Unipol氣相流化床聚丙烯工藝PDS的運行及優(yōu)化

摘 要：Unipol氣相流化床聚丙烯工藝中的產(chǎn)品出料系統(tǒng)（簡稱“PDS”）是保證及影響反應(yīng)器運行負荷的關(guān)鍵因素之一，本文介紹了產(chǎn)品出料系統(tǒng)（PDS）及其一些關(guān)鍵影響因素，同時針對這些因素作出進一步的分析及相應(yīng)的優(yōu)化，最大限度地提高產(chǎn)品出料系統(tǒng)（PDS）運行效率及運行周期。

關(guān)鍵詞：PDS 產(chǎn)品出料 反應(yīng)器

中圖分類號：TQ31 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082 （2017） 04-0214-01

一、概述

對于Unipol聚丙烯裝置來說，聚丙烯流化床反應(yīng)器的負荷可以提高至設(shè)計負荷的105%-110%，一套設(shè)計生產(chǎn)負荷在37.5t/h的聚丙烯裝置，其負荷可以提高至39.5-42.5t/h，而造粒擠壓機負荷基本會控制在42-45t/h，因此產(chǎn)品出料系統(tǒng)的運行效率將成為裝置提高負荷的限制因素。

二、PDS系統(tǒng)簡介

PDS（Products Discharge System）系統(tǒng)就是將樹脂從反應(yīng)器排到產(chǎn)品室，將氣體返回進入反應(yīng)器樹脂床層的頂部。Unipol流化床反應(yīng)器包括兩組組PDS系統(tǒng)。每組PDS系統(tǒng)包括兩個單套PDS系統(tǒng)組成，其中每個單套PDS包括一個產(chǎn)品罐（PC），一個產(chǎn)品吹出罐（PBT），12個自動控制閥門，一組PDS系統(tǒng)內(nèi)還包括2個共享的自動控制閥門。單套運行時，PC 和PBT 罐中的氣體排放至產(chǎn)品接收倉，一組PDS 交叉交替運行時，PC 和PBT 氣體先通過“W”和“X”交叉閥門互為升降壓，少量的氣體排放至從產(chǎn)品接收倉。

三、PDS 系統(tǒng)的影響因素及優(yōu)化措施

1.催化劑的影響和優(yōu)化

作為PDS 系統(tǒng)的輸送介質(zhì)，粉料的物料性質(zhì)是影響PDS 出料效率的關(guān)鍵因素。粉料的性質(zhì)主要取決于催化劑本身的性質(zhì)。不同催化劑產(chǎn)出的粉料性質(zhì)有所不同。以Unipol聚丙烯工藝為例，使用進口催化劑SHAC201時生產(chǎn)出的均聚產(chǎn)品粉料堆積密度在0.28-0.32g/cm3，使用國產(chǎn)催化劑產(chǎn)出的粉料堆積密度在0.34-0.41g/cm3，甚至有的能夠達到0.42g/cm3。因此，在選用催化劑時最好選擇能產(chǎn)出高堆積密度粉料的催化劑，保證PDS的出料效率。

2.反應(yīng)器的冷凝量影響及優(yōu)化

Unipol聚丙烯工藝，反應(yīng)器的運行負荷越高，循環(huán)氣內(nèi)產(chǎn)生的冷凝液體越多。正常負荷下，冷凝量一般控制在8%-10%，負荷繼續(xù)增加，反應(yīng)器就會進入深度冷凝狀態(tài)，反應(yīng)器的出料會帶入少量液相進入PDS系統(tǒng)。在PDS出料過程中，液相丙烯會逐漸氣化，PBT的壓力會相繼出現(xiàn)3H、4H，M閥的排氣時間會延長，嚴重時PBT壓力會出現(xiàn)5H，PDS系統(tǒng)聯(lián)鎖停運。我們可以通過反應(yīng)器的其他參數(shù)調(diào)整來控制冷凝量，其中包括產(chǎn)能、表觀氣速、反應(yīng)器溫度、K-4003入口導(dǎo)葉開度、FV-4001-6開度、FV-5260-2開度、T-5260頂?shù)诇囟燃捌渌敾亓髁俊⑸罾湎到y(tǒng)溫度及壓力、反應(yīng)器壓力和循環(huán)氣組成等因素。產(chǎn)能和SGV通過改變穿過循環(huán)氣冷卻器的熱負荷和ΔT來影響冷凝量。反應(yīng)器壓力和循環(huán)氣組成影響露點，進而影響冷凝量。調(diào)整冷凝量最簡單的方法是改變床層溫度來調(diào)整冷凝量。

3.PDS閥門設(shè)定時間的優(yōu)化

PDS 閥門的設(shè)定時間是影響PDS 出料效率的關(guān)鍵參數(shù)之一。一組PDS系統(tǒng)中需要設(shè)定時間的閥門包括：控制PC 罐接料時間的B 閥，PC 罐之間的氣相平衡閥W 閥，PC 出料至PBT 的閥門D 閥，PBT 罐之間的氣相平衡閥X 閥。在300kt/a的PP裝置設(shè)計負荷下，B閥建議為42s，W閥及X閥建議33s，D閥建議37s。這些參數(shù)在裝置開工初期反應(yīng)器負荷偏低能滿足裝置的要求，而隨著裝置的長周期運行，催化劑的國產(chǎn)化引起的粉料性質(zhì)的變化和PDS閥門內(nèi)漏帶來的問題，保持原來的閥門設(shè)定時間將會很大程度上降低PDS系統(tǒng)的運行效率及負荷。通常需對PDS 系統(tǒng)的閥門設(shè)定時間進行重新的優(yōu)化來保證PDS系統(tǒng)的效率和負荷穩(wěn)定。

3.1 B 閥的時間優(yōu)化。在已知的粉料性質(zhì)下，通過觀察反應(yīng)器床層重量的變化進行B閥時間優(yōu)化，讓實際床層重量數(shù)值始終略低于PDS出料的床層重量設(shè)定值，同時，PC與反應(yīng)器之間壓力平衡后1-3秒后關(guān)閉。

3.2 W 閥、X 閥的時間優(yōu)化。當(dāng)一組PDS中兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力剛好平衡時的時間是W閥、X閥的最佳設(shè)定時間。

3.3 D 閥的時間優(yōu)化。在一定的B 閥接料時間下，D 閥的時間不會變化太大，PC 罐的核料位低低報警出現(xiàn)，D 閥延遲2-5后秒關(guān)閉。

4.PDS系統(tǒng)的改造優(yōu)化

適當(dāng)增加W閥、X閥及M閥的孔板孔徑。目前一組PDS中兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力平衡時的時間，即W閥及X閥開關(guān)時間為33s，W閥及X閥的作用為平衡兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力，減少反應(yīng)器排氣量。因此可適當(dāng)增大孔板孔徑，加快平衡壓力時間10s，可縮減PDS出料時間。由于M閥時間與PBT壓力有關(guān)，PBT壓力越高，則M閥排氣時間會加長。適當(dāng)增加M閥孔板孔徑，縮短PBT排氣時間進而優(yōu)化PDS出料時間。

四、PDS系統(tǒng)的維護

定期檢查PDS系統(tǒng)存在的隱患是保證PDS系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行的重要措施。閥門由PDS 控制系統(tǒng)控制每年動作次數(shù)約50 萬次，反應(yīng)器與PDS系統(tǒng)之間較高的壓差沖擊以及PDS系統(tǒng)與下游管線間的壓差沖擊使得PDS系統(tǒng)出料時閥門及管線振動，導(dǎo)致閥門組件與管線支撐部分松動。根據(jù)我裝置實際運行狀況來看，需做以下工作來維持PDS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行：

1.定期檢查PDS閥門氣缸連接線，出現(xiàn)組件松動及時進行緊固。依PDS系統(tǒng)出料時常振動來看，閥門氣缸與氣源線連接處的卡扣，經(jīng)常出現(xiàn)松動漏風(fēng)現(xiàn)象，每天對此處進行檢查消漏，保證氣缸壓力充足。

2.定期檢查PDS閥門限位開關(guān)接線有無松動。PDS閥門限位開關(guān)將直接影響閥門開關(guān)，若PDS閥門限位開關(guān)接線松動，回訊不到位，將導(dǎo)致PDS系統(tǒng)無法連續(xù)運行。

3.定期檢查PDS系統(tǒng)管線支撐，消除管線應(yīng)力。PDS系統(tǒng)長期頻繁振動將導(dǎo)致PDS管線與支撐脫開，管線應(yīng)力增加，長時間將導(dǎo)致法蘭泄漏或管線破裂，影響PDS系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。

五、結(jié)論

通過合理的調(diào)控反應(yīng)器的參數(shù)，減少對PDS 系統(tǒng)的影響；改進催化劑的性質(zhì)，生產(chǎn)出優(yōu)良性質(zhì)的粉料；選擇合理的PDS 運行方式，根據(jù)生產(chǎn)工況及時的優(yōu)化PDS 閥門時間；對PDS 系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)母脑?，降低PDS系統(tǒng)出料時間，有效的提高PDS的效率和運行負荷；制定合理的維護和檢修措施來延長閥門的壽命。通過這些優(yōu)化和改造，可以提高裝置PDS 系統(tǒng)的效率和負荷，從而確保裝置長周期高負荷運行。

作者簡介：李井軒 男 1971年9月生 漢族 本科學(xué)歷 工程師 聚丙烯技師 長期從事聚丙烯生產(chǎn)研究