كلوخـه استوانه‌اي شكل به ارتفاع 7 متر,‌چگونه درداخـل راكتـور پليمريزاسيون پتروشيمي تبريزايجاد شد !؟

اشاره :  در حدود چهار ماه پيش در خط توليد واحد پلي‌اتيلن پتروشيمي تبريز, تغييراتي مشاهده شد كه در نهايت منجر به توقف واحد گرديد .  آنچه در اينجا مي‌خوانيد گزارشي است پيرامون چگونگي وقوع گرفتگي راكتورومبدلهاي واحد پلي اتيلن اين مجتمع‌ كه اخيراً توسط مهندس داداشي ممقاني در اجلاس روساي بهره برداري مجتمع‌هاي پتروشيميي ارائه گرديد.

در مورخه 28/5/83 ساعت 19 هنگام تغيير گريد از LL-209 به HD-6070 بعلت اتمام پري پليمر در سيستم تزريق ,‌دماي راكتور پليمريزاسيون شروع به كاهش كرده و متعاقب آن اپراتور اتاق كنترل جهت جلوگيري از كاهش دما اقدام به قطع آب خنك‌كننده به مبدلهاي E-400  و E-401 مي‌كند و همزمان با آن اپراتور سايت , Steam به لوپ‌آب خنك كننده باز مي‌كند در نتيجه اين كار دماي راكتور شروع به افزايش نموده و بعلت فعال بودن بستر , واكنش پليمريزاسيون شدت گرفته و دماي واكنش عليرغم قطع Steam  و انجام عمل  full Cooling تا 104°C افزايش مي‌يابد كل زمان افزايش و برگشت مجدد دما به ميزان اوليه آن حدود 30 دقيقه بوده است .

بعداز كاهش دما تا مقدار اوليه (72°C) ,‌عمليات غير فعال سازي بستر (تا 2 تن خوراك در ساعت ) انجام شده و سپس اقدام به كاهش ارتفاع بستر از 5/14 به 5/7 متر بدون هيچگونه گرفتگي در لاينهاي تخليه پودر از راكتور مي گردد

درنتيجه تصور همگان براين مي‌شود كه عليرغم افزايش غير عادي دما ناشي از عدم كنترل مناسب سيستم راكتور دچار مشكل خاصي نشده و كلوخه سازي در داخل راكتور صورت نگرفته است. بنابراين بقيه اقدامات جهت تغيير گريد مطابق دستورالعمل‌هاي جاري انجام گرفته و بعداز تهيه تركيب فاز گازي جديد وافزايش دما تا حد نرمال آن براي HD-6070 اقدام به تزريق پري‌پليمر HD در ساعت 9 بامداد مورخه 29/5/83 به راكتور مي‌گردد.

  نرمال بودن عمليات تا ساعت 21

كليه پارامترهاي عملياتي تاساعت 21 همانروز نرمال بوده و پديده خاصي در داخل راكتور مشاهده نگرديد و تنها يكي از اختلاف فشارسنجهاي اطراف راكتور (PDI-101 A,B) كمي نوسان داشته ولي يدكي آن ثابت بوده و هيچ نوساني نداشت.همچنين شدت واكنش كمي ضعيف‌تر از نرمال بود و تاساعت 21 حداكثر نرخ توليد 3T/hr بود تا اينكه در ساعت 21 اولين لاين تزريق پري‌پليمر دچار گرفتگي شد و ناچاراً از لاين تزريق ديگر جهت تزريق پري‌پليمر به راكتور استفاده گرديد. در عين حال مشكل عدم تزريق لاين نيز بررسي شده و مشخص گرديد كه اين لاين از سمت راكتور دچار گرفتگي شده است . بعداز يك ساعت ,‌لاين تزريق دوم نيز مشابه لاين تزريق اول دچار گرفتگي شد كه در اين هنگام تصميم به قطع تزريق پري‌پليمر به راكتور گرفته شد  ومقرر شد شرايط داخل راكتور با به سرويس گذاشتن سيستمهاي تخليه پودر جانبي و پائيني (Lateral & Bottom Withdrwal)  مورد ارزيابي قرار گيرد ومتاسفانه در اين بررسيها معلوم گرديد كه هيچگونه پودر و كلوخه‌اي از راكتور خارج نمي‌گردد.

    ساعت 2 بامداد اولين علائم اشكال

 ساعت 2 بامداد مورخه 30/5/83 تصميم به باز كردن راكتور جهت بررسي شرايط داخل آن گرفته شد و در ساعت 16 همانروز بعداز بازكردن راكتور مشخص گرديد كه تا ارتفاع 7 متر كلوخه‌اي يك تكه بشكل استوانه‌ توخالي كه داخل آن پر پودر شده باشد وجود دارد.

  دلايل كلوخه سازي و علت عدم تشخيص آن تا هنگام بازكردن دريچه راكتور:

1-     افرايش غير عادي دما در آخرين مراحل توليد LL-209 بعنوان عامل اصلي تشكيل دهنده هسته اوليه كلوخه‌در راكتور بوده است

2-     اين هسته بشكل لايه نازك در جداره داخلي راكتور تشكيل شده است و عامل تشكيل آن افزايش دما و پائين بودن سرعت Fluidizing در اين منطقه وقطع آب كولينگ بوده است.

2-1- سرعت گاز در جداره داخلي راكتور بعلت برخورد با ديواره , ‌داراي مي‌نيمم مقدار خود بوده و معمولاً در جداره داخلي لايه نازكي از پودر بعلت بارهاي استاتيكي وجود دارد

2-2- وجودذرات‌ريز,پائين‌بودن سرعت‌گاز و بالارفتن دماي گاز مي‌تواند منجر به تشكيل كلوخه در راكتور بشكل لايه نازك (Film) و يا Sheeting گرديد

3-     بعلت اينكه كليه ترموكوپلهاي اندازه‌گيري دماي داخلي راكتور در فاصله 30 الي 50 سانتي‌متر از ديواره داخل راكتور نصب شده,‌عملاً اين ترموكوپلها نتواسته ‌اند وجود كلوخه استوانه‌اي شكل در ديواره داخل راكتور را حس نموده و بعنوان نقاط Hot spot گزاش نمايند.

4-     بعلت نازك بودن ضخامت لايه تشكيل شده (كلوخه) در ابتداي امر و وجود اختلاف فشار كافي حداقل 18 barg ,‌اين لايه در محل تخليه پودر از راكتور (Lateral Withdrawal) براحتي سوارخ شده و بنابراين ارتفاع بستر از 5/14 متربه 5/7 متر كاهش داده شده است.افزايش وزن سيلوي پودر (V-810) اين عمل را تاييد مي‌كرد .

5-     بعداز تخليه پودر تا ارتفاع 5/7 متر وكاهش دماي فاز گازي تا 55°C اين كلوخه از ديواره جدا شده و زمانيكه راكتور باز شد حدود 30 سانتيمتر از ديواره داخلي فاصله گرفته بود.

6-     همزمان با كاهش ارتفاع بستر از 5/14 به 5/7 متر ,‌سرعت گاز سيال كننده نيز به ترتيب از 62 به 48 سانتيمتر بر ثانيه رسيده بود . در نتيجه بعلت پائين آمدن سرعت به ميزان زياد و داغ بودن هسته تشكيل شده به مرور پودرهاي مجاور به اين لايه چسپيده ودر نهايت منجربه افزايش ضخامت كلوخه تشكيل شده گرديده بود .بعداز باز شدن راكتور تا دوروز در بعضي مناطق در ارتفاع 3-2 متري , پودر بصورت مذاب وجود داشت .

7-     بعلت اينكه شكل كلوخه بصورت استوانه‌ توخالي بوده عملاُ وقتي روي grid راكتور قرار گرفته سطح مقطع كمي را اشغال نموده بطوريكه افت فشار  gradكاملاً نرمال بوده و با بازكردن دريچه ورودي كمپرسور گاز سيال كننده (C-100) ,‌سرعت گاز افزايش يافته و افت فشار در grid و داخل بستر بالا مي‌رفت و بالعكس . بنابراين هيچكدام از اختلاف فشار سنج‌هاي موجود  در راكتور نتوانسته اند وجود كلوخه را در داخل راكتور حس نمايند.

8-     نيمه پيوسته بودن نوع تغيير گريد نيز يكي از دلايل عمده عدم تشخيص كلوخه در ابتداي كار بوده چرا كه به فاصله 3 ساعت بعداز افزايش دما, بعلت پائين آمدن ارتفاع بستر, سيستم تخليه پودراز سيتسم خارج شده است اگر چنانچه سيستم لترال از سرويس خارج نمي شد بعداز مدتي به احتمال زياد اين كلوخه بصورت نواري شكل از سيستم تخليه پودر خارج شده و تخليه پودر از راكتور را دچار مشكل مي‌نمود.

  راههاي جلوگيري از تكرار مسئله :

1-     اگر چنانچه در حين عمليات توليد به هر عنوان دماي راكتور غير قابل كنترل گردد ,‌جهت جلوگيري از تشكيل كلوخه هاي بزرگ بدون تعلل اقدام به تزريق گاز CO2 در دماي ذيل گردد:

2-     با نصب Skin temperature در روي ديواره راكتور ,‌عملاً مي‌توان افزايش دما در جداره داخلي راكتور راكه ناشي از تشكيل كلوخه (Hot spot) است پيش بيني نمود نصب اين ترموكوپلها در پروژه BP در نظر گرفته شده است.