浅谈全密度聚乙烯装置反应器床高控制

浅谈全密度聚乙烯装置反应器床高控制

谷 健1   李海龙2   杨月3

（兰州石化公司机电仪运维中心，兰州730060）

摘  要：

本文主要介绍全密度聚乙烯装置反应器床层料位的控制。利用反应器上部松密度测量仪表和床高测量仪表的测量信号，通过DCS和PLC复杂计算得出反应器的料位高度，然后主要通过改变产品排放系统（PDS）出料频率变化来实现床层料位高度的控制。

关键词：反应器，床层料位控制，DCS，PLC，产品排放系统（PDS）

1 引  言

在全密度聚乙烯装置中，反应器流化床料位一般控制在反应器扩大段以下0.3-0.6m处。床层高度是流化床形成和流化状态判断的重要指标。床层高有利于提高反应速率，但也会带来粉料被循环气夹带出反应器和循环气压缩机功耗增大等问题。因此需要科学准确的测量和控制反应器床层料位高度，保证工艺的安、稳、长、满、优生产。

2 工艺概况

2.1装置简介

全密度聚乙烯装置采用气相法聚乙烯专利生产技术，以聚合级乙烯为主要原料，聚合级1-丁烯或1-己烯为共聚单体，在高效催化剂的作用下，在流化床中通过低压气相聚合反应生成粉料树脂，反应气通过外部冷却循环，移走反应热。催化剂和反应气体(乙烯、1-丁烯或1-己烯和氢气)连续加入反应器。通过两套交替使用的产品排出系统，间歇的将产品从反应器中排到树脂脱气系统。含有未反应单体的树脂进入脱气系统，树脂粉料经过单体脱除、失活后，进入挤压造粒系统，根据生产牌号需要加入不同添加剂后，经挤压造粒、掺混工序，形成合格粒料通过气流输送系统送往成品包装车间。

图1 工艺流程简图

2.2反应器床层料位控制的核心作用

    提高反应器床层料位，使得树脂和催化剂在反应器中的停留时间延长，提高了催化剂的活性，从而使树脂平均颗粒尺寸（APS）提高，灰份降低，反应器时空收率降低。料位的提高，对反应器的死区会有所改变，同时会使粉末夹带量加大。如料位太高还使扩大段结片。同样道理，降低反应料位时，上述的各种性能也相应改变。当低于正常料位时，就降低或失去对扩大段的冲刷作用，造成扩大段结片。同时会造成流化床流化和返混效果不好。

    高料位和低料位操作如控制得当有其有利的一面。如利用高料位操作，加强对扩大段的冲刷，可除去已在扩大段形成的片状料。在产品切换时利用低料位操作可以减少过渡料。

3 反应器床高控制

图2反应器床高控制复杂回路图

3.1控制原理

反应器床层高度由反应器中部至顶部压差，设计使用补偿的床层料位控制，由单位床层压降作为计算基元，再由上部流化床层密度，通过复杂计算得出。床层高度的正常调节由PDS产品排放系统出料频率变化进行调整。

3.2控制回路组成

参考图2：反应器床高控制复杂回路图。

反应器床层料位控制系统主要由现场测量仪表、DCS及PDS产品排放系统组成，PDS系统主要由PLC来实现控制的。

LT4001-35B 采用Rosemount生产的智能型差压变送器，正负压室利用导压管与反应器相连。由于在生产时反应器内部存在大量的粉料，为了防止粉料从导压管进入堵塞导压管及表头，影响正常测量，故LT4001-35B配置有反吹系统。

PDT4001-34采用Rosemount生产的插入式双法兰式智能型差压变送器。

3.3控制在DCS及PDS PLC中的计算和控制

3.3.1 上层松密度计算

  反应器上层松密度由PDT4001-34将测量的差压信号转换成4-20mA，输入到已组态好的DCS的AI卡，通过计算模块CALC.根据△P=ρg h得到PDY4001-34，计算公式如下：

（1）

    其计算结果通过组态在DCS画面上显示PDI4001-34，范围为0-400Kg/。

3.3.2 床层料位计算和控制

反应器床层料位由LT4001-35B将测量的差压信号转换成4-20mA，通过信号分配器分为两路信号：一路信号输入到DCS的AI卡，通过组态在DCS画面上显示LI4001-35，范围为9.91-16.5m；另一路信号输入到PDS PLC的AI卡， 和DCS输出到PDS PLC的 PDY4001-34作为“LEVEL COMP.”（床高计算块）的输入，计算出LY4001-35B，计算如公式（2）:

        （2）

根据工艺的控制要求， LY4001-35B在PDS PLC上实现上下限报警，即LAL（设定值为13.67m）和LAH(设定值为14.87m)。LY4001-35B也作为LIC4001-35A的PV值，范围为9.91-16m。LIC4001-35A用来给PDS系统提供开关信号，它组态成一个开关控制器，可以运行在自动或手动模式:在自动时， LIC4001-35A与设定值进行比较，当SET≦PV时，逻辑输出为1，当SET﹥PV时，逻辑输出为0，随着PV值高于或低于设定值而提供一个开关命令到PDS逻辑;在手动模式时，操作工设定输出0﹪或100﹪，控制系统输出命令到PDS逻辑以控制反应器抽出。

另外，LY4001-35B的计算结果通讯给DCS，在DCS上组态成LICA4001-35A，范围为9.91-16m，然后再通过OPC通讯到APC+。

4结束语

实践证明，全密度聚乙烯装置开车以来，反应器的床层料位控制运行情况较好，由于实现了手动、自动两种不同方式控制，完全满足了工艺要求，保证了工艺安、稳、长、满、优生产。

作者简介：谷健（1982-），男，辽宁葫芦岛人，高级工程师，主要从事仪表维护保运工作。

         李海龙（1989-），男，甘肃武山人，高级技师，主要从事仪表维护保运工作。

         杨  月（1977-），男，甘肃兰州人，高级技师，主要从事仪表维护保运工作。

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