静电电流仪在聚烯烃反应器中的应用

第49卷第6期石油化工自动化Vol. 49, No. 62013年12月AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL INDUSTRYDecember,, 2013静电电流仪在聚烯烃反应器中的应用丁兰蓉(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要:针对气相流化床聚烯烃反应器内部聚合物结块的现象,采用静电电流仪进行监控。从静电电流仪的种类人手,对静电电流仪的工作原理、特点、在设计中的注意事项具体应用中的数据分析等各个方面进行了阐述.并结合具体项目对静电电流仪的应用进行了分析研究。关键词:静电电流仪反应器结块静电流型 静电压型中图分类号: TH89文献标志码: B .文章编号: 1007 - 7324(2013>06 -0064-03Application of Electrostatic Transmitter for Reactors in Polyolefin PlantDing Lanrong(Sinopec Shanghai Engineering Co. Ltd.，Shanghai, 200120, China)Abstract: Contraposing the phenomena of agglomeration inside gas phase fluidized bedpolyolefin reactor, electrostatice transmitter is used for monitoring the reactor inside states.Start from the type of electrostatic transmitter, operation principle, feature, considerationsduring design, data analysis in detailed application are discussed. Combing with specificproject, the application of electrostatic transmitter is discussed.Key words: electrostatic transmitter; reactor; agglomeration; static electricity current type;static electricity voltage type静电电流仪在气相流化床聚烯烃(聚乙烯、聚2静电电流仪的工作原理及特 点.丙烯)工艺中经常被应用,其主要目的是为了监测2.1静电流型电流仪反应器内电荷不平衡的情况，使操作工根据监测到实验证明,反应器内存在的电荷活动构成- -个的数据及时采取措施,防止反应器内部形成片状聚近似完美的电流源,当一个传导通道接地的电极放合物或聚合物结块等现象的发生,从而延长反应器到反应器内部时,其电流量与流通电阻无关。而与运行时间，减少停车和安全事故的发生。电极的电阻相关，因流通电阻较低,故电流就可以由于烯烃聚合反应是放热反应,如果反应热不在基本的对地电势下直接测量出来。能及时散出，反应器温度就会达到或超过聚合物的静电流型静电电流仪的特点:可适应流化床软化温度,造成颗粒结块。同时反应器内静电引起反应器的苛刻环境,可承受反应器内剧烈撞击等情的结块以及催化剂活性太高等原因导致的结块,严况;反应器内无需引人高电压源来测量静电电流;重时均会引起装置停车和产生废料,对正常的工厂输出板、电源板、过压保护器等电子部件与反应器生产造成损失。因此,对于气相法聚烯烃反应器的探头组合成为-一个整体,也有分体式设计,安装使静电电流测量是相当重要的。用方便;现场电子机壳上有1个窗口,可以观察发静电电流仪的种类光二极管的棒图显示及控制设定;维护时除了电源目前聚烯烃装置中常用的静电电流仪主要有板上的保险丝外，没有其他需要更换的部件;输出两种:静电流型电流仪和静电压型电流仪。顾名4~20mA标准信号;用户可选的灵敏度、量程和思义，静电流型电流仪是一种直接测量电流的仪表，而静电压型电流仪在测量毫伏电压后再转换为稿件收到日期: 2013- 06-14,修改稿收到日期: 2013-08-20。电流。具体项目中采用哪种类型的静电电流仪可作者简介:丁兰蓉(1967- ),女 浙江义乌人，1989年毕业于华东以根据各自的特点来选择,其中某些专利的聚乙烯化工学院生产过程自动化专业，现就职于中石化上海工程有限公和聚丙烯工艺会配套静电压型电流仪,也可根据需司,从事石油化I自动化工程设计工作，任仪电室副主任.高级工要选用静电流型电流仪。程师。第6期丁兰蓉.静电电流仪在聚烯烃反应器中的应用5平滑设定,有从0~0. 1nA到0~1 000 nA共9个器中静电电流活动的相应指示。量程可选;经认证可用在危险区域。静电压型静电电流仪的特点:测量有压容器缺点:需要外接电源115 V(AC),230 V的静电电流活动，探头可以永久安装在容器内;电(AC),24 V(DC)(可选)。子部件可作为一-个标准4~20mA输出的二线制2.2静电压型电流仪变送器,无需外供电;设备安装接口可有多种选择;静电压型电流仪的电路原理如图1所示。出于安全考虑，探头内为双电极设计;缺点:现场没有显示。另外,潮湿会影响高值电阻并减少绝缘自动短路开关+3kV体表面的电阻,所以一-定要用干燥的氮气吹扫电子R之400 G2部件。E-1转换器卡mF4 -20 mA输出过载3静电电流仪设计 中的注意事项控制器②+ +⑥由于静电电流仪的探头是插人反应器内,选型R.I3MO24 V(DC)电源中需要注意探头必须符合反应器的温度、压力等操作工况，同时还要能承受反应器内聚合物块料偶尔-9.75- 9.75 mV木1 mF对探头的撞击。探头多为圆柱形设计,探头外径应符合反应器法兰接口内径的要求,并在设计中要注图1静电压型静电电流仪的电路原理意查看反应器的制造图纸,并将反应器法兰开口尺图1中,高值电阻器和1. 3 MQ的电阻器组成为寸、反应器壁厚等信息提供给制造商，以确保安装E- I转换器提供毫伏级信号的分压器。具体的分压连接准确无误。静电电流仪探头的安装位置通常计算公式为1.3X 10*/(4X 10"+ 1.3X 10) =在气相反应器的分布板上方,因为反应器分布板的1/307 693,即每307 693 mV(大约308 V)的静电结块比较危险,如果分布板上存在结块,该快速增压会引起E-I转换器1 mV的输人信号,E- I转换大，会造成反应器停车并需要清理流化床。探头安器0的输入信号对应12 mA的输出，那么对于每装后深人反应器内壁的凸出长度- -般在12. 7~9.75mV的输人变化其输出的变化可达到8mA,38.1mm之间，长度在安装后不宜伸出反应内壁相当于3kV。12mA是带电零点,允许双极的静太长，一般不大于38. 1 mm。态电压测量。当静电压为3 kV时，正的静电压把静电流型静电电流仪为本质安全设计，必须确输出信号线性地增加到20 mA,同样的,在- 3 kV保IS安全栅有接地连接,没有接地安全栅静电电时,负的静电压把输出信号线性地减少到4mA。流仪无法工作,其输出板上4~20 mA输出仅设计要改变探头的操作范围,只需改变1. 3 MN的为信号端子,在该点不能施加任何电压。当选择直阻值,并且重新校准即可。比如一2~2 kV的满量流电源供电时,禁止把交流电源接入任何带有直流程范围,E-I转换器的输入电压为一10~10 mV,电源选项的静电电流仪中。输出电流为4~20mA,相应的阻值为2M2。而静电压型静电电流仪须用干燥的氮气吹扫电标准的满量程范围为- 3~3 kV,E- I转换器的输子部件,因此需要另外附带-一个吹扫装置,并带有人电压为一9.75~9. 75 mV,输出电流为4~压力低报警开关,信号接入仪表系统在控制室进行20mA,相应的阻值为1.3M0。报警。在断开吹扫装置的任何部分电路之前,均须对于高压下电阻有一关键因素不能忽略,当电使探头的电极与带压反应器的壳体短路，以防止高压级别大于4 kV时,电阻器会有一个负压系数，电压堆积而损坏探头。即当应用的电压增高时,电阻会减小，会引起非线4静电电流仪应用中的数据分析性的近乎满量程读数。国内某大型石化企业的聚乙烯装置,采用进口尽管上面讨论的都是被测的静电电压,实际上专利工艺,反应器上安装了专利配套的静电压型产也产生了电流。例如,当读数为2 kV时,通过电品,量程范围为-3 ~3kV。装置运行中反应器基阻的电流为5nA,根据欧姆定律，容器中的带电物本平稳正常,静电电流仪的指示值基本上保持在质将会在探头的顶端产生2kV电压下的5 nA电-10~10 V,没有太大波动。在2012 年7月,由于流。为了将该电流传递给探头顶部或从探头顶部切换回收压缩机前过滤器没有置换干净,氧气进入传输该电流,容器中的物质可能需要承载比2kV反应系统引起了正静电，静电电流仪的指示值最大更高的电压。然而,流动的电流和相应的电压读时超过了1 kV,最终导致反应器结片停车。历史数，直接与容器内物质的电荷成正比,读数即为容数据曲线如图2所示。6石油化工自动化第49卷2.0会产生各种原因导致的结块，正确运用静电电流.仪,可及时发现结块征兆，从而采取相应的措施将; 1.0结块控制在较小的范围内。在正常操作中,应加强土0.对操作工的培训,使操作工对各种原因引起的结块00有充分的认识，采取相应的预防措施,使聚烯烃的生产保持安全平稳的运行状态,减少反应器停车，-0.515 3045075为企业创造最大的利润。时间/ min参考文献:图2静电电流仪的电压波动曲线[1]张西国.气相流化床聚乙烯反应系统运行连续性探索[J].石油化工.2001 ,30(07): 545- 549.在2013年5月,开车前三乙机铝滴定时产生[2]于恒修,王芳， 王靖岱，等气相聚合流化床内静电与结片现了静电，所幸静电的量不是太大，经及时处理后恢象的研究进展[J].石油化工,2007 ,36<02): 205 - 209.复正常。历史数据如图3所示。[3]石志俭. 气相流化床反应器内静电研究进展[J].合成树脂及塑料,2010,27<04); 74-78.50p[ 4]孔德帅，郭庆杰流化床内静电的产生与控制[J].化工进展,2008,27(09); 1353-1356.0-[5]胜喜梅,李贵生，胜兆泉.聚乙烯装置静电原因分析及预防[].河南化工,2000(07): 36-37.与20}在10-[6]蔡祥军.气相法聚乙烯反应器中静电风险的防范[J].浙江化I工,2010,41(04): 27-30.-10[7]王洪涛. 气相法聚乙烯反应器结块原因及预防措施[J].合成树脂及塑料,2005,22(02): 52-55.2030 40 50[8]王芳.王靖岱,阳永 荣.动态粉体静电测量技术的研究进展时间/d[].化工自动化及仪表,2008,35(05); 1-6.图3静电电流仪的 电压波动曲线[9]张子成流化床反应器的静电与结片的消除方法[J].炼油与化工,2007,18(02): 24-26.5结束语[10]王芳气固流化床分布的理论及实验研究[D].杭州:浙江气相聚烯烃反应器流化床虽然在生产中经常大学,2008.(上接第53页)中,难免有设备重起、系统升级、设备故障、软件重[D].成都:电子科技大学,2001: 24-28.起等因素,在系统重新运行后,开发的软件系统应2]厉苏州,刘飞基于PLCDDE和OPC服务器的监控系统设该具备自动识别及自动连接恢复的功能,保障数据计与应用[J].工业控制计算机2006,19(06); 46-47.[3] 周磊,刘大成，周传福,等. 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