Hostalen淤漿法高密度聚乙烯工藝副產(chǎn)物蠟的排出操作及技術改造

鄧東升

（中韓（武漢）石油化工有限公司聚烯烴二部，湖北 武漢 430000）

1 工藝簡介

Basell公司的Hostalen低壓淤漿聚合工藝為懸浮聚合[1]，己烷作為分散劑，將乙烯、1-丁烯、催化劑、聚乙烯粒子均勻分散，使用齊格勒·納塔催化劑，生產(chǎn)分子量分布為單雙多峰的高密度聚乙烯產(chǎn)品。目前，Basell聚烯烴公司專供的Z501催化劑主要用于生產(chǎn)PE80、PE100級管材料產(chǎn)品，Z509催化劑主要用于生產(chǎn)雙多峰高性能聚乙烯薄膜料產(chǎn)品。高密度聚乙烯是Hostalen低壓淤漿聚合工藝的主要產(chǎn)品，此外還有副產(chǎn)物蠟生成。

2 聚乙烯蠟的排出操作

聚乙烯是典型的半晶高聚物，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)由晶區(qū)和非晶區(qū)組成[2]。結(jié)晶度的大小以及晶片的厚度是材料剛性的主要影響因素。蠟是在聚合期間反應生成的低聚物，從己烷精制系統(tǒng)排出并送至蠟蒸餾單元。部分鏈長極短的非晶體聚乙烯蠟[3]，可在反應溫度下溶解于分散劑中。這些低聚物的分子量通常低于1萬，由于分子量相對較低且粒徑小，很難通過離心分離將其與己烷分離出來，因此己烷母液中通常夾帶有較多的低聚物[4]。聚乙烯蠟的正常排出，是決定裝置穩(wěn)定生產(chǎn)的重要因素。蠟的量大且塊狀較多時，可能會造成管線堵塞。

聚乙烯蠟排出操作的主要步驟如下：蠟罐D(zhuǎn)-3302A接收蠟液位至20%時，打開HV-33018，關閉HV-33017，切換至蠟罐D(zhuǎn)-3302B進料。打開底部的低壓蒸汽閥FV-33102，將D-3302A蠟罐溫度升至100℃，對蠟中的己烷進行閃蒸并恒溫0.5h，確保己烷脫除完全。恒溫結(jié)束后，關閉底部的低壓蒸汽供應。通知現(xiàn)場操作人員打開D-3302A頂部的工業(yè)水進蠟罐手閥，將蠟罐溫度降至50℃以下，關閉工業(yè)水進蠟罐手閥，準備排蠟?，F(xiàn)場操作人員與中控確認可以進行排蠟作業(yè)后，將蠟槽放置于排蠟口，打開D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104,打開排蠟口現(xiàn)場球閥，將蠟罐D(zhuǎn)-3302A中的水排出。由于水與蠟的密度不同，起初蠟槽接收的是大量的水及少部分帶出的固體蠟。當大量的固體蠟排入蠟槽時，關閉排蠟口現(xiàn)場球閥，逐一打開其他已安裝好蠟袋的排蠟口，接收固體蠟。排蠟完畢后，關閉D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104及排蠟口球閥，并給蠟罐充壓至20kPa左右，關閉充壓線。打開D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104，及排蠟口現(xiàn)場球閥吹掃D-3302A底部排蠟口、切斷閥HV-33104、排蠟管線防止堵塞。吹掃結(jié)束后，關閉D-3302A底部排蠟切斷閥HV-33104，打開頂部D-3302A工業(yè)水進水線。流程給D-3302A充液至6%，準備再次接蠟。為確保各排蠟口通暢，現(xiàn)場打開排蠟線上的氮氣手閥充壓，逐一打開排蠟口現(xiàn)場球閥，檢查是否有堵塞現(xiàn)象。

由于生產(chǎn)牌號多樣，在實際的排蠟操作過程中，排蠟溫度可視牌號、蠟量、蠟狀而定。例如HS GC 7260牌號生產(chǎn)的蠟狀態(tài)正常，排蠟溫度在48℃左右；ACP 5831D牌號中的蠟為拉絲狀，排蠟溫度在80℃左右。若塊狀蠟或拉絲蠟較多、出現(xiàn)排蠟困難的情況，可多次升溫并重復排蠟操作，例如生產(chǎn)ACP 5831D牌號時，D-3302B罐重復進行了3次排蠟操作。

由于有聚乙烯蠟生成，Hostalen淤漿工藝的特點導致在設備、管線的低點彎頭等處易發(fā)生堵塞。若發(fā)生堵塞，工藝退料無法進行，檢維修作業(yè)存在較大的安全隱患，特別是聚合反應系統(tǒng)的各處退料管線會頻繁發(fā)生堵塞。

3 技術改造

在實際生產(chǎn)中，聚乙烯蠟的形態(tài)并非標準的球狀或粉末狀，其形態(tài)較難控制，因此拉絲狀、塊狀的蠟在高丁烯-1加入牌號時經(jīng)常出現(xiàn)。大量的拉絲狀、塊狀蠟的生成，會造成蠟蒸發(fā)器/分離器的負荷提高。隨著生產(chǎn)負荷提高，聚合副反應又產(chǎn)生了較多的蠟，使得蠟液變得黏稠，流動性能下降，逐漸累積并黏附于蒸發(fā)器的管束上，導致蠟蒸發(fā)器的殼程壓力迅速上漲，換熱效果明顯下降，已不能及時有效地處理聚合系統(tǒng)產(chǎn)生的母液，嚴重影響了裝置高負荷生產(chǎn)。當蠟的生成量超過己烷精制系統(tǒng)的處理量時，會造成聚合系統(tǒng)降產(chǎn)，嚴重時導致裝置停車。

為此我們進行了技術改造，新增了圖1所示的重組分脫除裝置蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101。蠟蒸發(fā)器/分離器的工作原理是熱虹吸現(xiàn)象。母液進入蒸發(fā)器后被加熱，變成氣液混合物，密度變小，可從蒸發(fā)器上部進入分離罐。而分離罐底部的母液因密度較大，自動流向蒸發(fā)器。分離罐→分離罐底部→蒸發(fā)器→分離罐頂部，形成了一個自然循環(huán)，母液不斷被加熱蒸發(fā)分離。當生產(chǎn)負荷提高時，聚合副反應產(chǎn)生了較多的蠟，使蠟液變得黏稠，流動性能下降，逐漸累積黏附于蒸發(fā)器的管束上。新增加1臺蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101后，2臺蠟蒸發(fā)器/分離器一同運行，提高了母液的處理負荷，避免了因反應生成大量蠟導致己烷精制單元處理能力不足造成的聚合反應降產(chǎn)及裝置停車的情況。

圖1 蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101