Spheripol聚丙烯工艺反应系统中块料形成的原因分析及对策.doc

Spheripol聚丙烯工艺反应系统中块料形成的原因分析及对策张宏宇 摘要：本文针对引进的Spheripol工艺反应系统中多次出现块料，造车系统停车地原因进行了分析，揭示了出现块料可能的原因以及解决的方法，为装置的稳定运行打下了基础。 关键词：聚丙烯 聚合 块料 环管反应器前言国内引进的一套4万吨/年的Spheripol聚丙烯装置，其环管反应系统中曾频繁出现块料，严重影响了装置的平稳运行，并造成聚合装置多次停车。经过对块料形成的原因分析，最终制定出了切实可行的防范措施，确保了装置的长周期平稳运行。1. 过程简介：由于块料原因造成了装置停车3次，具体情况见表1：表1：停车情况一览表序号停车前现象处理措施处理结果停车后现象1预聚合反应器轴流泵P200功率波动、催化剂泵出口压力表PI142多次出现高报、催化剂进料线Z211角阀堵塞、催化剂接触罐D201出料口有局部堵塞现象、预聚合反应器压力波动较大开大反应器出料阀LV231A无效果，联锁启动，被迫甩小环管，装置停车解体小环管，在内部发现了多块块料，正是这些块料堵塞了预聚合反应器R200出料，造成了此次装置的停车2液相系统的压力波动将环管密度DC241控制值由560kg/m3降低到550kg/m3，开大反应器出料阀LV231A阀系统压力超高报，联锁启动，装置紧急停车小环管内部发现了多块块料，其形状既有塑状的，也有处于反应初期FT4S催化剂聚集而形成的团状块料，以及不规则的片状及大颗粒状聚丙烯物料， Z211中有内部有中空的柱状料3R201压力急剧升高时间很短，未及处理装置联锁停车一块半熔融的聚丙烯块料将反应器出料阀LV231A阀卡死，使其无法动作2. 原因分析： 纵览装置这三次停车，原因基本上一样，即液相反应系统中出现了块料，堵塞反应器出料口进而导致系统压力升高，装置联锁停车。 系统中块料产生的原因，据分析主要有以下几点：2.1 系统自身原因 装置自开车以来，反应系统未进行任何大的处理，在局部某处可能存在一些块料，如在小环管内壁上沾结的片料等，在物流的高速冲刷下有可能被携带下来进入出料系统从而导致系统堵塞。 按照要求，大、小环管内壁应该具有很高的光洁度，以避免粉料沾结，但在实际上，由于种种原因，系统无法保持理想状态，目前在小环管内壁上已经沾结了一层聚合物，以此类推，在反应系统某个部位也有可能存在同样现象。在这些沾结层表面谈不上光滑，极有可能成为新的沾结点，附着催化剂细粒后逐渐长大并与新的催化剂细粒结合逐渐成为大粒，在物流的冲刷下进入大、小环管内，或在内部继续循环，或堵塞出料管线，造成系统压力升高。2.2 催化剂原因 在这一时期，由于生产的需要，聚丙烯装置先后使用了三种催化剂，它们分别是CS-II催化剂、GF2A催化剂（用于生产Z30S）、FT4S催化剂，其中GF2A催化剂、FT4S催化剂为MONTELL公司产品，存放时间较长。 两种进口催化剂由于存放时间长，有可能出现局部小板结现象，即内部有可能存在催化剂小块，这些小块进入系统后造成活性点过于集中，导致局部反应过于剧烈，小块迅速长大，且由于散热困难造成局部熔融，难以破碎，堵塞出料管线，造成系统压力升高。 CS-II、GF2A、FT4S三种催化剂生产机理不同，其内在成分也有区别，如内酯的种类及含量等均有所不同，这就有可能导致催化剂之间的兼容性较差，两种催化剂之间有可能互相沾结形成相对较大的催化剂块。抚顺聚丙烯装置在进行催化剂国产化实验过程中，在进行N 催化剂及CS-II催化剂的相互转换过程中，曾出现过类似现象。 上述说法可解释PI142出现波动进而系统中出现块料的现象。2.3 Z211内壁问题 目前在用的Z211A/B/C管线，其材质为国产，内壁有光洁度不够的可能（无检查手段），另外，开车以来，由于种种原因，Z211经过了灼烧等多次处理，这些都有可能降低Z211内壁的光洁度。 未反应的催化剂颗粒，其粒径较小，另外在催化剂制作过程中，不可避免地会产生部分较细或超细的催化剂颗粒，这些细粒易附着在设备内壁上，特别是在内壁光洁度不够的情况下。 液体在管线中流动，越靠近管壁流速越低，在紧靠管器壁处形成流速很缓的近似停滞层，在此工况下，沾结的催化剂与丙烯不断反应，逐渐变厚，且由于无撤热手段，形成的聚丙烯层逐渐熔融。由于诸如阀门开关、物料流速加大进而冲洗力加大等其它因素的作用，这些熔融料会进入反应系统进而堵塞出料口。 这就是在Z211中发现的内部有部分中空的块料形成的原因。2.4 小环管角阀内漏 目前装置的实际情况是，即使在丝杠顶到底、阀门彻底关死的情况下，Z211A/B到小环管的角阀仍有内漏。内漏的丙烯中含有催化剂，在角阀处反应进而熔融形成块料，在Z211切换过程中被顶入小环管，这就是在小环管中发现的实心柱状块料形成的原因。2.5 系统局部有死角 在整个液相反应系统中，由于静密封点较多，如有某个静密封点匹配不好，有可能造成局部死角，催化剂在此停留，长大后又被冲走进入大、小环管，堵塞出料管线。3. 对策 经过对原因的分析，确定采取如下措施，以解决出现的问题。 利用检修机会彻底清理反应系统，确保清除所有残存块料。寻找合适的机会及方法在不损坏小环管内壁的前提下，清除掉小环管内壁上的沾结物。 在换用催化剂时必须将催化剂配制罐D106中的催化剂全部压入催化剂注射器D108后才能配制新品种催化剂。 尽量减少更换催化剂品种的次数。 改进外商提供的催化剂配制程序，催化剂分批加入，适当延长催化剂在熔融状态下油脂中的搅拌时间，确保催化剂完全分散。 确认催化剂接触罐搅拌器A201转速不低于规定值。 避免催化剂的存放时间过长。 利用大检修时间彻底处理小环管角阀内漏问题。 保持Z211备用线内充满油，即保持冲洗油流量计FI211到催化剂在线混合器Z203的油管线一直处于微开状态。 在大检修时要确保静密封点的匹配。 出现类似现象后，一定要对堵塞设备彻底解体，清理检查，以避免有部分残存的块料再次堵塞系统。4 对策采取后的装置运行情况 利用其后装置大检修的机会，按照制定的对策对装置进行了彻底的处理。处理后的聚合反应系统在此后的运行过程中非常平稳，再未出现过类似的情况，问题得到了解决。the reason and countermeasure for agglomerating in reaction system of polypropylene plantZhang hongyuAbstractThis paper aim to the problem in the MONTELL precess reaction system to analysis, announce to publiced the e