减少三聚装置停车次数QC成果.docx
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减少三聚装置停车次数QC成果
减少三聚装置停车次数
发布人：
王春领
中国石化燕山石化分公司
化工二厂
第一生产部QC小组
2008年12月
一、前言
燕山石化200kt/a聚丙烯装置引进美国Amoco公司最新工艺，于1998年12月建成投产，是我国引进的首套气相法聚丙烯工艺。
工艺技术先进，气相法生产工艺可在宽范围内调节产品品种，产品质量易于控制，具有安全性好、流程短、投资少、能耗低等优点。
该装置由1条聚合生产线，1条造粒生产线和3条包装线组成，生产包括注塑、纤维及薄膜类的产品共55个牌号。
二十万吨聚丙烯装置的建成投产，大幅度地提高了燕山石化公司的聚丙烯产量，成为燕化公司新的经济效益增长点。
装置流程示意图如下所示：
图1工艺流程示意图
二、小组概况
第一生产部QC小组成立于2006年2月，小组自成立以来，多次组织活动，解决生产难题，同时也多次获得燕化公司优秀QC小组称号。
此次小组主要针对装置开停工频繁，非计划停车多造成装置能耗物耗高的问题，开展了以“减少三聚装置的停车次数”为课题的活动，目的在于解决反应釜端板结块，消除装置非计划停车，以使装置能耗物耗的下降，提升装置的竞争水平。
本课题小组活动时间是2006年5月至2008年12月，共活动20次。
具体情况见下表：
表-1QC小组概况
小组名称
第一生产部QC小组
小组类型
攻关型
所在单位
聚丙烯事业部第一生产部
注册日期
2006.2
平均受教育时数
82小时
成立日期
2006.2.
活动情况
2006.5-2008.12共活动20次
巩固日期
2007年10月至2008年12月
序号
姓名
性别
文化程度
职称
受教育时数
1
赵唤群
男
研究生
高级工程师
81
2
佟中军
男
男
大学
工程师
82
3
杨建锋
男
大学
工程师
85
4
杨雪锋
男
大学
工程师
83
5
李卫华
男
大学
工程师
80
6
王春领
男
大学
工程师
83
7
谷新龙
男
技校
技师
82
8
程敬博
男
大学
助工
82
表二：
小组成员责任分工
姓名
责任分工
赵唤群
负责本次QC小组的活动组织、各类方案决策审定
佟中军
负责本次QC小组成员的协调管理
杨建锋
负责技术改造、技术措施制定
杨雪锋
负责现场生产管理
李卫华
工艺技术改造的实施
王春领
设备管理、设备技术改造的实施现场技术改造管理
谷新龙
现场监护、监测和故障判断
程敬博
负责改造现场的安全工作
三、问题提出
二十万吨聚丙烯装置自投产以来，运行不平稳，暴露出了工艺、设备、仪表、和电气等多方面问题，装置开停车频繁，各年的非计划停车次数比较多，每年开工率比较低，2003年因反应釜频繁出块问题，造成的非计划停车次数多达10次，尽管在之后的进行部分改造，但仍不能解决根本问题。
2006年开工率只有94.35%，由于该问题造成的非计划停车次数仍高达6次。
见下表
年度
2003
2004
2005
2006
年停车时间
548.36
248.62
135.5
372.40
开工率
93.4
96.5
98.45
94.37
停车次数
10
5
3
6
由于非计划开停车频繁，严重影响了正常生产，对于全年产品产量和质量指标的完成带来了很大的困难，影响了事业部的经济效益。
只有进行攻关优化，解决装置目前存在的各种问题，提高装置开工率，才能充分发挥装置的技术优势，高产量、高质量地完成全年生产任务，为公司创造更大经济效益。
才能实现装置争创一流的目标，实现装置排名的提升。
装置非计划停车问题也直接导致2006年度，也仅此一项问题否决了三聚装置参与燕化公司“五星级”车间的评比。
四、选题理由
由于石化装置生产的特性，要求必须连续无间断生产。
如若出现非计划停车的现象，将会造成极大的原料浪费、检修成本的大大提升、职工劳动强度的增加、考核目标的无法完成等。
这些因素要求装置必须减少或消除非计划停车现象。
这样才能提高装置管理水平，也是装置在国内国际取得竞争优势的核心和必要条件。
五、现状调查
通过对近四年装置非计划停车情况的统计，并分析每次停车因素。
发现反应釜端板结块问题是造成装置非计划停车次数较多的根本原因。
同时，每次停车处理端板结块问题时间也最长，每次停车清理反应釜内块料要48小时左右，所以其也是造成装置开工率低的主要因素。
每次停车搅拌轴头都有大量的熔融树脂（如下左图），搅拌轴承盒也有大量粉料，使得轴承润滑不好而损坏轴承（如下右图）。
所以必须消除这一现象，才能保证反应釜连续运作。
六、
目标设定
通过对国内外同类型装置的探讨和对比，其他装置由于对反应釜端板已经设计为新型端板，所以没有因反应釜端板结块问题造成的停车。
同时我公司一聚装置2005年7月份投产，而且端板结构也有所更新，也消除了这一问题根源，非计划停车现象大大消除，装置开工率达99.5％（除计划停车时间）。
所以我们将装置因端板结块问题造成的非计划停车次数降低为0。
七、目标可行性分析
1）通过对国内外同类型装置的交流，如上海赛科SECCO因反应釜问题年非计划停车仅1次，我公司一聚1PP没有发生过因反应釜问题而非计划停车的现象。
2）我们发现只要实施技术改造，将反应釜端板进行革新，就能解决反应釜封头结块的问题，就会大大提高装置的开工率，减少装置的非计划停车。
3）装置运行多年，车间全体职工的操作水平稳步提高，职工职业责任心也较强，为降低职工劳动强度，提高装置稳定性，也可以提高职工的收入。
全体职工为此问题解决都献计献策。
4）小组成员素质高，有较强的业务水平和丰富的经验，参加过装置的多项扩能改造，同时有较强的协调配合能力，并且大家在各自的专业领域里有很高的技术水平。
5）消除影响装置开工率的问题，提高装置的稳定性，可以大大降低装置能耗物耗，减少各种废地料的产生，同时也提高了造粒机的运行率，提高了装置在中石化的排名，也使得装置竞争能力进一步提升。
因此公司上下都很重视此项工作，在资金、人力、统筹安排上都投入极大，都有很大决心并着力消除这一影响因素。
八、原因分析
小组针对引起反应釜结块造成停车的几方面问题，分别通过鱼刺图进行分析，从设备、人、电仪、工艺几个方面共找出如下影响因素：
要因确认
针对上述列出的各条原因，进行要因确认，逐一分析排除，以确立出主要因素。
确认一、封头内有粉料
封头和釜内之间的端板有一压力平衡孔，反应釜在运行一段时间后，由于搅拌轴的作用，粉料会通过压力平衡孔进入到封头内，并逐步累积，使得整个封头内充满PP丙烯粉料。
这些粉料将会淹没轴承盒，并沿轴向进入轴承盒内。
从而轴承润滑效果降低，最后损坏轴承。
轴承损坏将使搅拌轴和釜壁及端板产生摩擦，严重会造成搅拌轴弯曲变形。
必须紧急停车处理。
要因确认：
主要因素
确认二、端板结构不合理
由于端板原设计有一平衡孔，同时轴封密封处存在缺陷，使得搅拌轴和轴封间有摩擦，这样直接造成该部位有熔融聚丙烯树脂流出。
熔融的树脂是块状的。
当块状树脂积累扩散脱落之后，进入釜内。
这样会造成搅拌桨叶的弯曲变形。
在出料过程中也会使出料线堵塞。
也必须进行停车处理。
要因确认：
主要因素
确认三、浮动端轴承设计不合理
原反应釜设计的浮动端轴承，是直接将轴承盒固定在端板上，轴承盒和端板之间是敞开的腔体，且间隙比较小。
这样设计的缺陷会造成熔融树脂直接进入轴承盒。
这也会影响轴承盒的润滑，严重造成轴承损坏，进而停车处理。
要因确认：
主要因素
确认四、温度波动发现不及时
反应釜温度有12根温度计进行监控，共分为四个区，如果温度出现波动处理不及时，将会造成釜内温度过高或过低。
温度过高将会使釜内出现片状料，但片状的聚丙烯是可以通过出料线的。
同时温度的波动也影响釜内的聚合反应和产品的性能。
其并不构成装置的非计划停车。
要因确认：
非主要因素
确认五、急冷液流量阀故障
反应釜的温度是由12个急冷液喷嘴进行控制，各区温度的高低由急冷液量的多少决定。
而急冷液量的多少又由12个可以调节流量的流量阀控制（各区的DIP值）。
如果流量阀出现故障，将使得各区温度无法自动控制而出现温度波动，但温度波动后，及时利用手动控制，可以缓解波动现象。
同时也仅影响反应的平稳和产品的性能，不会造成装置停车。
要因确认：
非主要因素
确认六、催化剂不稳定
催化剂剂量多少决定反应的负荷和催化剂颗粒的大小决定温度热点高低。
为克服催化剂不稳定现象，我们在催化剂的加入口安装了过滤网，有效避免大颗粒催化剂造成的局部热点。
并要求催化剂在转毂上有足够的均化时间，确保催化剂均匀使用。
这些措施的实施缓解了反应釜局部热点造成的剧烈反应。
要因确认：
非主要因素
确认七、浮动端轴封处无吹扫气体
由于端板和轴是用轴封进行密封的。
如果这个位置有丙烯粉料进入，轴封和轴之间的摩擦热会使PP粉料熔融。
熔融的树脂随搅拌的转动产生离心力，向四周扩散，并且逐步积累，形成较大的块料盘，如下图。
树脂脱落后也将形成块料而堵塞出料线，不得不停车清理反应釜。
要因确认：
主要因素
通过以上逐一确认，找出造成反应釜结块，并需要清理反应釜才能恢复生产，进而使整个装置非计划停车，主要因素有：
1）封头内有粉料
2）端板结构不合理
3）浮动端轴承设计不合理
4）浮动端轴封处无吹扫气体
九、制定对策
针对主要因素，制定对策表，见下表：
序号
主要原因
对策和措施
目标
地点
时间
负责人
1
封头内粉料
订购无平衡孔的新端板，并在釜外配平衡管线
使封头内无粉料
聚合釜
07.3－07.4
赵唤群杨建锋李卫华王春领
2
端板结构不合理
订购一新结构形式的端板
消除端板轴封和端板的摩擦
聚合釜
06.5－07.3
杨建锋王春领
3
轴承设计不合理
将轴承盒和端板距离增大，并且独立密封
消除轴承润滑不好现象
聚合釜
06.11－07.4
赵唤群杨建锋
杨雪锋王春领
4
浮动端轴封无吹扫气
引丙烯吹扫管线到反应釜封头处，并且安装轴封吹扫
使轴封处无PP粉料，进而无熔融树脂产生
聚合釜
06.11－07.4
杨雪锋李卫华
程敬博
一十、对策实施
实施一：
在釜外配制压力平衡管线
在2007年3月装置大检修期间，安装了新的反应釜端板，并在釜外配制平衡压力的管线，这样可以消除封头侧和釜内的压力差，以免造成端板变形，为避免粉料沿平衡管进入封头，我们设计了一定角度倒流管线，使粉料沿管壁回落到釜内。
通过以上措施避免粉料沿平衡孔进入封头内，有效的消除了聚丙烯粉料进入封头淹没轴承盒的现象。
如右图为压力平衡管
实施效果：
自2007年3月配制平衡管线后，反应釜封头内几乎没有聚丙烯粉料进入，轴承盒保持清洁，良好润滑。
一次也没有发生轴承润滑脂无法加入的现象。
说明改造效果良好。
实施二：
订购改型的端板
我们通过BP聚丙烯专家和反应釜生产厂家COKE公司取得联系，进行了技术交流。
在2006年6月份订购一块改进后的端板，轴封结构有所更新。
轴封结构为硬骨架油封且中间带隔环，有利于吹扫气的加入。
如下图为改进前后的轴封和隔环。
实施效果：
自2007年大检修，安装改型后的端板后，轴封和搅拌轴接触部位再也没有产生熔融树脂。
实施三：
改进轴承结构形式
由于原轴承的结构形式是将轴承盒直接固定到端板上，轴承盒和端板之间是敞开的腔体，且间隙比较小。
这样设计的缺陷会造成熔融树脂直接进入轴承盒。
我们将轴承盒外移，并且在底部安装轴承座，使轴承座固定端板上，而上部即轴承盒的位置外移（如下左图）。
轴承盒结构改造为分体式，有利于拆装、润滑脂的加入、密封。
按照轴承润滑要求，每周都有专门人员，定点定量对轴承盒进行加脂，可以保证轴承内时刻保证有新鲜的润滑脂（如下右图）。
实施效果：
通过安装改型的轴承，消除了轴承盒内进入丙烯粉料的现象。
自检修后至今，轴承没有更换。
实施四：
浮动端轴封引入丙烯吹扫管
由于釜内时刻保持70%左右的料位，也就是说端板轴封和搅拌轴接触位置将被PP粉料淹没。
为消除粉料进入摩擦的位置，设计从汽化丙烯和循环气位置配制一吹扫管线至封头端板处，在开车时使用循环气进行吹扫，计划停车阶段用汽化丙烯吹扫，吹扫气的压力时刻保持比釜内高0.3MPa，这样可以将端板轴封和搅拌轴接触位置的PP粉料吹走，从而始终保持该位置的清洁。
还在丙烯管线安装了就地和远程流量计，即可以现场又能在控制室监控吹扫的效果。
该措施的实施避免了粉料的进入，也就根除了熔融块料的产生根本原因。
上图为现场配制的吹扫管线。
下图为吹扫管线在封头内的设计简图。
实施效果：
自2007年4月份大检修实施该改造方案后，至今没有产生块料堵塞出料线。
一十一、总效果确认
自2007年4月份实施了上述四项改进措施，反应釜再也没有发生非计划停车现象，装置的开工率大大提升。
、
一十二、实施效益
1）经济效益
通过实施改造项目，使装置因反应釜出块造成的非计划停车得到消除，每年可以多开车6*48＝288小时。
以每小时30T负荷，每吨聚丙烯产品利润0.15万元计算。
年可以为企业多创效益：
8640*0.15＝1296万元。
停车次数的减少也可以节省大量的检修费用，以每次停车的维护费40万计算。
年可以为企业节省检修费：
40*5＝200万元。
共可以为企业增效1496万元。
以上效益，都得到财务部门的确认。
措施实施后，装置2007年度提前35天完成全年产量，2008年度年产27.04万吨，创该装置年产量历史记录。
由于开工率的大大提升，装置能耗一直在中石化聚丙烯装置排名中排列第一，物耗排名也由原来的十三名，提升到现在的第三名。
2）社会效益
由于装置的非计划停车大大缓解，减少了装置开停车过程中，丙烯向火炬管线的排放，减小了化工装置对环境的污染，为企业为社会和谐健康发展做出了贡献，为此北京日报在2008年2月25日对该装置节能效果进行了重点报道。
一十三、巩固期和巩固措施
巩固期为：
2007年10月-2008年12月
巩固措施：
1）对操作人员进行详细的讲解改进的反应釜结构，要求操作人员在每天的巡检中，严格观察端板冲洗流量。
并且在装置计划停车阶段做好端板冲洗管线的切换和平衡管线阀门的开关正确，时刻保证冲洗顺畅。
同时跟踪检查设备，做好运行记录，严密注意改进后的设备运行状况，发现问题及时进行QC小组内部的交流。
2、把改进后的控制点，更新该部分的操作法，把资料进行标准化，纳入车间、班组日常管理当中。
3、制定应急预案，在出现与端板结构有关的问题，结合实际情况按照预案逐步操作。
保证不再因端板出块料问题造成装置非计划停车。
一十四、总结和下一步打算
通过运用质量管理的理念，不仅使端板出块问题造成的装置非计划停车问题得到消除。
而且本次QC小组课题目标的实现，也使得QC小组各成员的实战技能水平、分析问题能力、自主创新能力、开拓思维能力获得了充分的提高。
但我们清醒的认识到一个课题的结束意味着新一轮PDCA循环的开始，如何在新的起点开始新的冲刺是我们每一名成员的共同期盼。
下一步我们考虑将装置造粒挤压系统运行周期，作为小组新的活动课题，争取进一步优化造粒机工艺条件，加强造粒系统设备改造革新，提升装置粒料产品的产量，提高产品的内在质量，减少装置各废地料的产生，为装置进一步向一流装置迈进攻关优化，为中石化步入世界顶级企业而努力。
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