聚丙烯计量泵联锁失效原因分析及处理措施

王 冲，姜 兵，杨 嘉，康 晨

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

宁夏石化公司10×104t/a 聚丙烯装置采用意大利Basell 双环管工艺技术，该工艺使用第四代催化剂体系，在该催化剂体系中三乙基铝（TEAL）在丙烯聚合生成PP 过程中被用来当作活化剂使用，其主要作用是活化催化剂和除去杂质[1]。TEAL 由P101A/B 两台隔膜计量泵从计量罐D101 中输送至聚合反应系统，两台计量泵一备一用。计量泵的流量通过改变活塞行程进行调节，具体是通过行程调节机构上的楔块控制泵活塞连接杆从而控制三乙基铝进料量（见图1）。三乙基铝化学反应活性很高，接触空气会冒烟自燃[2]，对微量的氧及水分反应极其灵敏，易引起燃烧爆炸，因此对三乙基铝活化剂的联锁控制相当重要。

1 聚丙烯计量泵联锁失效经过

聚丙烯装置三乙基铝隔膜计量泵P101A/B 自2016 年就开始出现流量波动问题，流量波动会导致送往聚合反应内的助催化剂三乙基铝的流量不准确，影响聚合反应。2018 年3 月，聚丙烯PDT-3304 差压高联锁，催化剂进料联锁触发切断三乙基铝至环管进料，此时，催化剂进料切断阀HV1106/ HV1107 已经切断，终止了环管的聚合反应，但是岗位人员发现催化剂的计量泵P101A 冲程调节并未回零，联锁后由于调节机构冲程调节杆回落楔块没有接触到活塞连接杆，活化剂继续向D201 方向输送，使得管线压力增大，导致就地压力表由于憋压过大从接头处渗漏活化剂起火，岗位人员迅速处置及时灭了火，避免了更严重的事态发生。事件发生后，对计量泵P101A 的调节机构进行检查，发现调节机构冲程调节杆上的楔块安装反了，达不到联锁时立即切断三乙基铝的目的，随后对楔块进行调向重新安装，但是未进行联锁试验就投入使用（见图2）。

图1 三乙基铝计量泵流程简图

图2 P101A/B 联锁关系图

2 聚丙烯计量泵联锁失效原因分析

催化剂进料联锁触发后未切断三乙基铝至环管进料，说明此联锁失效，经过多次试验分析失效原因。在排查的过程中发现，导致联锁失效有以下两方面原因。

图3 计量泵行程调节器改造前工作原理图

2.1 调节器连杆上的三角形楔块方向安装错误

隔膜计量泵是利用行程调节器调节行程大小来调节流量大小的，在经过前期调查并多次试验后，根据气路切断后调节机构工作原理，发现调节机构连杆上的三角形楔块方向安装反了，当处于联锁状态时，楔块迅速向下，冲程活塞杆全部伸出，计量泵继续向D201 方向输送活化剂，导致联锁失效（见图3）。

图4 改造前计量泵调节器气路安装图

2.2 电磁阀气路安装不合理

联锁失效后还对P101A/B 计量泵调节机构的气路进行检查，发现气路安装不合理，不能满足双电磁阀冗余的工作模式。当联锁发生时电磁阀不能迅速排气，只能通过定位器缓慢排气，这是导致联锁时调节器调节杆不能立即归零的原因。AB 电磁阀得电时1、3 口通仪表风，一路故障另一路保障到达定位器的气路畅通，达到冗余作用，但是两路电磁阀2 口相连，联锁状态下，AB 电磁阀失电，1、3 口切断，2、3 口相通，气路无法排放，进入调节器气缸内的仪表风只能依靠定位器缓慢排放，达不到立即切断的安全要求（见图4）。

3 处理措施

联锁失效后首先对三乙基铝计量泵P101A/B 调节杆楔块进行调向安装，其次在2019 年10 月初聚丙烯停工期间对P101A/B 调节器气路进行改造，并完成了联锁试验[3]，实现了双电磁阀冗余的工作模式，并且在联锁状态下冲程回零，经过多次试验并与工艺联同确认，满足了聚丙烯装置安全生产的要求。

图5 计量泵行程调节器楔块改造后工作原理图

图6 双电磁阀“与”逻辑控制通过电磁阀的并联实现

3.1 楔块安装改造

在经过前期事件并多次试验后，根据气路切断后调节器下落的动作机制，将气缸连杆上的三角形楔块进行了调向，将楔块的大头向上安装，这样在气缸调节杆下落时能够将冲程活塞调节杆压回泵体，完全切断三乙基铝，满足了故障安全的需求（见图5）。

3.2 电磁阀气路改造

在联锁模式下，需要调节器气缸内的仪表风迅速排出，使气缸落下冲程回零，及时排泄催化剂管线的压力，因此根据电磁阀故障安全及双重冗余的设计要求进行气路改造，双电磁阀“与”逻辑控制通过电磁阀的并联实现。改造如图6，电磁阀得电时1、3 口通，2、3 口切断，仪表风通过B 电磁阀给调节器供气，如果B 电磁阀故障1、3 口切断，2、3 口通气，调节器则由A 电磁阀供气，起到冗余作用。联锁失电时AB 电磁阀1、3 口切断，2、3 口接通，这样就可以从A 电磁阀的2 号口将仪表风快速排出使冲程立即回零，完全切断三乙基铝进料，起到安全联锁的作用。

4 结语

对两台计量泵的调节控制器改造后，可实现电磁阀冗余的工作模式，在联锁状态下冲程回零，彻底的切断活化剂输往D201 的通道，满足聚丙烯装置安全可靠的生产要求。催化剂计量泵技术改造的成功，弥补了原来对工艺设备上相关知识的欠缺，活跃了思维、提高了分析问题和解决问题的能力，确保在今后遇到联锁问题能够从容解决，使其充分起到安全保障作用。