聚丙烯装置催化剂注入软管的失效分析与改进.pdf
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1、28第 26卷 2023年第 5 期四川化工0 引言某公司 300 kta 气相工艺的聚丙烯装置中,於浆催化剂通过内壁光滑外部不锈钢编织加强的聚四氟乙烯复合金属软管注入反应器,生产运行过程中催化剂注入软管多次发生泄漏,而催化剂注入软管中的介质除了於浆催化剂还有丙烯载液,液体丙烯易燃易爆,催化剂注入软管一旦泄漏,会给装置带来巨大的安全风险,必须停车进行催化剂软管更换,导致反应器暂停进料,影响装置产量和平稳运行;而且,在线更换催化剂注入软管属高风险作业,存在较大的安全风险。因此,分析聚丙烯装置催化剂注入软管失效的原因,解决泄漏问题,对聚丙烯装置的安全生产有重大的现实意义。1 催化剂注入软管失效情况
2、聚丙烯装置催化剂注入软管中的介质运行压力约为 3 6 MPa,一旦软管出现微小的漏点,就必须尽快更换,否则易燃易爆的液体丙烯大量泄漏会给装置带来巨大的安全风险。催化剂注入软管设计选用的是内壁光滑外部不锈钢编织加强的特氟龙复合金属管,设计软管管体的允许连续运行温度为-54230、运行压力 17 5 MPa。而实际生产运行中,软管的运行压力约为 3 6 MPa、操作温度约为 30,均在允许范围内,且最低允许运行温度也低于丙烯泄漏后汽化的极限温度-47 7,即催化剂注入软管设计本身具有较大的安全裕量。另外,催化剂注入软管出厂前,进行过压力试验,合格才能出厂,安装前,也会进行检查和确认。可见,催化剂注
3、入软管的设计、制造和安装都是符合相关规范要求的。但实际情况是,在聚丙烯装置开工的 1 a 中,出现了数次软管泄漏现象,最短的是软管更换 1 h 后即出现了漏点,严重影响装置的安全稳定运行。2 催化剂注入软管失效分析21 失效后的催化剂注入软管表观形貌在催化剂注入软管失效后,观察外部金属编织加强层,状态良好,没有发现异常情况。将编织金属加强层去除后,剖开聚四氟乙烯内管,泄工艺与设备聚丙烯装置催化剂注入软管的失效分析与改进陈留成(东莞巨正源科技有限公司,广东东莞,523000)摘 要:某聚丙烯装置生产运行中催化剂注入软管多次发生泄漏,软管中易燃易爆丙烯载液的泄漏给装置带来严重的安全隐患。通过分析,
4、确认该 300 kta 聚丙烯装置催化剂注入软管失效原因为,高速丙烯载液在流过不导电的聚四氟乙烯内管时产生了高压静电并击穿软管内管。为提高催化剂注入软管的可靠性,提出了降低丙烯载液流速、改进内管材质等改进措施,并发明了一种可有效避免易燃易爆物质泄漏到外界空气中的淤浆催化剂用双层软管结构专利,增强了催化剂注入软管的本质安全,提高了装置运行的安全可靠性。关键词:聚丙烯装置;催化剂注入软管;失效分析;降低流速;改进材质;双层软管结构专利;本质安全通讯作者:陈留成,本科、工程师,主要从事化工设备管理工作,邮箱 43222196 qq com29聚丙烯装置催化剂注入软管的失效分析与改进第 5 期漏点形貌
5、如图 1 所示。可以看到,泄漏点出现在有黑色镶嵌物的位置,且在泄漏点物料流向方向出现了射线状损伤,犹如机械划伤,射线状损伤线条的宽度约为 0 2 mm,且用放大镜放大观察损伤处的嵌入物,不是硬质颗粒,而是团聚的催化剂。图 1 失效后的催化剂注入软管内壁表观形貌图22 失效后的催化剂注入软管微观形貌失效后的催化剂注入软管,肉眼观察到的线状损伤类似于平行于流动方向的机械划伤,但经显微镜放大观察,其微观形貌如图 2、图 3 所示。可以看到:损伤不仅在平行于流体流动方向有,还有垂直于流体流动方向的,且垂直于流体流动方向的损伤是造成泄漏的最主要“元凶”;从图 3中复杂的损伤微观形貌更是可以看出,损伤不是
6、由于流体颗粒造成的机械损伤。由此可以判断,催化剂注入软管的损伤不是简单的机械颗粒在管内高速流动产生的划伤。图 2 失效后的催化剂注入软管内壁显微图像 1图 3 失效后的催化剂注入软管内壁损伤显微图像 223 失效原因分析软管组件管体使用时发生泄漏是最严重的故障类型,该故障直接导致软管组件功能失效,其中内管的微裂纹和静电击穿是导致软管组件管体泄漏的常见原因1。从聚丙烯装置催化剂注入软管损伤的微观形貌特征看,排除了淤浆催化剂颗粒机械划伤造成失效的可能,那么最有可能的原因就是静电击穿。催化剂注入软管内管为聚四氟乙烯材质,聚四氟乙烯本身极易产生静电,在输送高压丙烯载液和於浆催化剂时,由于液体丙烯与聚四
7、氟乙烯内管的摩擦,极易产生高压静电,高压静电放电极有可能导致软管击穿失效。在某实验室试验中,采用不导电流体流过不导电的聚四氟乙烯内管时,观察到了静电导致聚四氟乙烯内管静电击穿的现象,软管内管损伤形貌如图 4 所示。可以看出,该软管内管损伤形貌特征与聚丙烯装置催化剂注入软管内管损伤形式高度吻合。图 4 某实验室观察到的静电击穿不导电软管内管形貌研究表明,流体流过管道时静电产生的强度与介质流速密切相关,流体流速越高,静电强度越高,静电击穿概率越大。在生产中观察到,催化剂注入软管在介质流速较低的情况下,其失效概率较小,在介质流速较大的情况下,其失效概率较大,且很短时间就可能出现泄漏。生产中观察到的现
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