，易堵塞循环气压缩机入口滤网、循环气冷却器、分布板。
1 产品出料系统（PDS）
1.1 按照字母顺序，在每套PDS系统中涉及到的自动阀门
A阀产品阀，反应器到“B”阀；B阀产品阀，“B”阀到PC；C阀循环气吹扫管线，用于“B”阀关闭时吹扫“B”阀和反应器之间的管线；D阀产品罐（PC）中树脂排入产品吹送罐（PBT）；E阀产品吹送罐（PBT）中树脂排入脱气仓（PPB）；G阀产品罐（PC）排放返回反应器；H阀产品罐（PC）到产品吹送罐（PBT）平衡阀；J阀产品吹扫罐（PBT）输送气供给阀；L阀PDS排放至PPB阀；P1阀氮气至产品吹送罐（PBT）吹扫阀；P2阀氮气至产品吹送罐（PBT）吹扫截止阀，并防止氮气总管P1处的泄露；P3阀P1泄露至火炬；R阀产品脱气（PPB）仓隔离阀；W阀两个产品罐（PC）交替平衡阀用于提高单体效率；X阀两个产品吹扫罐（PBT）交替平衡阀用于提高单体效率。
1.2 PDS系统手动操作开关
1.2.1 HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）PDS锁定开关
两位现场开关，位于靠近每个PBT且在同一水平面上。“AUTO”位置允许PDS逻辑运行“OFF”位置提供开关的锁定能力。保证操作人员和维修人员在PDS上安全工作，正常操作时开关在“AUTO”位置在维修工作期间开关应当被锁定在“OFF”位置。
1.2.2 HS-4101-1S（HS-4106-1S）PDS操作开关
三位手动软开关布置在控制室CRT显示，它的功能是允许一个PDS系统被操作。“START”位置是一个瞬时信号，如果一个手动开关打至中间位置“AUTO”弹起“START”信号将闭锁，选择“STOP”将立即引起出料循环停止。
1.2.3 HS-4101-1T（HS-4106-1T）PDS模式选择开关
三位手动软开关布置在控制室CRT显示，它的功能是选择PDS的操作模式。“AUTO”位置允许PDS以自动模式运行“MANUAL”位置用于PDS以手动模式运行。“OFF”位置将停止PDS运行但允许正在运行的出料程序完成。
1.3 Unipol聚乙烯反应器有两套排料系统（PDS）
两套PDS系统正常时以交替模式操作，当一个排料系统出现机械故障时也可单独运行。在交叉多级模式下操作时，气体在两套PDS之间输送以减少离开反应系统的单体数量。交叉的基本思路是尽可能将反应循环气保留在PDS系统中，通过压力平衡，反应循环气在两个容器之间输送，这种操作可以提高单体效率。
2 产品出料系统（PDS）流程叙述
当反应器出料条件满足后，首先通过关“C”阀，然后打开“B”阀和“G”阀来开始树脂排料，树脂间歇地从反应器排向产品罐（PC）。流化床的压差动力是气固体从反应器通过“B”阀排到产品罐（PC）的动力。
气固两相在产品罐（PC）中分离，气体通过“G”阀返回反应器，树脂不断进入产品罐（PC）。产品出料结束时“A”和“G”阀关闭。一旦产品下料完成且产品罐（PC）已和反应器隔离，则打开“D”和“H”阀使树脂和一些气体通过重力作用从产品罐（PC）排向产品吹送罐（PBT），一旦树脂全排入产品吹送罐（PBT），“D”和“H”阀关闭。通过打开“E”阀和输送气“J”阀将树脂从PBT排到脫气仓。一旦输送完成，“E”和“J”阀关闭。排料程序准备下一排料循环的开始。阀门“B”、“E”、“G”、“D”、“H”、“W”和“X”的动作有可调计时器控制，通过调节这些计时器可以达到总的循环时间。一级交叉在两套产品罐之间，产品罐装满后，一些气体通过压力平衡排入另一套PDS的产品罐。这称为“W”交叉阀。这个过程结束后，交替出料系统允许下一次出料。二级交叉在两套产品吹出罐之间，称为“X”交叉，当“X”交叉完成后，树脂从PBT送往PPB。任何一级交叉都可通过开关选择是否投用。应尽可能保持所有交叉投用。
3 产品出料系统（PDS）常见故障分析
PDS系统担负着反应器排出树脂的重要作用，气相流化床聚乙烯生产负荷高，特别目前新建装置产能均在 40t/h以上，PDS系统出料的稳定性决定着反应器运行平稳的状态。两套PDS系统的所有自动阀门均为气动球阀，同时配备有弹簧缸，保证其事故状态。
3.1 产品出料系统（PDS）大小头处堵塞
故障现象：当反应器反应状况不好时会有块料和片料的生成，这些块料和片料会在每次PDS出料时排出反应器进入PDS系统，每套PDS系统的PBT罐出口水平段管线都设有大小头，这些大小头的作用可以捕集树脂中的大块料。当一套PDS系统大小头处发生堵塞时“E”阀会长时间处于开位，相应报警“产品PBT罐排出故障”。即使床重和床料位以及循环时间满足条件，根据逻辑设置另一套“E”阀也无法打开，两套PDS无法出料，床重和床料位升高。 处理方法：将大小头堵塞的PDS开关HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。将“E”、“W”、“X”阀关闭出料时间设为0S，保证另一套PDS出料。此时将“G”、“H”阀打开给PBT罐充压至1000kPa，关闭“G”、“H”阀。确定另一套“E”阀关闭后，将此套“E”阀打开强吹至PPB，如果强吹效果不好。关闭“E”阀将P1、P2打开，P3关闭，打开“D”、“H”、“L”对PBT中的粉料进行氮气降温排放至PPB。关闭“R”阀，将“R”至“E”段大小头处管线通过现场导淋泄压。拆卸大小头进行清理，拆卸大小头时将HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置。大小头清理干净后，将HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“AUTO”位置。通过P1、P2阀给PBT罐充压至30kPa，通知现场人员远离PBT处，打开“E”阀将粉料排掉。将大小头复位，对大小头处管线氮气升降压置换三次后，将PDS投用交叉出料。
3.2 “B”阀电磁阀故障
故障现象：当床料位床重以及出料时间满足出料条件后，“B”阀无法打开，PDS无法出料。另一套PDS正常出料，当一套PDS无法维持出料后床重和床料位升高。将“B”阀无法打开的PDS开关 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。手动开关“B”阀无动作。
处理方法：将“B”阀无法打开的PDS开关 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。关闭“W”、“X”阀，出料时间设置0S。联系仪表人员检查更换电磁阀后“B”阀仪表气源压力正常，手动开关“B”阀正常后，将PDS投用交叉出料。
3.3 “E”阀气缸故障
3.3.1 “E”阀阀门打不开
故障现象：由于“E”阀垂直地面安装，气缸下部与地面用支撑部件相连接，“E”阀开关频次多震动大导致支撑脱落，气缸组件受力增大。当PBT准备出料至PPB时“E”阀打不开，PDS无法出料。另一套PDS正常出料，当一套PDS无法维持出料后床重和床料位升高。将“E”阀打不开的PDS开关 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。手动开關“E”阀无动作。
处理方法：将“E”阀打不开的PDS开关 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。关闭“W”、“X”阀，出料时间设置0S。将P1、P2打开，P3关闭，打开“D”、“H”、“L”对PBT中的粉料进行氮气降温排放至PPB。将 HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置。仪表人员更换气缸后，将PBT罐中粉料送至PPB后，将PDS投用交叉出料。
3.3.2 “E”阀阀门无法关闭
故障现象：当PBT出料完成后，“E”阀无法关闭，由于联锁逻辑设置导致另一套PDS“E”阀无法打开，PDS无法出料，反应器床重床料位上升。
处理方法：将“E”阀阀门无法关闭的PDS开关 HS-4101-1S（HS-4106-1S）打至“STOP”位置，开关 HS-4101-1T（HS-4106-1T）打至“MANUAL”位置。将P1、P2打开，P3关闭，打开“D”、“H”、“L”对PBT中的粉料进行氮气降温排放至PPB。将HS-4101-1Q（HS-4106-1Q）打至“OFF”位置，保证另一条PDS正常出料。仪表人员更换气缸后，将PBT罐中粉料送至PPB后，将PDS投用交叉出料。
3.4 PDS系统故障
处理PDS系统故障过程中，如果反应负荷过高，一条PDS不足以维持出料，需调整催化剂进料反应降负荷，根据以往操作经验一条PDS可以维持36t/h的负荷。处理过程中如果另一条PDS也出现故障，要及时对反应进行终止。
4 结束语
在日常操作中，必须高度关注PDS系统运行，PDS系统自动阀门动作频繁。尤其是“E”阀的日常检查和维护。由于“E”阀在运行期间动作频繁，且振动较大，长期运行过程中易出气缸故障等问题，造成阀门不动作，极易导致反应器料位过高。因此，必须建立日常巡检制度，严密监控阀门运行，出现运行隐患主动处理。
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