聚丙烯催化劑三劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201運(yùn)行分析*

周浪嶼，孫 濤，韓章遠(yuǎn)

（大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江大慶163411）

聚丙烯催化劑三劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201運(yùn)行分析*

周浪嶼，孫 濤，韓章遠(yuǎn)

（大慶煉化公司聚丙烯廠，黑龍江大慶163411）

聚丙烯催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201系統(tǒng)生產(chǎn)中常出現(xiàn)溢流線堵塞、在線混合器堵塞、混合器至預(yù)聚合反應(yīng)器R200的進(jìn)料管線聚堵、D201罐體聚堵及切換失誤、拆清時(shí)著火傷人等問(wèn)題和事故。就D201系統(tǒng)常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了原因分析和歸納總結(jié)，并就溢流線堵塞提出了主動(dòng)充壓法、被動(dòng)充壓法、反頂差壓法3種處理方法，實(shí)際運(yùn)行效果良好。

聚丙烯；催化劑；預(yù)接觸罐；問(wèn)題；分析

大慶煉化公司30萬(wàn)t/a聚丙烯裝置是2003年引進(jìn)的意大利Basell公司第二代液相本體雙環(huán)管Spheripol工藝技術(shù)，目前正在引進(jìn)Basell公司新開(kāi)發(fā)的采用多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器的氣相法“Spherizone”工藝技術(shù)，引進(jìn)的液相本體法雙環(huán)管Spheripol聚丙烯生產(chǎn)裝置自2005年8月1日開(kāi)工投產(chǎn)以來(lái)，已運(yùn)行到第6個(gè)生產(chǎn)周期，裝置總體運(yùn)行狀況良好，達(dá)到產(chǎn)能要求，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)良。

1 催化劑預(yù)接觸罐的作用及特點(diǎn)

1.1 D201在裝置中的作用

聚丙烯裝置生產(chǎn)使用的高效催化劑為了便于貯存，是以TiCl4的形態(tài)存在的，但在聚合反應(yīng)中起催化作用的是TiCl3，因此，需將催化劑、給電子體Donor和三乙基鋁TEAL注入到預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201中通過(guò)攪拌、摻合、接觸，使催化劑的反應(yīng)中心得以活化。

1.2 D201系統(tǒng)的特點(diǎn)

D201體積小約3 L，系統(tǒng)內(nèi)流程復(fù)雜，管線多，開(kāi)關(guān)閥多，操作失誤多，發(fā)生事故多，D201系統(tǒng)涉及的介質(zhì)有多種廠家生產(chǎn)的不同批次的主催化劑、助催化劑Donor和高危險(xiǎn)的遇空氣著火、遇水爆炸的三乙基鋁、易燃易爆的丙烯等介質(zhì)；系統(tǒng)的壓力、溫度、流量變化對(duì)D201的平穩(wěn)運(yùn)行有很大的影響，在投用、切換、拆清、檢修時(shí)易發(fā)生著火、燒傷等人身傷害事故；D201處理不好，導(dǎo)致裝置臨時(shí)停工。

2 D201系統(tǒng)流程及說(shuō)明

催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。配制好的主鈦催化劑油膏通過(guò)PK101系統(tǒng)，經(jīng)一單獨(dú)噴嘴從D201的頂部進(jìn)入D201，助催化劑DONOR和TEAL的進(jìn)料線先匯合到一條管線，在冷卻器Z212冷卻后進(jìn)入D201，目的是實(shí)現(xiàn)較好的D201溫度控制，三劑攪拌混合后通過(guò)溢流線溢流而出，以防止生成氣泡，即D201為滿(mǎn)罐操作，催化劑經(jīng)溢流線流入在線混合器Z203，由丙烯攜帶混合物流入預(yù)聚合反應(yīng)器R200的冷丙烯中[1]。

3 問(wèn)題分析

生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題主要有溢流線堵塞、在線混合器 Z203A/B堵塞、Z203A/B至預(yù)聚合反應(yīng)器R200的進(jìn)料管線聚堵、D201罐體聚堵及切換失誤、拆清時(shí)著火傷人等事故。

3.1 D201溢流線堵塞

3.1.1 堵塞原因

D201設(shè)置溢流線目的是防夾帶氣泡，三劑的混合物以溢流形式在溢流線中流出，溢流線是很細(xì)的毛細(xì)管，微小的顆粒就能造成堵塞，溢流線的堵塞大多發(fā)生在生產(chǎn)當(dāng)中，主要原因是催化劑配制不均勻形成微小的顆粒堵塞溢流線，且常堵在D201溢流線第一道溢流閥上。

3.1.2 處理措施

生產(chǎn)中發(fā)生D201壓力高報(bào)，不要著忙到現(xiàn)場(chǎng)切換溢流線備用線，切換備用線，易失誤造成丙烯倒竄裝置停工，根據(jù)裝置多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出三種處理方法供借鑒：

（1）主動(dòng)充壓法：D201壓力高報(bào)時(shí)，繼續(xù)三劑進(jìn)料，當(dāng)D201壓力充到6～8 MPa時(shí)，高壓沖開(kāi)由微小顆粒導(dǎo)致溢流線的堵塞。

圖1 聚丙烯裝置催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.1 Process diagramof polypropylene plantCatalystpre-contactpotD201

（2）被動(dòng)充壓法：當(dāng)D201壓力高報(bào)壓力停留在5.5 MPa以下時(shí)，打開(kāi)D201溢流線上設(shè)有從P107A /B過(guò)來(lái)的5.5～6.5 MPa的高壓沖洗油閥，不須停三劑進(jìn)料，現(xiàn)場(chǎng)直接關(guān)溢流線第二道溢流手閥，當(dāng)D201壓力充到6～8 MPa時(shí),打開(kāi)溢流線第二道溢流手閥，高壓沖開(kāi)第一道溢流閥上產(chǎn)生的堵塞。

（3）高壓差法：當(dāng)D201壓力高報(bào)壓力停留在5.5 MPa以上時(shí)，停D201三劑進(jìn)料，關(guān)現(xiàn)場(chǎng)三劑進(jìn)料手閥，關(guān)溢流線第一、二道溢流手閥，倒空D201使D201壓力為零，打開(kāi)D201溢流線上沖洗油閥和第一道溢流手閥，利用沖洗油和D201的高壓差反頂D201，沖開(kāi)第一道溢流閥上產(chǎn)生的堵塞。

3.2 D201在線混合器Z203堵塞

3.2.1 Z203A/B圖示

Z203A/B是在線混合器，其作用是將混合好的三種催化劑和冷丙烯充分混合，利用丙烯將催化劑夾帶進(jìn)反應(yīng)器，Z203堵塞常發(fā)生在開(kāi)停車(chē)和切換備線時(shí)，正常生產(chǎn)時(shí)很少發(fā)生，可拆卸的Z203實(shí)際形狀如圖2所示。

圖2 在線混合器Z203實(shí)際形狀圖Fig.2 Actual shape figure of on-line mixerZ203

圖2中所示的中間小孔即催化劑通過(guò)溢流線流經(jīng)此小孔后與丙烯混合進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器R200，也即所說(shuō)的內(nèi)路。

3.2.2 Z203堵塞原因分析

在線混合器Z203堵塞，是環(huán)管聚丙烯裝置發(fā)生頻率較高的事故之一，尤其是新建裝置開(kāi)工頭幾年及開(kāi)停工期間，發(fā)生頻率更高，主要原因是對(duì)D 201運(yùn)行系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不夠，經(jīng)驗(yàn)不足，方法不對(duì)，根據(jù)幾年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行總結(jié)分析堵塞原因主要有如下幾點(diǎn)：

（1）初次開(kāi)工，D201系統(tǒng)內(nèi)管線、設(shè)備吹掃、油洗等處理不干凈不徹底，有雜物顆粒堵塞Z203或檢修停車(chē)及開(kāi)工時(shí)，沒(méi)有用白油沖洗整個(gè)Z203系統(tǒng)或油洗次數(shù)不夠不徹底，沒(méi)有把D201、Z203中殘存的催化劑及雜質(zhì)清除掉，致使裝置開(kāi)工后不久發(fā)生堵塞。

（2）D201三劑進(jìn)料壓力波動(dòng)或開(kāi)工時(shí)D201油洗沒(méi)排凈氣體，D201內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，導(dǎo)致D201壓力波動(dòng)，丙烯倒竄產(chǎn)生聚堵或進(jìn)Z203的丙烯溫度超高，因?yàn)闇囟雀撸琙203內(nèi)聚合反應(yīng)加劇，容易堵塞Z203，一般丙烯溫度控制在10℃，不得超過(guò)12℃。

（3）Z203的進(jìn)料丙烯流量低，不能保證管線內(nèi)物料流速＞2 m/s，導(dǎo)致丙烯在Z203中停留時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生堵塞，進(jìn)料丙烯流量＜900 kg/h時(shí)聯(lián)鎖ESD0201會(huì)啟動(dòng)，切斷D201三劑進(jìn)料，導(dǎo)致裝置臨時(shí)停工。

（4）Z203的進(jìn)料丙烯原料中含雜質(zhì)微粒，當(dāng)裝置原料泵P301A/B出口過(guò)濾器F201A/B壓差高報(bào)時(shí)，及時(shí)切換備用過(guò)濾器，因?yàn)檫^(guò)濾器可濾掉＞10 μm的顆粒，另外，裝置生產(chǎn)異常時(shí)產(chǎn)生大量細(xì)粉，回收的丙烯中細(xì)粉含量增多，慢慢也會(huì)堵塞Z203。

（5）切換Z203時(shí)操作失誤，致使丙烯倒竄或沒(méi)有及時(shí)排放丙烯，丙烯和殘存催化劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生聚堵，這是Z203堵塞最常發(fā)生的事故。

3.3 Z203A/B切換要點(diǎn)分析

當(dāng)Z203發(fā)生堵塞后，要及時(shí)切換拆清，切換Z203備線時(shí)要求快、穩(wěn)、準(zhǔn)，慢了影響產(chǎn)量，失誤會(huì)產(chǎn)生堵塞，裝置要臨時(shí)停工，所以，切換能否一次成功要注意一些關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)，總結(jié)分析有如下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）切換前確認(rèn)備用Z203溢流線上沖洗油閥是否打開(kāi)，用高壓沖洗油分別確認(rèn)Z203備線內(nèi)外路是否暢通，如不暢通做好臨時(shí)停工準(zhǔn)備。切換丙烯進(jìn)料線時(shí)要先全開(kāi)預(yù)聚合反應(yīng)器R200備線的角閥，同時(shí)和主控室確認(rèn)R200的丙烯進(jìn)料線是否暢通，然后再關(guān)在用線的角閥。

（2）備線的丙烯進(jìn)料流程打通后，立即關(guān)在用線的丙烯進(jìn)料兩個(gè)球閥，打開(kāi)放火炬手閥，把管線內(nèi)的丙烯及時(shí)放掉，否則，管線內(nèi)有殘存的催化劑和丙烯發(fā)生反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)小環(huán)管線、Z203甚至放火炬線發(fā)生聚堵。

（3）進(jìn)三劑前確認(rèn)D201壓力要低于4.0 MPa，如高于4.0 MPa要從溢流線或從D201去廢油回收罐D(zhuǎn)607管線泄壓；打開(kāi)D201溢流線手閥出料前，要確認(rèn)D201壓力要高于預(yù)聚反應(yīng)器R200的壓力和溢流線上沖洗油閥是否打開(kāi)，否則丙烯易倒流產(chǎn)生聚堵。

3.4 Z203拆清注意要點(diǎn)

據(jù)國(guó)內(nèi)環(huán)管聚丙烯裝置內(nèi)部交流報(bào)道，D201及Z203系統(tǒng)拆清時(shí)幾乎每家都大大小小出現(xiàn)過(guò)著火傷人事故，拆清Z203前要充分油洗，關(guān)閉溢流線上的高壓沖洗油閥及溢流線第一、二道溢流手閥，否則，在拆清過(guò)程中沖洗油會(huì)高速?lài)姵霭l(fā)生著火燒傷周?chē)藛T事故；拆清完畢更換新的Z203后,要油洗、油密確認(rèn)螺栓是否上緊、是否有泄漏的地方，確認(rèn)Z203內(nèi)外路是否暢通.無(wú)誤后灌滿(mǎn)白油備用。

3.5 Z203備用線的備用狀態(tài)

平時(shí)要注意Z203備用線的檢查和確認(rèn)，如確認(rèn)Z203備用線的溢流線沖洗油閥是常開(kāi)狀態(tài)；溢流線第一道溢流手閥是關(guān)閉狀態(tài)，溢流線第二道溢流手閥是常開(kāi)狀態(tài)；預(yù)聚反應(yīng)器R200柱塞閥前的手閥是常開(kāi)狀態(tài)，柱塞閥是關(guān)閉狀態(tài)；Z203至R200的管線Z211內(nèi)是充滿(mǎn)白油狀態(tài)；放火炬手閥是關(guān)閉狀態(tài)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)外有近百套意大利Basell公司的液相本體法環(huán)管裝置在生產(chǎn)，催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201是環(huán)管聚丙烯裝置的關(guān)鍵核心設(shè)備，大慶煉化公司正在引進(jìn)的Basell公司新開(kāi)發(fā)的氣相法“Spherizone”工藝技術(shù)也設(shè)有D201操作系統(tǒng)，D201系統(tǒng)運(yùn)行的好壞直接影響裝置平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，平時(shí)注意檢查、加強(qiáng)預(yù)案學(xué)習(xí)和演練、加強(qiáng)系統(tǒng)的操作熟練程度和安全意識(shí)是運(yùn)行好催化劑預(yù)接觸罐D(zhuǎn)201的關(guān)鍵所在。

[1]意大利BASELL公司.中國(guó)石油大慶煉化公司30萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置工藝設(shè)計(jì)包B（中文版）[R].大慶：大慶煉化公司，2004.

Operation Analysis of Polypropylene Catalyst Pre-contact Pot D201

ZHOU Lang-yu，SUN Tao，HAN Zhang-yuan
（Daqing Refining&Chemical Company Polypropylene Plant，Heilongjiang Daqing 163411，China）

Polypropylene catalyst pre-contact pot D201 during operation often happens overflow pipeline blockage，on-line mixerblockage and so on accidents.In this paper，accident causes of D201 system were analyzed，corresponding measures were put forward，such as active filling pressure method，passive filling pressure method and high pressure difference method，goodoperationeffectwas gained.

Polypropylene；Catalyst；Pre-contactpot；Problem；Analysis

TQ053

A

1671-0460（2010）04-0455-03

2010-04-08

周浪嶼（1968-），男，黑龍江哈爾濱人，工程師，1992年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油加工系，從事聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)管理工作，已公開(kāi)發(fā)表論文1篇。E-mail：zlyu01@126.com。