熱成型無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)過程簡介及生產(chǎn)狀況分析

王琳琳

摘 要：本文通過對裝置現(xiàn)有無規(guī)共聚產(chǎn)品運行參數(shù)的整理，總結各個無規(guī)共聚產(chǎn)品的生產(chǎn)特點，并就裝置已經(jīng)發(fā)生過的生產(chǎn)狀況進行原因分析，使操作人員能夠在異常情況下及時準確作出調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量，維持裝置穩(wěn)定。

關鍵詞：無規(guī)共聚聚丙烯；熱成型聚丙烯；反應活性；壓力波動；出料堵塞

1 生產(chǎn)條件簡介

1.1 生產(chǎn)裝置工藝現(xiàn)狀

天津石化烯烴部聚丙烯裝置采用Basell公司（原意大利HIMONT公司）的“Spheripol”工藝，反應系統(tǒng)由液相環(huán)管反應器（第一代環(huán)管反應器）和氣相流化床反應器組成。1995年11月裝置建成投產(chǎn)，原設計生產(chǎn)時間為7200h/年，生產(chǎn)能力為4萬噸/年的本色聚丙烯顆粒。1999年對聚丙烯裝置進行了技術改造，環(huán)管停留時間由1.4h改為1.2h，設計生產(chǎn)時間改為8000h/年，生產(chǎn)能力提升為6萬噸/年的本色聚丙烯顆粒。

1.2 熱成型無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品介紹

熱成型聚丙烯是當前所有聚丙烯加工方式中增速最快的一種，其產(chǎn)品廣泛應用于食品、飲料、電子電器包裝等領域。但是，熱成型聚丙烯行業(yè)仍存在高性能、專用原料稀缺，現(xiàn)有均聚聚丙烯原料無法滿足行業(yè)高端升級要求等問題。基于現(xiàn)狀，聚丙烯裝置在原有均聚產(chǎn)品的基礎上逐漸改性，并形成了一系列熱成型無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品。

裝置主要熱成型無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品有：標準透明打杯料PPR-MM03（PPT5015）、超透明負壓吸塑料PPR-ET02、超透明正負壓成型料PPR-EM03（PPT5015M）、高光澤本色吸塑料PPR-EM01（ET05）等。

2 熱成型無規(guī)共聚聚丙烯生產(chǎn)過程簡介

2.1 生產(chǎn)準備

①主催化劑：球型催化劑NDQ，配置濃度為250g/L；

②助催化劑：a.外給電子體：C-DONOR（環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷），配制濃度100%；b.烷基鋁：三乙基鋁（TEAL）；c.抗靜電劑：乙氧烷基胺；

③產(chǎn)品添加劑：林圣公司復配添加劑；

④裝置內(nèi)環(huán)管、三劑、氫氣、終止劑等相關測點顯示正確及氣動閥動作正常。

2.2 工藝控制

控制環(huán)管反應器密度DC241在535～545 kg/m3，壓力PC241在3.43～3.50MPa，溫度TC241在68.5℃左右；控制預聚合反應器壓力PC221在3.43～3.50MPa，溫度TC221在18～20℃左右；控制環(huán)管反應器循環(huán)泵功率JI241≤190kW，預聚合反應器循環(huán)泵功率JI221在16.5～17.5kW。三乙基鋁流量與丙烯進料流量串級比率Al/C3-=0.10～0.13。給電子體流量控制在1000g/h?？轨o電劑流量控制在1.5～2.0kg/h。（如表1所示）

3 熱成型無規(guī)共聚聚丙烯生產(chǎn)狀況分析

3.1 反應活性變化分析

在每次進行無規(guī)共聚產(chǎn)品切換時，當乙烯單體注入到環(huán)管反應器后，為保證環(huán)管反應器溫度穩(wěn)定，環(huán)管反應器夾套水換熱閥門逐漸開大，夾套水溫度呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，同時環(huán)管反應器反應活性逐漸上升，反應強度明顯增強。

產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因是，當丙烯與少量乙烯單體進行共聚時，乙烯單體插入到催化劑活性中心，使丙烯的插入變得更加容易。通過和相同條件下丙烯均聚時的活性比較后發(fā)現(xiàn)，引入少量共聚單體后，乙烯單體在鏈增長反應過程中形成側基，生成的聚合物具有較為疏松的顆粒結構，使活性中心不易被包裹，有利于丙烯單體擴散到活性中心附近參與鏈增長，從而提高反應活性。

基于此，裝置在進行類似牌號生產(chǎn)時，可通過事先降低主催化劑進料沖程等方式，適當減小反應強度，待乙烯單體反應穩(wěn)定后，重新調(diào)整主催化劑進料沖程，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2 反應器壓力波動分析

在每次進行無規(guī)共聚產(chǎn)品切換時，當乙烯單體加入到環(huán)管反應器后，環(huán)管反應器壓力和環(huán)管反應器穩(wěn)壓罐液位的波動幅度明顯增加。且環(huán)管反應器出料閥門的開度也明顯上升，出料閥門出現(xiàn)卡塞情況。受此影響，環(huán)管反應器壓力也因此產(chǎn)生更大幅度的波動。

產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因是，在生產(chǎn)無規(guī)共聚聚丙烯時，環(huán)管反應器溫度的控制范圍較其他產(chǎn)品偏低，在低溫條件下，聚合反應生成的低聚物含量有所增加，且由于無規(guī)共聚過程中生成的乙丙共聚物粘性較大，從而造成了環(huán)管反應器出料閥門卡塞情況的產(chǎn)生，因此環(huán)管反應器壓力和環(huán)管反應器穩(wěn)壓罐液位的波動幅度明顯增加。

基于此，裝置在進行類似牌號生產(chǎn)時，可通過事先提高抗靜電劑進料沖程、提高環(huán)管反應器穩(wěn)壓罐壓力設定值等方式，使系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定。同時，通過手動干預LV231A閥門開度的變化情況，避免卡塞情況的發(fā)生，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.3 汽蒸器出料堵塞原因分析

在聚丙烯裝置某一次進行無規(guī)共聚產(chǎn)品生產(chǎn)時，環(huán)管反應器溫度突然降低，受此影響，環(huán)管反應器密度逐漸降低，系統(tǒng)反應活性逐漸下降，反應強度明顯降低。操作人員雖然手動關閉反應器夾套水換熱閥門、提高主催化劑進料沖程，但仍無法有效控制系統(tǒng)反應強度的持續(xù)降低。異常情況出現(xiàn)2h后，下游汽蒸器料位突然上升至100%，汽蒸器出料線堵塞。

產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因是，受原料丙烯質(zhì)量波動影響（裝置丙烯儲罐中CO2含量為7.70mL/m3，其含量高于原料丙烯質(zhì)量要求≤5mL/m3），環(huán)管反應器溫度在14min內(nèi)由70.27℃快速降至59.63℃，且環(huán)管反應器溫度恢復至68.5℃用時較長（近2h），因此反應器內(nèi)低聚物含量大幅增加，并最終將汽蒸器和干燥器出料閥門堵塞（經(jīng)分析堵塞物中乙烯含量達3.51%）。

基于此，若裝置再次出現(xiàn)類似狀況，操作人員應立即打開環(huán)管反應器夾套水蒸汽，及時恢復對反應器溫度的控制，避免環(huán)管反應器溫度長時間偏低。并在環(huán)管反應器密度到達450kg/m3時，及時將物料切向排放側，如果此時生產(chǎn)無規(guī)共聚產(chǎn)品，則應立即停止乙烯進料，防止粘料持續(xù)產(chǎn)生，堵塞下游系統(tǒng)的出料閥門。

4 結論

在進行熱成型無規(guī)共聚聚丙烯生產(chǎn)時，系統(tǒng)的反應活性會隨乙烯單體的注入逐漸上升，反應器壓力、穩(wěn)壓罐液位和反應器出料閥門開度會出現(xiàn)不同幅度的波動。當系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時，繼續(xù)生產(chǎn)無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品可能出現(xiàn)下游系統(tǒng)出料閥門堵塞情況的發(fā)生。

因此，在生產(chǎn)過程中，要加強對反應器溫度、夾套水溫度、夾套水換熱閥門開度、反應器出料閥門開度等重點參數(shù)的監(jiān)控，通過積累相關生產(chǎn)經(jīng)驗，盡早消除異常狀況對裝置運行產(chǎn)生的影響，維持裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2011.

[2]中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊（上冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.