聚丙烯装置预聚合反应器压力高的原因分析及对策.pdf

CleaningWorld2023年6 月实用技术第3 9卷第6 期洗世清文章编号：16 7 1-8 90 9（2 0 2 3）6-0 0 19-0 0 3聚丙烯装置预聚合反应器压力高的原因分析及对策白海刚（陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂，陕西延安727406)摘要：详细阐述了延安石油化工厂2 0 万t/a聚丙烯装置预聚合反应器R200压力高的原因及对装置生产造成的影响，针对预聚合反应器R200内壁及出料管线内壁光洁度受损、预聚合反应程度不当、催化剂配制不均匀、三乙基铝和给电子体加入量不合理等造成预聚合反应器R200压力高的原因，有针对性的进行工艺改进和操作优化等措施解决预聚合反应器R200压力高的情况。关键词：聚丙烯；预聚合反应压力高；操作调整；内壁光洁度中图分类号：TQ325.14文献标识码：A0引言延安石油化工厂聚丙烯装置采用生产工艺是国产化第二代环管聚丙烯液相本体工艺技术，2 0 0 9年投产，装置设计年产本色聚丙烯粒料2 0 万t，年操作时间8 0 0 0 h。其主要有原料精制、催化剂制备、预聚合、聚合、聚合物脱气和丙烯回收、聚合物的汽蒸和干燥、挤压造粒和产品掺混包装等工序。2 0 17 2 0 19年，预聚合反应器R200多次出现压力高，引发预聚合反应器R200停车，导致催化剂进料切断装置停工，每次停车抢修预聚合反应器R200需8 12 h，影响装置的平稳长周期运行，具体见表1。预聚反应器R200的主要作用是：催化剂在进入第一反应器R201之前，先在预聚反应器R200中与液相丙烯进行短时间低速反应，在催化剂颗粒表面形成一个聚丙烯薄层，以避免催化剂在第一反应器R201中直接与液相丙烯接触发生高速反应而造成聚丙烯颗粒爆裂，生成大量细粉影响产品质量和堵塞装置管线。1子预聚合反应器R200压力高的原因1.1预聚合反应器R200内壁光洁度受损预聚反应器打开清理时，用内窥镜检查内壁情况，发现内壁有挂料现象，清理时，可以清理出粉末和碎屑。R200内壁损伤使内壁光洁度受损存在死角，预聚反应过程产生的包裹催化剂细颗粒易粘附在不光滑内壁上，粘结的颗粒聚集反应生成聚丙烯小块料，在物料循环过程中，被物料携带至出料管线而堵塞出料管线，造成预聚合反应器R200压力高。1.2预聚合反应程度不当环管聚丙烯液相本体工艺中，先将催化剂混合后加入预聚合反应器R200内进行预聚合。预聚合的主要目的是催化剂参与反应后，使催化剂颗粒表面形成厚薄适中的保护膜，一方面提高催化剂颗粒的机械强度，同时减少催化剂在环管反应器内因高温剧烈反应崩裂和高速流动碰撞而破碎，避免催化剂破碎而形成大量聚丙烯粉末。预聚合反应强弱程度主要受预聚合温度和预聚合停留时间的影响，预表1R200压力高时间2017年2018年2019年5月16 日9月14日8月2 8 日8月1日12月2 7 日12月3 日作者简介：白海刚（198 8-），男，大学本科，毕业于延安大学，主要研究各类聚烯烃的工艺及生产。收稿日期：2 0 2 3-0 2-13。20清洗世界第6 期聚合程度不足，催化剂表面聚合物层太薄，起不到保护作用；聚合程度过高，催化剂表面包裹的聚合物太厚，聚合物内部无法及时撤出反应热，造成聚合物颗粒破碎，破碎的聚合物颗粒继续聚合反应形成不规则的大颗粒不规则聚合物，大量不规则大颗粒聚合物易造成预聚反应器出料管线出料不畅严重时造成出料堵塞，进而引起预聚合反应器R200压力高。1.3预聚合反应器R200出料管线弯管处弯曲半径小，管径内壁光洁度差当预聚反应器R200压力突然升高，触发联锁甩空R200后，现场需要拆卸R200出料管线，清堵时发现出料管线内及上下弯头处都会有少量粉末，有时还会出现挂壁现象。预聚合反应器R200出料管线内壁光洁度和法兰焊缝不平整，存在死角，预聚反应过程产生的包裹催化剂细颗粒易粘附在不光滑内壁死角上，粘结的颗粒聚集反应生成聚丙烯小块料，进而堵塞出料管线，造成预聚合反应器R200压力高。1.4催化剂配制不均匀催化剂配制不均匀会发生催化剂颗粒沉降或浓度不均匀现象，导致在预聚合阶段反应强弱不均匀而造成反应波动生成大颗粒聚合物堵塞出料管线，造成预聚合反应器R200压力高。造成催化剂配制不均匀的有以下原因：催化剂卸料短节残留的催化剂与空气中的水分接触失活生成HCl，催化剂卸料过程中催化剂颗粒在卸料短节处易粘连结块，造成催化剂分散不均匀；催化剂在卸料过程中卸料速度过快、不能够匀速卸料，催化剂颗粒不能很好分散；催化剂配制过程中搅拌时间、恒温时间不够，造成催化剂颗粒混合分布不均匀；向催化剂注入器D108A/B充料时，倒料次数不够，充料管线残留催化剂未能很好分散流动；催化剂计量管线和催化剂预接触罐D201温度控制不当，出现催化剂颗粒沉降，造成催化剂分布不均。1.5丙烯原料杂质含量不稳定TEAL/烯和DONOR/烯加注量不合理聚合反应的主催化剂活性组分Ti，以Ti4+形式存在，只有主催化剂的加注无法使丙烯发生聚合，无法发挥催化剂的活性，丙烯聚合只有当加入三乙基铝与催化剂反应后才能引发催化剂活性，如果三乙基铝用量控制不当将影响催化剂的活性进而造成聚丙烯的颗粒粒径分布。给电子体作为助催化剂就在于提高催化剂的定向聚合能力，调整聚合产品的等规度在控制的指标范围内，给电子体用量控制不合理，将造成聚丙烯产品的等规度不在控制的指标范围。延安石油化工厂2 0 万t/a聚丙烯装置丙烯主要来源为液化气中C，组分中分离出的丙烯和混合脱氢产出的丙烯，原料丙烯中组分含量不稳定，三乙基铝和给电子体加入量不合理造成聚丙烯粒径分布不均和产品等规度波动大，进而造成反应出料管线堵塞，造成预聚合反应器R200压力高。1.6回收丙烯中少量细粉进入预聚反应器R200聚合反应产生的少量细粉随回收丙烯进入循环丙烯洗涤塔T301，微量聚丙烯粉末被回收丙烯携带进入丙烯原料罐中，丙烯原料罐中含有微量细粉的丙烯被送入反应单元，进入预聚合反应器R200，催化剂颗粒附着在聚丙烯细粉上，造成聚合物颗粒分布不均匀，造成出料管线堵塞，导致预聚合反应器R200压力高。2预聚合反应器R200压力高的影响根据企业高质量发展要求，对装置长周期运行的要求也越来越高，提高装置运行平稳率成为目前生产管理的一项重点工作，要求逐步消除影响装置运行的不良因素，解决影响装置运行的瓶颈问题，确保装置长周期运行。但预聚反应器R200故障轻则造成装置局部停工，影响装置运行平稳率；重则造成装置非计划停工，影响装置长周期运行。预聚合反应器R200压力高会触发联锁I202启动，预聚合反应器R200停车及向排放系统排放，造成切断催化剂进料，环管反应器密度下降装置停车，影响装置的平稳长周期运行。20172019年内聚丙烯装置非计划停工一共有9次，其中因预聚反应器R200压力高故障引起的非计划停工就有6 次，因此可以说预聚反应器R200压力高故障是制约装置长周期运行最重要的因素。3预聚合反应器R200压力高的应对对策3.1预聚合反应器R200内壁进行抛光针对预聚合反应器R200进行过多次检修，检修期间对预聚合反应器R200内壁进行中压蒸汽吹扫，对预聚合反应器R200内壁附着的聚丙烯片状物进行清理，清理后的预聚合反应器R200在运行1个月后再次出现压力突然升高的情况，未能彻底21第3 9 卷白海刚.聚丙烯装置预聚合反应器压力高的原因分析及对策解决由于R200内壁不平整引起预聚反应器R200压力高的情况。2 0 2 0 年5月装置检修对预聚合反应器R200内壁进行抛光处理，抛光精度0.2 um，彻底解决了预聚合反应器R200内壁损伤光洁度受损的情况。自2 0 2 0 年5月装置开工至2 0 2 2 年10月，未出现过预聚反应器压力突然升高触发联锁的现象，装置长周期运行工况良好。装置消缺期间，打开预聚反应器，观察其内壁光洁平整，未发现内壁挂料现象。3.2优化预聚合的操作调整预聚合工艺操作，从预聚合反应停留于时间、温度等工艺参数着手，进行参数优化保证预聚合反应程度，避免预聚合反应器R200压力高。预聚合停留时间主要是由预聚合反应器R200丙烯进料决定的，通过调整预聚合反应器R200丙烯进料量，由2 50 0 kg/h提高至2 58 0 kg/h，适当降低预聚合的停留时间，预聚合反应器R200温度17.518，保证了催化剂的预聚合程度。3.3预聚合反应器R200出料线抛光、优化预聚合反应器R200出料管线安装增大管线弯曲半径预聚合反应器R200出料管线原安装管线存在3处弯度，对预聚合反应器R200出料管线重新制作，一是将预聚反应器出料阀门H2205转向90；二是将预聚反应器出料线Z211C线由两道10 5直弯改为三道16 0 大弯；经过优化调整现场安装方位，重新制作出料管线减少至2 处弯度，降低了预聚反应器R200出料的局部阻力系数，降低了预聚合反应器R200出料不畅情况。将预聚反应器出料线Z211C线由不锈钢管改为内抛光管，管内壁抛光精度为0.0 5m的高精度抛光管，减少流动阻力，确保预聚反应器出料畅通。至2 0 2 2 年10 月一直没有出现过预聚反应器压力突然升高触发联锁的现象；装置消缺期间，对拆卸的预聚反应器出料管线及上、下弯头处进行检查，未发现粉末，未发现管壁挂料现象，运行工况良好。3.4优化催化剂配制流程、监控催化剂配制过程延安石油化工厂2 0 万t/a聚丙烯装置采用国产主催化剂CS-2-B，通过优化催化剂配制保证催化剂配制均匀，避免造成反应波动。催化剂配制优化措施：（1）对催化剂卸料短节进行氮封保护，催化剂卸料短节连接口加装盲板，避免催化剂短节暴露空气中与水汽接触失活生成HCI附着在催化剂卸料短接上，保证催化剂卸料过程中催化剂分散均匀；（2）催化剂桶向催化剂分散罐D106加料时间控制在40 6 0 min匀速加注；（3）严格控制催化剂配置过程中搅拌时间、恒温时间；（4）新配置催化剂在催化剂注入器D108A/B中充料倒料3 次，保证催化剂分散罐D106底部和输送管线中催化剂分散均匀；（5）催化剂输送管线温度TIC134和催化剂预接触罐D201温度TIC211冬季控制在（10 1）、夏季控制在（9土1），保证催化剂均匀输送。3.5优化三乙基铝和给电子体加入量延安石油化工厂2 0 万t/a聚丙烯装置丙烯主要来源为液化气中C组分中分离出的丙烯和混合脱氢产出的丙烯，原料丙烯中组分含量不稳定，装置运行期间多次出现产品等规度和熔融指数偏离指标情况。丙烯中微量水、氧、CO、C O 2、烯烃、炔烃等能与催化剂、活化剂发生反应，引起部分活性中心的失活而改变活性中心的性质，对主催化剂活性有明显影响，进而影响聚丙烯等规度和熔融指数。通过不断优化调整操作，调整三乙基铝和给电子体加入量分别控制在0.2 kg/t和0.0 3 kg/t，保证了催化剂的预聚合程度和聚丙烯产品质量。3.6回收丙烯管线增加过滤器在丙烯洗涤塔回流泵P302出口至丙烯原料罐D302管线中增加过滤器，液相丙烯通过P302送出经过过滤器送至丙烯进料罐D302。新增过滤器将回收丙烯中夹带的少量聚丙烯粉末分离，减少了回收丙烯携带的聚丙烯细粉量。通过新增过滤器将回收丙烯中夹带的少量聚丙烯细粉分离，减少了回收丙烯携带的聚丙烯细粉量，有效降低了聚丙烯细粉的对预聚合反应器R200压力高造成的影响。4结论环管聚丙烯装置生产过程中，预聚合反应器R200压力高给装置生产带来了很大影响，影响装置的长周期运转，增加装置的物耗和能耗。本文结合延安石油化工厂聚丙烯装置生产状况，通过对预聚合反应器R200和出料管线内壁进行抛光、优化预聚合的操作，针对性的解决了预聚合反应器R200压力高的情况，实现了装置的长周期运行。参考文献：1 杨清华.聚丙烯装置挤压机组切刀断裂原因分析与探讨 J.设备管理与维修，2 0 2 2,52 5(16):7 4-7 6.2 汪涛，吕建东.聚丙烯装置预聚合反应器出料线运行分析和优化 J.山东化工，2 0 2 2,51(0 3):148-151+154.