排放气回收系统制冷温度偏高原因分析和处理措施

苗 伟，刘军平

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 靖边 718500）

榆能化线性低密度聚乙烯装置采用美国Univation公司的UNIPOL气相流化床聚乙烯生产工艺，装置年生产能力为30万吨，装置排放气回收系统如图1，主要通过冷却、压缩系统将脱气仓排放气体中的丁烯，异戊烷等原料回收利用。排放气回收系统投用时，从脱气仓顶部过滤器出来的排放气，首先经入口保护过滤器，然后经过压缩机出来后。气体经过高压冷却器和高压冷凝器分别冷却至40℃和-10℃后，凝液收集在高压集液罐中，经高压凝液回收泵送回反应器进料系统。高压冷凝器用-20℃乙二醇的水溶液做制冷剂将工艺流体冷至-10℃。制冷剂由排放气回收制冷系统供给[1]。由于装置排放气回收系统制冷设计温度长期高于设计值，不能完全将原料回收利用，导致回收液流量偏低。液体主要包含共聚单体（丁烯-1和己烯-1）和异戊烷。

图1 排放气回收系统工艺流程

据统计，2016年全年线性低密度聚乙烯装置排放气回收系统制冷温度统计情况如图2。制冷温度基本在-7℃，偶尔会有达到设计值-10℃情况。制冷温度的持续性高会造成原料回收利用低偏低。

图2 2016年1-12月份制冷温度统计表

1 影响排放气回收系统制冷温度高的原因分析

根据对排放气回收系统制冷温度高进行分析，冰机工艺介质出口温度偏高、乙二醇流量偏小、冰机运行工况不合适、泵出口流量偏高、冰机真空度、仪表问题以及蒸发器换热效果差等。

1.1 高速泵回流阀开度

由于回收液通过高压集液罐后，再经过高速离心泵增压温度会明显升高。当正常生产期间回收液进入反应器流量约为泵出口流量设定的21%。通过调查统计，平时稳定生产时高速泵出口回流阀开度基本在65%～72%，阀门开度过大会导致大部分回收液通过回流阀重新进入高压集液罐，无形中使得制冷温度偏高。

1.2 低压、级间冷却器质量

低压冷却器和级间冷却器主要用于将回收气温度降低，但是其质量若较差，发生管程内漏，会造成冷却水内漏至工艺气，从而导致管束堵塞，换热效果差。通过2016年对E-5217内漏情况调查显示，对低压冷却器管程打压发现，部分管束有水流出。通过统计，发现泄漏管束达到47根。同样级间冷却器也发生过内漏现象，从而水气和粉料黏合后造成换热器管束堵塞，影响换热器换热效果[2]。

1.3 冰机运行控制模式

冰机主要用于将冷冻机冷却至-20℃，然后通过冷冻液对回收气进行再次冷却，使得其温度达到预期值。但是若冰机在采用温度模式控制时，当目标温度到达目标值后会空载，待温度高于设定值后再次加载工作，这样会导致制冷温度往复波动，经常出现高于设定值的情况。

1.4 乙二醇流量和冰点

乙二醇作为排放气回收系统的冷冻机，主要作为回收气再次冷却的冷介质。其主要是由54%的乙二醇和46%的脱盐水组成的水溶液。一方面若其流量偏小，会造成冷却介质因流量不够而导致换热不彻底现象；另一方面其冰点需低于目标温度至少5℃以上，防止换热器管束发生膜结冰现象，导致换热效果差。

1.5 冰机真空度

冰机在初次投入使用前或者经过检修后，必须做抽真空气密试验，这样可防止因系统含有水分而导致的问题，需要在充注制冷剂和油之前对冰机系统进行抽真空。若系统气密不好或者含有水分，会导致冰机效率降低，制冷剂和油不能完全分离。

2 处理措施及效果

2.1 调整高速泵回流阀开度

为解决这一问题，线性低密度聚乙烯装置一方面通过对高速泵出口流量进行调整，控制泵最小回流阀开度至10%～40%，使得回收液返回高压集液罐的流量降低；另一方面要求岗位人员每两h对运行高速泵巡检一次，设备技术管理人员每天巡检一次，通过巡检来监控泵的运行工况。

2.2 改变冰机运行控制模式

线性低密度聚乙烯装置设备管理人员通过将冰机由温度控制变为压力模式控制，通过冰机入口压力与出口压力的压缩比控制，使得冰机处于持续加载状态。这样可以保证冷冻机温度稳定持续维持在目标值以下，从而对排放气可以持续冷却，不会造成温度波动，更不会出现高于目标值的情况发生。

2.3 清理低压、级间冷却器

在对换热器检查发现，低压和级间冷却器管束会出现内漏现象，由于循环水压力高于排放气压力，这样就会导致循环水进入管束，造成冷却器管壁黏有粉料和水，换热器效率降低，从而不能降低排放气温度。为了防止这一现象发生，需定期对冷却器进行检查试压。榆能化公司线性低密度聚乙烯装置就发生过低压和级间冷却器管束泄漏的情况，通过消漏试压后可成功解决这一问题。

3 结果

通过对影响排放气回收系统制冷温度高的原因分析以及相应措施的实施后，排放气回收系统制冷温度在正常运行时成功达到专利商设计值要求，详见图3。

图3 实施后排放气回收系统制冷温度统计

由图3看出，通过对高速泵回流阀开度的调整、冰机运行控制模式的改变以及低压、级间冷却器的清理，有效解决了影响排放气回收系统制冷温度高的问题，降低了因排放气回收系统制冷温度高而造成的原料浪费，为装置降本增效而做出了巨大贡献[3]。