Unipol工艺聚丙烯装置反应温度波动分析
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摘 要：本文通过装置工艺参数调整、主催化剂及给电子体切换、原料丙烯罐切换等方式进行排查聚丙烯装置反应温度、压力波动、催化剂活性偏低的原因，使聚丙烯装置长周期平稳高效运行。
关键词：聚丙烯；反应温度；催化剂活性
大力推进发展煤制烯烃技术，以煤化工产品部分替代石油化工产品，将成为解决中国石油资源短缺，降低对石油进口的依存度，确保能源供应安全的重要手段之一[1]。中煤陕西公司以煤为原料生产聚乙烯和聚丙烯产品，聚丙烯（PP）树脂具有许多优良的特性和加工性能[2-3]。本文以中煤陕西公司聚丙烯装置某次反应温度波动案例为例分析反应波动的原因，使聚丙烯装置长周期平稳高效运行。
1 反应温度对聚丙烯装置的影响
反应温度对丙烯聚合反应的影响较大，催化剂活性随着反应温度的升高而增加，同时反应温度对产品等规度也有相似的影响[4]。较高的反应温度利于提高催化效率，但温度过高将会非常不利于反应的控制[5]。因此，保正适宜的温度对于聚合反应显得尤为重要。
2 反应波动及工艺调整过程
11月24日至12月1日，聚丙烯装置反应温度及催化剂活性突然出现间断性大幅度波动，反应器静电波动至超量程，导致反应频繁停工。
①对罐区各个丙烯罐采样分析并进行切罐操作，11月24日由A罐切至B罐后反应活性无明显改善，再由B罐切至C罐，反应活性出现上涨趋势；
②在C罐边进料边出料期间仍有静电产生，11月26日变更为E罐进料、C罐出料的方式，反应静电及活性得到改善；
③11月24日及26日将国产催化剂及给电子体切为进口产品，T2钢瓶切换至备用钢瓶，反应活性升高，但反应温度仍持续波动；
④11月25日将丙烯干燥床切至备用干燥床C-2018，反应静电、活性及温度波动幅度与频率短时间内略有下降；
⑤11月26日采取较低的床层温度、总压分压以及较高的冷凝量下开车，反应壁温飞温现象好转；
⑥11月28日，氢气由管网切至氢压机站储罐，反应活性无明显变化；
⑦对聚丙烯装置内换热器来水回水VOC以及回水COD检测，丙烯塔再沸器E-2010凝液COD达到97.3mg/L。
3 反应波动原因分析
①从整个反应波动趋势看，每次反应活性出现波动的同时反应静电波动明显，因正静电由氧气及醇类等含氧化合物产生，负静电由水产生，判断反应活性的降低与原料中杂质导致催化剂中毒失活有关；
②由COD检测结果判断E-2010换热器已出现泄漏，导致反应内杂质升高，反应状态进一步恶化，结片增多；
③11月30日干燥床切回C-2016后，反应活性明显下降，丙烯干燥床吸附能力达到极限，极性杂质脱除效果变差，从而导致丙烯夹带过多杂质进入反应器，反应器静电出现波动；
④通过丙烯、氢气的原料分析可以看出，原料丙烯纯度稍低，氢气中氧含量稍高，调取近日氢气数据，氧气质量指标差别不大，且聚乙烯装置同时也在用该部分氢气，反应并未出现波动，可暂时排除氢气影响；
⑤聚丙烯装置因8月份出现S-5011抱轴、9月份挤压机模板损坏以及S-5015故障均导致反应床重升高至52吨，粉料撤热不均从而导致反应内部结片；
⑥进口催化剂生产的聚丙烯粉料颗粒粒径平均颗粒直径为0.45-0.55mm，国产催化剂生产的聚丙烯粉料颗粒粒径平均颗粒直径为0.85-0.95mm，即国产催化剂生产的聚丙烯粉料细分较多，遇到原料杂质或其他因素，致使细粉量进一步增加后，反应流化变差，在反应器内可能出现结片现象，结片在冲刷过程中掉落，逐渐形成较大块，堵塞大小头。
4 控制措施
①加强原料管理，按时切换床层，定期对原料进行取样检查，同时提升烯烃分离丙烯纯度至95%以上；
②依据实际生产情况，定期维护下料转阀S-5011及S-5015，减少下游设备对反应带来的影响；
③定期检测换热器E-2010及E-4002循环水中COD，发现指标异常及时做出判断与处理；
④更换C-2016床层分子筛，保证精制床层的除杂效果；
⑤加强工艺培训及对外经验交流，增强管理人员及装置员工对反应器内部状态的判断能力。
5 结论
本文通过装置工艺参数调整、主催化剂及给电子体切换、原料丙烯罐切换等方式进行排查聚丙烯装置反应温度、压力出现波动及催化剂活性偏低的原因，主要是因为S5011故障，反应杀死，床重增加，粉料在反应器中停留时间过长，形成更多的无规物（细粉或低等规度粉料），导致反应出现静电、温度波动、催化剂活性降低的情况。建议煤化工企业聚丙烯装置运行过程中应定期维护下料转阀、检测换热器泄露、及时切换干燥床层、加强工艺管理、工艺培训，确保装置长周期平稳运行。
参考文献：
[1]姚敏.神华集团煤制聚丙烯的开发生产、应用及发展[J].神华科技， 2012（4）.
[2]李建平，张聪玲，張桂兰，等.聚丙烯装置聚合单元运行问题分析及对策[J].当代化工，2012（8）：856-858.
[3]刘星火，肖卫民，赵新涛，etal.Novolen气相聚丙烯装置长周期运行分析及对策[J].中外能源，2014（7）.
[4]王义洲.新石油测井关键技术应用手册[M].北京：石油工业出版社，2007.
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