Unipol聚丙烯工藝聚合反應(yīng)活性擾因排查及處理

摘要：Unipol聚丙烯工藝是將應(yīng)用在聚乙烯生產(chǎn)中的氣相流化床工藝移用到聚丙烯生產(chǎn)中的工藝。Unipol聚丙烯工藝具有簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì)、安全等特點(diǎn)，且不存在事故失控時(shí)設(shè)備超壓危險(xiǎn)。同時(shí)，Unipol聚丙烯工藝具備60%-110%的生產(chǎn)能力，所以Unipol聚丙烯工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)使用意義。但在此工藝聚合反應(yīng)的過(guò)程中，其反應(yīng)活性受到了催化劑自身以及外部介質(zhì)等因素影響，使丙烯聚合反應(yīng)發(fā)生一系列變化。本文對(duì)Unipol聚丙烯工藝聚合反應(yīng)過(guò)程中活性受擾因素進(jìn)行分析和排查，并總結(jié)出具體處理方案。

關(guān)鍵詞：Unipol聚丙烯;聚合反應(yīng);活性擾因;排查及處理;催化劑

引言：當(dāng)前，Unipol聚丙烯工藝所應(yīng)用的主催化劑是高效載體催化劑，助催化劑為三乙基鋁、給電子體。Unipol聚丙烯工藝是通過(guò)催化劑的活化形成三價(jià)鈦活性中心，從而引發(fā)丙烯的聚合反應(yīng)。在這一過(guò)程中，毒物很可能占據(jù)三價(jià)鈦的活性中心，使催化劑喪失活性，導(dǎo)致聚合活性產(chǎn)生波動(dòng)。另外，如果反應(yīng)器床層流化不好，那么就會(huì)導(dǎo)致氣相丙烯冷凝量波動(dòng)、C3分壓或反應(yīng)器總壓達(dá)不到條件等情況的出現(xiàn)，從而使催化劑活性分布不均勻，并使丙烯聚合活性產(chǎn)生波動(dòng)。因此，我們一定要找到導(dǎo)致聚合活性波動(dòng)的因素，并找到處理辦法，以促進(jìn)Unipol聚丙烯工藝進(jìn)一步發(fā)展。

1.Unipol聚丙烯聚合活性受干擾的原因

1.1反應(yīng)原料中很可能帶有毒物

像微量氧氣、一氧化碳、水分、硫化物、砷磷、醇等這些都是反應(yīng)原料中可能攜帶的催化劑毒物。一旦毒物進(jìn)入反應(yīng)器中，就會(huì)使催化劑活性降低甚至是失去活性，從而使聚丙烯的細(xì)粉含量上升，反應(yīng)器中的靜電探測(cè)報(bào)警[1]，最終導(dǎo)致聚合活性產(chǎn)生波動(dòng)。若此情況嚴(yán)重，反應(yīng)器溫度波動(dòng)，將會(huì)產(chǎn)生大量片料甚至大塊料，導(dǎo)致聚丙烯粉料出料系統(tǒng)堵塞甚至是裝置停工。

1.2反應(yīng)器入口氣相丙烯冷凝量波動(dòng)

Unipol聚丙烯工藝中，丙烯的聚合反應(yīng)熱主要依靠反應(yīng)器入口的液相丙烯的汽化潛熱撤出。所以，反應(yīng)器入口氣相丙烯冷凝量的波動(dòng)會(huì)直接影響反應(yīng)熱撤出，從而使反應(yīng)器散熱不穩(wěn)定，致使床層溫度產(chǎn)生波動(dòng)，最終影響整個(gè)聚合反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。

1.3床層流化不均

導(dǎo)致床層流化不均主要有兩個(gè)因素，一個(gè)是循環(huán)的氣速過(guò)大或者過(guò)小，使氣速與床重匹配效果差，最終導(dǎo)致床層流化不均。另一個(gè)是反應(yīng)器中產(chǎn)生了片料或者塊料。這些片料和塊料基本存在于催化劑注入管附近，從而使催化劑附著在片料或塊料上，并且片料或塊料因重力作用下脫落并擊碎，使附著在片料或塊料里的催化劑瞬間釋放，使催化劑活性突然升高，并引起劇烈反應(yīng)。

1.4反應(yīng)器的床層溫度波動(dòng)

丙烯的聚合反應(yīng)需要在一定的溫度下進(jìn)行，不管是哪一種催化劑，對(duì)溫度變化都極其敏感。如果反應(yīng)器的床層溫度產(chǎn)生波動(dòng)，就會(huì)影響催化劑的定向性，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。同時(shí)，反應(yīng)器中的靜電也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，使反應(yīng)器中出現(xiàn)塊料或者片料。

1.5活化劑（三乙己鋁T2）和調(diào)節(jié)劑（SCA）的加入量不穩(wěn)

如果活化劑（T2）的加入量不穩(wěn)定，就會(huì)使催化劑還原反應(yīng)不充分或者反應(yīng)過(guò)度，從而影響了催化劑的單耗，并且影響產(chǎn)品的質(zhì)量和裝置的能耗。另外，如果調(diào)節(jié)劑（SCA）的加入量不穩(wěn)定，很可能會(huì)有低等粘料產(chǎn)出，導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞，并對(duì)后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生影響。

1.6反應(yīng)器總壓或C3分壓不穩(wěn)定

首先，反應(yīng)器的總壓不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致丙烯聚合反應(yīng)熱的撤出不平穩(wěn)，并影響床層溫度，從而導(dǎo)致聚合反應(yīng)不能平穩(wěn)進(jìn)行。其次，在反應(yīng)器的溫度一定的情況下，C3分壓與反應(yīng)活性成正比關(guān)系。因此，如果C3分壓低，那么反應(yīng)活性就會(huì)降低。

2聚丙烯聚合反應(yīng)中存在的問(wèn)題

反應(yīng)活性的波動(dòng)從根本上來(lái)說(shuō)，可以分為催化劑毒物的影響和反應(yīng)器床層流化不好。如果這兩個(gè)問(wèn)題不能夠得到很好的解決[2]，那么將會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器出現(xiàn)結(jié)片料或者塊料的現(xiàn)象，同時(shí)嚴(yán)重影響產(chǎn)能以及產(chǎn)出品質(zhì)量。

2.1原料攜帶毒物的問(wèn)題。原料攜帶的毒物含量直接影響催化劑的失活程度，如果原料攜帶的毒物過(guò)多，那么催化劑就會(huì)立即失去活性。催化劑活性與催化劑的單耗成反比關(guān)系，一旦時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致聚丙烯細(xì)粉增多、反應(yīng)器床溫波動(dòng)等一系列不正常工況。因此，我們要找到毒物的具體來(lái)源（可通過(guò)工藝手段進(jìn)行分析調(diào)整），以更具針對(duì)性的解決問(wèn)題。

2.2反應(yīng)器床層流化的問(wèn)題。如果反應(yīng)器床層流化不好就會(huì)引起聚合活性的波動(dòng)。具體表現(xiàn)有細(xì)分含量過(guò)多、靜電含量波動(dòng)大、PDS出料效率下降等。因此，一旦反應(yīng)器床層流化不好就說(shuō)明反應(yīng)器內(nèi)工況惡劣。為此，我們要對(duì)聚合反應(yīng)活性波動(dòng)是否由反應(yīng)器床層流化不好所引起這一問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3 Unipol聚丙烯聚合活性擾因處理

3.1針對(duì)毒物問(wèn)題的處理方法

如果發(fā)生催化劑失活的情況，我們首先要溝通上游裝置，對(duì)丙烯、乙烯、氫氣、氮?dú)獾入s質(zhì)是否超標(biāo)進(jìn)行排查。其次，我們要對(duì)進(jìn)入反應(yīng)器的各物料逐一排查。在找到毒物來(lái)源之前，我們可以采取相應(yīng)措施暫時(shí)降低進(jìn)入反應(yīng)器的原料毒物對(duì)丙烯聚合反應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)面影響[3]。具體措施如下：加大丙烯精制環(huán)節(jié)的輕組分排放量，以脫除丙烯的輕組分毒物;加大反應(yīng)器排放量，減少反應(yīng)器中毒物累積;加大TEAL數(shù)量，以和毒物進(jìn)行反應(yīng);將協(xié)助氣輸送裝置設(shè)置為循環(huán)氣;將回收系統(tǒng)切換至火炬模式，防止毒物累積在回收系統(tǒng)內(nèi)。

在采取相應(yīng)措施使反應(yīng)活性暫時(shí)恢復(fù)的同時(shí)，一定要及時(shí)找到毒物來(lái)源。針對(duì)新鮮丙烯原料問(wèn)題，可以將丙烯脫氣塔塔頂輕組分排放全開(kāi);應(yīng)用丙烯備用干燥塔;先停用丙烯脫硫塔，改用旁路流程，再生后切換回脫硫塔;切換丙烯罐。針對(duì)回收丙烯問(wèn)題，我們可以將回收塔側(cè)線出料改至全回流;針對(duì)回收液相丙烯問(wèn)題，可以在進(jìn)新鮮丙烯的管線前采用雙閥隔離，并放火炬;針對(duì)氮?dú)鈫?wèn)題可以采用切斷進(jìn)入反應(yīng)器的高壓精制氮?dú)夥椒ㄟM(jìn)行緊急處理;若因氫氣導(dǎo)致聚合活性波動(dòng)，可以切換成鋼瓶車供給;針對(duì)催化劑問(wèn)題可以使用備用催化劑系統(tǒng);針對(duì)SCA系統(tǒng)在加料時(shí)混入空氣，可以在SCA備用罐鼓泡30分鐘后進(jìn)行切換。同時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)因氮?dú)狻⒈┑扔昧窟^(guò)大導(dǎo)致催化劑失活，我們就要及時(shí)對(duì)氮?dú)夂捅┑冗M(jìn)料進(jìn)行排查。

3.2針對(duì)反應(yīng)器流化問(wèn)題的處理方法

如果導(dǎo)致反應(yīng)活性波動(dòng)的原因是反應(yīng)器流化不好，那么就要根據(jù)實(shí)際情況做出調(diào)整。首先要使反應(yīng)器在深度冷凝模式下運(yùn)行，密且監(jiān)控PDS出料，并加強(qiáng)采樣，觀察反應(yīng)器中是否有結(jié)塊或者結(jié)片情況，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)器總壓、反應(yīng)溫度、循環(huán)氣壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開(kāi)度等參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)器循環(huán)的氣速[4]。如果發(fā)生反應(yīng)器飛溫的情況，可以在其溫度超過(guò)75℃時(shí)進(jìn)行一次60S迷你殺死。另外，反應(yīng)器的色譜分析儀不準(zhǔn)確，就要及時(shí)將備套切換進(jìn)來(lái)，并對(duì)分析儀表進(jìn)行校正。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，保障Unipol聚丙烯工藝聚合反應(yīng)活性不僅可以提高反應(yīng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，而且還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，一定要對(duì)影響聚合反應(yīng)活性的因素進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，及時(shí)找到問(wèn)題所在，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)處理，從而為裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳旭東.Unipol聚丙烯工藝聚合反應(yīng)活性擾因排查及處理[J].中文信息，2018，（10）：234-235. DOI：10.3969/j.issn.1003-9082.2018.10.203.

[2]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，2017，43（04）：155+168.

[3]張?chǎng)畏?，莫力?聚丙烯生產(chǎn)工藝及影響聚合反應(yīng)的雜質(zhì)分析[J].化工管理，2017（05）：54.

[4]李戎，朱江.聚丙烯生產(chǎn)工藝及影響聚合反應(yīng)雜質(zhì)分析[J].化學(xué)工程與裝備，2012（08）：40-42.

作者簡(jiǎn)介：

胡剛（1985年10月—）男，本科，現(xiàn)任職稱：工程師，現(xiàn)就職于中國(guó)石油廣東石化公司，主要從事聚丙烯裝置設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、技術(shù)改造等相關(guān)工作。