聚丙烯裝置閃蒸線粘料原因及解決措施

田金光

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司煉化公司，陜西 延安727406）

某石油化工廠200 kt/a 聚丙烯裝置采用國產(chǎn)化第2代環(huán)管聚丙烯液相本體工藝，生產(chǎn)聚丙烯均聚產(chǎn)品，由1 條雙環(huán)管聚合生產(chǎn)線、1 條造粒生產(chǎn)線和3條包裝碼垛線構(gòu)成。

該裝置自2009 年投產(chǎn)以來，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。但在2019 年4 月份一閃線發(fā)生粘料事件，導(dǎo)致裝置停工。為積累經(jīng)驗和教訓(xùn)，需對該事件的發(fā)生原因進(jìn)行認(rèn)真分析，采取的相應(yīng)的防范措施，并為今后裝置運(yùn)行提供借鑒。

1 存在問題

聚丙烯裝置300和500單元流程見圖1。

圖1 聚丙烯裝置300和500單元流程Fig 1 300 and 500 units in polypropylene production process

4 月20 日閃蒸罐D(zhuǎn)301 底部溫度TI302 從86 ℃開始下降（正常溫度80～90 ℃），三乙基鋁FIC111進(jìn)料質(zhì)量流量由4.6 kg/h提高至5.0 kg/h，給電子體進(jìn)料FIC121 質(zhì)量流量由0.58 kg/h 提高至0.6 kg/h，界區(qū)蒸汽壓力由0.35 MPa 提至0.48 MPa，一閃線溫度調(diào)節(jié)閥PV301開度由70%左右開至100%。15:51，D301 底部溫度TI302 降至72 ℃，打開PV301跨線、開大現(xiàn)場排凝并進(jìn)行觀察，清理一閃線Y型過濾器和疏水閥未發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)象。17:19，D301底部溫度TI302 仍繼續(xù)降低至63 ℃，降低生產(chǎn)負(fù)荷，界區(qū)蒸汽溫度由165 ℃逐步提升至175 ℃，D301 底部溫度TI302 仍無變化；22:00 左右，打開一閃沖洗丙烯線FV244，間斷沖洗一閃線，D301底部溫度TI302 在60～80 ℃波動，D301 下料不暢，D501、干燥罐D(zhuǎn)502 料位波動頻繁，D502 干燥溫度TI532 也同時降低，D502 干燥溫度在60 ℃左右，D502下料困難，無法正常生產(chǎn)，裝置停工。

2 原因分析

事件發(fā)生后，停工檢查，D301、一閃線內(nèi)壁均有較多粘料，聚丙烯粘料較聚丙烯粉料等規(guī)度低。分析裝置近日來AC25粉料等規(guī)度和熔體流動速率可知，AC25 等規(guī)度自4 月12 日持續(xù)下降，熔體流動速率偏大，且波動大。

聚合反應(yīng)整個過程中，影響等規(guī)度的主要因素有主催化劑、給電子體donor、原料中的雜質(zhì)等。

2.1 主催化劑

所用主催化劑為CS-Ⅱ-B型高效催化劑。該事件發(fā)生時所用主催化劑于4 月15 日配制，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.22%，至4月20日，未出現(xiàn)主催化劑下降量異常，主催化劑注入泵也未出現(xiàn)異常，主催化劑活性保持在40～45 g/kg，由此可以排除主催化劑在本次事件中的影響。

2.2 溫度、壓力

預(yù)聚合反應(yīng)器、第1、第2 反應(yīng)器反應(yīng)溫度、壓力、密度、軸功率近期無變化，可以排除溫度、壓力、密度、軸功率的影響。

2.3 丙烯原料中的雜質(zhì)

經(jīng)查相關(guān)文獻(xiàn)得知，丙烯中微量水、氧、CO、CO2、烯烴、炔烴等能與主催化劑、活化劑發(fā)生反應(yīng)，引起部分活性中心的失活而改變活性中心的性質(zhì)，對主催化劑活性有明顯影響，進(jìn)而影響聚丙烯等規(guī)度。

事件發(fā)生時，聚丙烯裝置所用丙烯原料均從氣分裝置直供，近期丙烯原料化驗分析結(jié)果如表1所示。

表1 丙烯原料分析結(jié)果Tab 1 analysis results of polypropylene raw material

由表1可以看出，丙烯原料中常規(guī)雜質(zhì)含量均在正常范圍內(nèi)，但受分析手段所限，其他非常規(guī)雜質(zhì)無法分析。故D301 下料不暢事件中，可以排除丙烯原料中常規(guī)雜質(zhì)的影響，其他非常規(guī)雜質(zhì)的影響無法定論。

2.4 給電子體

所用外給電子體是環(huán)氧基硅烷類Donor-C給電子體，化學(xué)名環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷。有研究表明：在丙烯聚合反應(yīng)中，環(huán)氧基硅烷類外給電子體的作用是毒化無規(guī)活性中心、活化等規(guī)活性中心、促進(jìn)無規(guī)活性中心向等規(guī)活性中心轉(zhuǎn)變，從而提高聚合物等規(guī)度[1]。在生產(chǎn)低熔體流動速率聚合物時，以Donor-C為外給電子體時具有更敏感的氫調(diào)性能，間接影響聚合物熔體流動速率。

該事件發(fā)生時，所用給電子體于4 月12 日配制，按照給電子體和白油～1:1 的質(zhì)量比配制，即一桶給電子體（凈重190 kg）和一桶白油（凈重175 kg）混合攪拌均勻后使用，當(dāng)天分析Donor-C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.4%。

4 月20 日和23 日對給電子體含量分析，Donor-C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%和9%。發(fā)現(xiàn)給電子體含量異常后，4月24日，重新配制給電子體，8:00分析Donor-C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.8%。

綜合以上分析，事件發(fā)生過程中，給電子體注入量較正常時偏大較多，由約0.4 g/h 提高至約0.7 g/h，D301 仍舊下料不暢，4 月20 日、23 日給電子體多次分析含量不合格（偏低）現(xiàn)象，可以判斷是給電子體含量低致使一閃線粘料、D301 下料不暢事件。

造成給電子體含量低的原因是配制時操作人員未按照規(guī)定程序配制，白油正常加入，未加Donor-C且未充分?jǐn)嚢?，?dǎo)致給電子體儲罐D(zhuǎn)110A中給電子體含量降低。取樣分析時，所取樣品為儲罐底部原來剩余的給電子體，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確指示該次所配給電子體的含量。

3 應(yīng)對措施

3.1 恢復(fù)生產(chǎn)措施

3.1.1 一閃線粘料處理

裝置停工后搶修，D301 堵塞，一閃線拆開后，內(nèi)壁掛有薄粘料，D301 至F301 管線粉料堵塞，F(xiàn)301 內(nèi)有大量粉料，二閃線堵塞。對一閃線彎頭用火燒處理管內(nèi)壁粘料，一閃線豎管使用鋼絲球來回拉扯，并使用鐵絲掛著燃燒的油棉紗順著管內(nèi)壁從下至上融化掉管內(nèi)壁的粘料，用蒸汽掩護(hù)操作，待管內(nèi)壁冷卻后，使用內(nèi)窺鏡檢查管內(nèi)壁是否干凈，之后使用白布拉扯干凈。

3.1.2 重新配制給電子體

4 月27 日，排凈給電子體儲罐D(zhuǎn)110A 和計量罐內(nèi)未用完的給電子體，按照規(guī)定程序重新配制新給電子體，重新配制后的給電子體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.6%；并用新配制的給電子體沖洗、置換給電子體計量罐及所經(jīng)管線。

同時跟蹤給電子體AC6 純度，分別于27 日、28 日、29 日、30 分析給電子體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為51.5%、57.8、53%；標(biāo)定給電子體P104 流量和沖程（沖程為20%，流量計顯示質(zhì)量流量0.48～0.5 kg/h，使用燒杯盛接0.5 h后稱量為0.242 7 kg），均正常，啟動P104沖洗P104至D201管線，暢通。

經(jīng)確認(rèn)D301、F301 及一閃線清理干凈，重新開工，AC25 等規(guī)度為96.9%，產(chǎn)品質(zhì)量合格，裝置生產(chǎn)恢復(fù)正常。

3.2 預(yù)防措施

1）為防止類似事情再次發(fā)生，加大給電子體含量監(jiān)控力度，給電子體分析頻次由原來的配制后分析調(diào)整為1 次/2 d，當(dāng)確認(rèn)給電子體含量不合格時要及時應(yīng)對并徹底置換給電子體系統(tǒng)，包括儲罐、計量罐、管線及液位計等，避免不合格的給電子體再次注入系統(tǒng)。

2）加強(qiáng)職工培訓(xùn)，在配制給電子體時，要嚴(yán)格按照配制流程操作，D110A 攪拌器保持開啟狀態(tài)，外操巡檢時要重點檢查該攪拌器運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

由于給電子體含量低而導(dǎo)致一閃線粘料、D301 下料不暢事件的發(fā)生，為防止類似事情再次發(fā)生，加大給電子體含量監(jiān)控力度，同時加大職工培訓(xùn)力度，嚴(yán)格按照配制流程操作。

自2009 年裝置投產(chǎn)以來，從未發(fā)生過類似事件，在無經(jīng)驗借鑒的情況下，開辟了新穎的處理管線中粘料辦法：用中壓蒸汽吹掃粘料管線、用鋼絲球來回拉扯粘料、使用鐵絲掛著燃燒的油棉紗順著管內(nèi)壁從下至上融化粘料等，為搶修爭取了寶貴時間。