Unipol气相流化床聚丙烯工艺PDS的运行及优化

摘 要：Unipol气相流化床聚丙烯工艺中的产品出料系统（简称“PDS”）是保证及影响反应器运行负荷的关键因素之一，本文介绍了产品出料系统（PDS）及其一些关键影响因素，同时针对这些因素作出进一步的分析及相应的优化，最大限度地提高产品出料系统（PDS）运行效率及运行周期。

关键词：PDS 产品出料 反应器

中图分类号：TQ31 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0214-01

一、概述

对于Unipol聚丙烯装置来说，聚丙烯流化床反应器的负荷可以提高至设计负荷的105%-110%，一套设计生产负荷在37.5t/h的聚丙烯装置，其负荷可以提高至39.5-42.5t/h，而造粒挤压机负荷基本会控制在42-45t/h，因此产品出料系统的运行效率将成为装置提高负荷的限制因素。

二、PDS系统简介

PDS（Products Discharge System）系统就是将树脂从反应器排到产品室，将气体返回进入反应器树脂床层的顶部。Unipol流化床反应器包括两组组PDS系统。每组PDS系统包括两个单套PDS系统组成，其中每个单套PDS包括一个产品罐（PC），一个产品吹出罐（PBT），12个自动控制阀门，一组PDS系统内还包括2个共享的自动控制阀门。单套运行时，PC 和PBT 罐中的气体排放至产品接收仓，一组PDS 交叉交替运行时，PC 和PBT 气体先通过“W”和“X”交叉阀门互为升降压，少量的气体排放至从产品接收仓。

三、PDS 系统的影响因素及优化措施

1.催化剂的影响和优化

作为PDS 系统的输送介质，粉料的物料性质是影响PDS 出料效率的关键因素。粉料的性质主要取决于催化剂本身的性质。不同催化剂产出的粉料性质有所不同。以Unipol聚丙烯工艺为例，使用进口催化剂SHAC201时生产出的均聚产品粉料堆积密度在0.28-0.32g/cm3，使用国产催化剂产出的粉料堆积密度在0.34-0.41g/cm3，甚至有的能够达到0.42g/cm3。因此，在选用催化剂时最好选择能产出高堆积密度粉料的催化剂，保证PDS的出料效率。

2.反应器的冷凝量影响及优化

Unipol聚丙烯工艺，反应器的运行负荷越高，循环气内产生的冷凝液体越多。正常负荷下，冷凝量一般控制在8%-10%，负荷继续增加，反应器就会进入深度冷凝状态，反应器的出料会带入少量液相进入PDS系统。在PDS出料过程中，液相丙烯会逐渐气化，PBT的压力会相继出现3H、4H，M阀的排气时间会延长，严重时PBT压力会出现5H，PDS系统联锁停运。我们可以通过反应器的其他参数调整来控制冷凝量，其中包括产能、表观气速、反应器温度、K-4003入口导叶开度、FV-4001-6开度、FV-5260-2开度、T-5260顶底温度及其塔顶回流量、深冷系统温度及压力、反应器压力和循环气组成等因素。产能和SGV通过改变穿过循环气冷却器的热负荷和ΔT来影响冷凝量。反应器压力和循环气组成影响露点，进而影响冷凝量。调整冷凝量最简单的方法是改变床层温度来调整冷凝量。

3.PDS阀门设定时间的优化

PDS 阀门的设定时间是影响PDS 出料效率的关键参数之一。一组PDS系统中需要设定时间的阀门包括：控制PC 罐接料时间的B 阀，PC 罐之间的气相平衡阀W 阀，PC 出料至PBT 的阀门D 阀，PBT 罐之间的气相平衡阀X 阀。在300kt/a的PP装置设计负荷下，B阀建议为42s，W阀及X阀建议33s，D阀建议37s。这些参数在装置开工初期反应器负荷偏低能满足装置的要求，而随着装置的长周期运行，催化剂的国产化引起的粉料性质的变化和PDS阀门内漏带来的问题，保持原来的阀门设定时间将会很大程度上降低PDS系统的运行效率及负荷。通常需对PDS 系统的阀门设定时间进行重新的优化来保证PDS系统的效率和负荷稳定。

3.1 B 阀的时间优化。在已知的粉料性质下，通过观察反应器床层重量的变化进行B阀时间优化，让实际床层重量数值始终略低于PDS出料的床层重量设定值，同时，PC与反应器之间压力平衡后1-3秒后关闭。

3.2 W 阀、X 阀的时间优化。当一组PDS中两个PC罐间、两个PBT罐间的压力刚好平衡时的时间是W阀、X阀的最佳设定时间。

3.3 D 阀的时间优化。在一定的B 阀接料时间下，D 阀的时间不会变化太大，PC 罐的核料位低低报警出现，D 阀延迟2-5后秒关闭。

4.PDS系统的改造优化

适当增加W阀、X阀及M阀的孔板孔径。目前一组PDS中两个PC罐间、两个PBT罐间的压力平衡时的时间，即W阀及X阀开关时间为33s，W阀及X阀的作用为平衡两个PC罐间、两个PBT罐间的压力，减少反应器排气量。因此可适当增大孔板孔径，加快平衡压力时间10s，可缩减PDS出料时间。由于M阀时间与PBT压力有关，PBT压力越高，则M阀排气时间会加长。适当增加M阀孔板孔徑，缩短PBT排气时间进而优化PDS出料时间。

四、PDS系统的维护

定期检查PDS系统存在的隐患是保证PDS系统长周期稳定运行的重要措施。阀门由PDS 控制系统控制每年动作次数约50 万次，反应器与PDS系统之间较高的压差冲击以及PDS系统与下游管线间的压差冲击使得PDS系统出料时阀门及管线振动，导致阀门组件与管线支撑部分松动。根据我装置实际运行状况来看，需做以下工作来维持PDS系统的稳定运行：

1.定期检查PDS阀门气缸连接线，出现组件松动及时进行紧固。依PDS系统出料时常振动来看，阀门气缸与气源线连接处的卡扣，经常出现松动漏风现象，每天对此处进行检查消漏，保证气缸压力充足。

2.定期检查PDS阀门限位开关接线有无松动。PDS阀门限位开关将直接影响阀门开关，若PDS阀门限位开关接线松动，回讯不到位，将导致PDS系统无法连续运行。

3.定期检查PDS系统管线支撑，消除管线应力。PDS系统长期频繁振动将导致PDS管线与支撑脱开，管线应力增加，长时间将导致法兰泄漏或管线破裂，影响PDS系统长周期稳定运行。

五、结论

通过合理的调控反应器的参数，减少对PDS 系统的影响；改进催化剂的性质，生产出优良性质的粉料；选择合理的PDS 运行方式，根据生产工况及时的优化PDS 阀门时间；对PDS 系统进行适当的改造，降低PDS系统出料时间，有效的提高PDS的效率和运行负荷；制定合理的维护和检修措施来延长阀门的寿命。通过这些优化和改造，可以提高装置PDS 系统的效率和负荷，从而确保装置长周期高负荷运行。

作者简介：李井轩 男 1971年9月生 汉族 本科学历 工程师 聚丙烯技师 长期从事聚丙烯生产研究