聚丙烯生產(chǎn)“結(jié)塊”問(wèn)題再探析

王慶輝 權(quán)婧(中國(guó)石油天然氣股份有限公司慶陽(yáng)石化分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745002)

聚丙烯生產(chǎn)“結(jié)塊”問(wèn)題再探析

王慶輝 權(quán)婧(中國(guó)石油天然氣股份有限公司慶陽(yáng)石化分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745002)

催化劑活性的提升，大大提高了聚丙烯的反應(yīng)速度和生產(chǎn)效率，但也加劇了“結(jié)塊”問(wèn)題，為了更好促進(jìn)上述問(wèn)題的解決、切實(shí)提高我國(guó)的聚丙烯生產(chǎn)工藝水平，筆者分別從催化劑分散、靜電作用、立構(gòu)規(guī)整性、共聚、物料流動(dòng)和反應(yīng)條件等幾個(gè)方面，深入分析了聚丙烯“結(jié)塊”的成因，并探索性提出有效的控制措施。

聚丙烯;生產(chǎn);結(jié)塊;成因;控制措施

聚丙烯是當(dāng)前重要的生產(chǎn)、生活材料之一，其生產(chǎn)過(guò)程離不開(kāi)催化劑的支持，而隨著催化劑的更新?lián)Q代，活性實(shí)現(xiàn)了少則幾百倍、多則上千倍、萬(wàn)倍的提升，大大提高了聚丙烯的反應(yīng)速度和生產(chǎn)效率；但由于聚丙烯反應(yīng)速度的提升及放熱過(guò)程的加劇，聚丙烯“結(jié)塊”問(wèn)題越來(lái)越突出，輕者造成系統(tǒng)堵塞、重者造成設(shè)備損壞。為了更好改進(jìn)、解決聚丙烯生產(chǎn)“結(jié)塊”問(wèn)題，筆者分別從催化劑使用、靜電作用、立構(gòu)規(guī)整性、共聚、物流流動(dòng)和反應(yīng)條件等幾個(gè)方面，深入分析了聚丙烯“結(jié)塊”的成因，并探索性提出有效的控制措施；以期對(duì)切實(shí)解決聚丙烯生“結(jié)塊”問(wèn)題、促進(jìn)我國(guó)聚丙烯生產(chǎn)工藝水平的提高有所幫助。

1 促進(jìn)催化劑分散科學(xué)化，降低局部熱點(diǎn)的聚丙烯結(jié)塊影響

現(xiàn)代聚丙烯生產(chǎn)所使用的催化劑活性相當(dāng)高，其在大大提高聚丙烯的反應(yīng)速度同時(shí)，也免除了傳統(tǒng)聚丙烯生產(chǎn)工藝中必須要做的脫除催化劑殘?jiān)襟E，對(duì)提高聚丙烯的生產(chǎn)效率具有重要作用。但高活性催化劑的使用也對(duì)其分散提出了更高要求，如果不對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分散，在聚合發(fā)應(yīng)發(fā)生時(shí)催化劑周?chē)苋菀桩a(chǎn)生“局部熱點(diǎn)”，形成聚丙烯“結(jié)塊”。實(shí)踐證明，可以采取以下措施促進(jìn)催化劑分散科學(xué)化；第一，使用白油、凡士林和丙烯等材料對(duì)催化劑進(jìn)行稀釋劑；第二，使用振蕩器、滾桶器等桶裝催化劑漿料進(jìn)行搖勻；第三，科學(xué)控制催化劑的儲(chǔ)存溫度和壓力條件。

2 及時(shí)消除靜電，減少容器和管道聚丙烯粉末吸附現(xiàn)象發(fā)生

聚丙烯粉末表面干燥、吸水性能差，而且電阻率較高，這使得聚丙烯粉末在輸送流動(dòng)過(guò)程中極易與管道、容器發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電，進(jìn)而吸附在容器、管道壁上，這些被吸附聚丙烯粉末會(huì)繼續(xù)反應(yīng)而形成結(jié)塊，隨之發(fā)生結(jié)塊脫落等造成設(shè)備、管線的堵塞。該問(wèn)題可以通過(guò)消除靜電得到緩解，可以采取的措施主要以下幾種；第一，在聚丙烯反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)適當(dāng)加入靜電消除劑，達(dá)到及時(shí)消除聚丙烯粉末所帶靜電目的；第二，在聚丙烯粉末流動(dòng)經(jīng)過(guò)、保存設(shè)備及排出口加裝靜電接地及消除裝置。

3 在聚丙烯立構(gòu)規(guī)整性上，嚴(yán)格控制無(wú)規(guī)聚丙烯的含量比例

依據(jù)立體結(jié)構(gòu)不同，可以分成三種聚丙烯，分別為等規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯和無(wú)規(guī)聚丙烯；在上述三種聚丙烯中，等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯是可以結(jié)晶的，而無(wú)規(guī)聚丙烯則是一種非結(jié)晶材料。由于等規(guī)、間規(guī)聚丙烯的等規(guī)度相對(duì)較高，結(jié)晶能力強(qiáng)，多用來(lái)生產(chǎn)對(duì)剛性、強(qiáng)度、硬度和耐熱變形性要求較高的材料；而無(wú)規(guī)聚丙烯多用來(lái)生產(chǎn)對(duì)韌性和低溫性能要求較高的材料。而隨著無(wú)規(guī)聚兩烯含量的增加，結(jié)晶度、熔點(diǎn)、熱變形溫度等會(huì)下降，這時(shí)很可能因?yàn)槲锪习l(fā)粘而出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，要求應(yīng)將無(wú)規(guī)聚丙烯含量控制在6%以下。

4 控制共聚單體含量，避免橡膠相向聚合物微球表面擴(kuò)展

與丙烯發(fā)生共聚的單體使用最多的是乙烯，主要與丙烯發(fā)生兩類(lèi)分類(lèi)，無(wú)規(guī)共聚反應(yīng)和抗沖共聚反應(yīng)。無(wú)規(guī)共聚反應(yīng)中聚丙烯結(jié)塊的原因與前述相同，應(yīng)將乙烯含量控制在6%以下；對(duì)于抗沖共聚反應(yīng)，其是在兩個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，一個(gè)反應(yīng)器用來(lái)合成均聚物，另一個(gè)反應(yīng)器中則加入乙烯，乙烯與丙烯發(fā)生抗沖共聚反應(yīng)，主要生成無(wú)定形橡膠，無(wú)定形橡膠會(huì)分散在均聚物間，形成一種半結(jié)晶物，隨著橡膠含量的增加，均聚物微球內(nèi)的空隙會(huì)被橡膠所占據(jù)，并且在均聚物空隙后被填滿后，會(huì)進(jìn)一步向均聚物微球表面擴(kuò)展，致均聚物微球表面發(fā)粘而形成結(jié)塊，為此關(guān)于橡膠含量控制最好不要超過(guò)共聚物產(chǎn)量的30%。

5 控制好聚丙烯物料連續(xù)流動(dòng)，保證生產(chǎn)各環(huán)節(jié)均勻撤熱

聚丙烯生產(chǎn)為典型的放熱反應(yīng)，而且反應(yīng)是連續(xù)進(jìn)行的，因此需要保證反應(yīng)熱量的連續(xù)撤出；對(duì)于環(huán)管反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，其采用的是夾套水撤熱方式；對(duì)于氣相工藝來(lái)說(shuō)，則是通過(guò)丙烯單體將反應(yīng)熱帶出，然后再對(duì)單體進(jìn)行撤熱。不論是夾套撤熱，還是丙烯單體撤熱，都要求做到物料連續(xù)流動(dòng)和反應(yīng)熱均勻撤出，否則會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)聚合物熱量不均，形成熱點(diǎn)，導(dǎo)致聚丙烯結(jié)塊。

6 做好溫度、壓力等聚丙烯生產(chǎn)反應(yīng)條件調(diào)節(jié)與控制工作

聚丙烯生產(chǎn)的兩個(gè)重要條件是壓力和溫度，而在溫度和壓力兩個(gè)聚丙烯生產(chǎn)條件中，又以溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響最大；因此，調(diào)節(jié)與控制好聚丙烯的生產(chǎn)反應(yīng)溫度，能夠有效防止結(jié)塊發(fā)生。不同生產(chǎn)工藝的最優(yōu)反應(yīng)控制溫度會(huì)有所不同，但普遍在62-80℃之間；鑒于反應(yīng)系統(tǒng)壓力變化情況，可能需要對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)保證反應(yīng)溫度在典型值上下5℃范圍內(nèi)變化，不宜出現(xiàn)溫度的大幅波動(dòng)。

[1]保澤民.聚丙烯生產(chǎn)工藝及影響聚合反應(yīng)雜質(zhì)分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017，（04）.

[2]周祚東.HORIZONE工藝聚丙烯裝置反應(yīng)器結(jié)塊淺析[J].當(dāng)代化工研究，2016，（04）.