放射线仪表在聚乙烯气相流化床反应器结块检测中的应用.pdf

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1、石油化工自动化，2009，2：61仪器仪表与应用AUTOMATIONINPETRO—CHEMICAlINDUSTRY放射线仪表在聚乙烯气相流化床反应器结块检测中的应用周晨(中国石化工程建设公司，北京100101)摘要：对y射线仪表在聚乙烯气相流化床反应器中结块检测进行了研究。通过建立气相流化床反应器结块检测模型，分析l『基于变介质密度下结块检测的不同情况。比较了常用的两种放射源对结块检测的影响，介绍了放射线仪表对气相流化床反应器中结块检测的工程应用。关键词：y射线；结块检测；流化床；聚乙烯中图分类号：TI816文献标志码：B文章编号：1007—7324(2009)

2、02—0061—041引言3放射线检测原理在聚乙烯工艺中，气相流化床技术投资省、占3．1放射线衰减公式地少、单线生产能力大、能耗物耗低、生产树脂牌号当一束活度为A。的准直的7射线束透过厚度广，尤其适合生产优质线性低密度聚乙烯树脂。该为h，密度为lD，质量衰减系数为的被测物质后，工艺由于产品牌号切换的传热速率较低(与淤浆工射线束强度减弱为A，其衰减呈指数规律：艺相比)、反应快、放热量大，聚合物小颗粒容易聚A—Ae(1)集在一起形成结块。如果不加以控制，这些结块会式中A——放射线活度，Bq；密度，g／cm3；影响到反应器内聚合物的流化状态，流化状态的恶——厚度，cm；

3、——质量衰减系数，cm／g。化又将加快反应器中聚合物的结块，严重时导致爆3．2构建射线衰减模型聚，发生“熔床”，导致停产。反应器的清床会造成对于流化床反应器的射线检测构建模型，为了生产长时间中断，对上游装置乃至全厂的生产平衡简化模型，先考虑只有1个结块的情况，如图1所示。均会造成很大的影响。因此为了有效降低聚合物粉料结块的可能性，保证流化床长期稳定运行，实现聚合物颗粒结块的在线实时检测极为关键。目前，检测结块的方法主要有超声波法、压力脉动法、静电检测法和放射线法。虽然放射线对人体存在一定的伤害，但因其采用非接触式检测，且不易受温度、压力影响，检测结果直观，所以目前

4、在同类装置中均作为判断反应器结块与否的重要手段u。2结块的原因在流化床反应器中，聚乙烯粉末大小有一特定图1流化床反应器结块模型的分布范围。由于粉末之间及粉末与器壁之问的图1中阴影部分为聚乙烯结块，根据图1建立摩擦会引起静电，当这种静电超过临界值后将会使7射线衰减公式：粉末附着在流化床反应器的壁面上。附着在壁面A—A。e1eLL‘一e~'cec(2)上含有催化剂的聚乙烯粉末会继续反应，因失去流化状态，聚合反应热无法及时撤出而形成热点，使聚乙烯粉末熔融而形成片状物。当结块达到一定收稿日期：2008—11—25。厚度和质量时便会脱落到分布板上，堵塞分布板和作者简介：周晨

5、(1980一)，男，甘肃兰州人，2003年毕业于天出料管线，从而影响流化状态。放射线仪表就是为津大学自动化系，工学学士，现为中国石化工程建设公司仪表自控了检测掉落在分布板上的结块大小。室工程师，主要从事仪表自控的设计。石油化工自动化式中e——设备结构系数；。一～，介质的吸联立式(3)、(4)可得：收系数；PI．——介质的密度；——聚乙烯结块的eI，I，‘R～e，cPc：：e—tlTPl尺(5)吸收系数；——结块的密度；R一一反应器半将式(5)简化得式(6)：径；X——结块厚度或结块直径。由于～h跟设备本身的材质、结构有关，L(尺一X)+PcX一TpTR(6)对于固

6、定装置是恒定值，在文中的下述各分析中皆由于式(5)和式(6)函数的定义域未发生变化，所以不考虑其影响，将其值设为0可得式(3)：变换是等效的。考虑到，／x的值差别不大，A—Ae一LlecPc(3)且都远小于厚度值，忽略其影响，将，／1。，消3．3介质密度的影响去，并化简式(6)得：聚乙烯生产存在不同牌号，101．会在一定范围内X—Rl!!二(7)波动，以国内某大型聚乙烯装置为例，10I在64～～PL176kg／m3内变化，假设A为376Bq(1000mCi)，由式(7)可知，对于固定装置，固定放射源，所能探由该数据代入式(3)可得图2所示的变介质密变射测出的X，取

7、决于检测器处的lD，以及反应器当时线衰减图形。生产聚乙烯的Pl_。为了方便以下的分析，根据国内某装置的实际情况，假设反应器半径R为2600mm。4．2密度变化对于检测结果的影响4．2．1固定报警设定值假定对于变化的P。采取相同的报警设定，将报警设定为tOT一1．2pIJ(mx)，其中)一64kg／m。P⋯一176kg／m。。将上述介质密度及报警设定数据代人式(7)，可得X∈{121，440}mm。4．2．2根据介质密度报警设定值若在PL⋯一64kg／m。下设定报警值PT—图2变介质密度射线衰减1．2PL，并允许P。有±10的波动，将数据代人式由图2可见，lD．的变

8、化不会引起