聚丙烯装置产生细粉的影响形成原因及改善措施

颜鲁惠

摘 要：阐述了双环管液相本体法合成聚丙烯树脂工艺，环管反应器内的丙烯在催化剂作用下进行聚合反应生产聚丙烯，随着反应的进行系统中生成一定量的聚丙烯粉末。分析了聚丙烯粉末对装置安全稳定生产造成的影响和粉末产生的主要原因。提出了相应的改善措施，降低装置粉末的生成量，保证聚丙烯装置安全稳定长周期运行。

关键词：聚丙烯装置;细粉;改善

引言  某化工厂聚丙烯装置采用的是液相本体法双环管反应器聚合工艺。这个工艺所生产的聚丙烯粉料颗粒呈现圆球形，颗粒大小均匀，但在实际生产中或多或少都会存在微量的细粉。在两个环管反应器内发生聚合反应而生成的聚丙烯颗粒与未进行反应的丙烯形成的浆液经过轴流泵进行高速循环，反应放出的热量经由反应器夹套水系统进行撤热，该撤热系统水循环量大、撤热能力强，使两个环管反应器的温度能够保持均一、稳定，这有利于装置的安全稳定运行。

一.细粉对生产过程的影响

1.对聚合物干燥单元的影响

经过汽蒸后的聚合物进入干燥器中，干燥系统主要是利用120 ℃循环热氮气与粉料逆向接触进行干燥。干燥后的热氮气携带水蒸气以及少量细粉通过旋风分离器分离后进入洗涤塔中，除去热氮气所夹带的残余粉末，并冷凝下热氮气携带的水蒸气，然后氮气通过加压风机将氮气压缩升压到0.03 MPa左右，再经过氮气加热器将氮气加热到120 ℃左右进行连续循环使用。

聚丙烯浆料通过丙烯高、低压系统回收以后，粉料中的丙烯含量已经微乎其微，聚合物颗粒进入汽蒸罐后，粉料表面还会吸附一点残余的催化剂以及丙烯丙烷等不凝气体，这就需要使用140～160 ℃的低压蒸汽进行杀活和汽蒸，D501顶部的分离器将惰性组分中夹带的细粉分离出去。如果系统中细粉含量超出分离器的分离能力，造成较多细粉进入洗涤塔中，影响洗涤效果， 甚至会造成回流泵入口过滤器堵塞，严重时细粉被带入丙烯洗涤塔底部再沸器中，影响再沸器的加热汽化效果，影响丙烯回收系统的稳定运行。

3.对丙烯低压回收系统的影响

未回收的丙烯随着聚丙烯颗粒进入到袋式过滤器内进行再次分离回收，分离后的丙烯经保护过滤器F302后进入低压洗涤塔 T302中脱除气体夹带的少量细粉和三乙基铝。当低压丙烯回收系统中细粉过多，超过其过滤分离能力后，易使F301过滤器的滤袋发生破损、脱落，这样就会造成大量细粉进入保护过滤器中，造成丙烯压缩机因入口低压联锁停车。此时，装置必须进行停车更换F301滤袋。

4.对丙烯高压回收系统的影响

动力分离器A301的分离能力是一定的，所以细粉含量越高，随着回收的丙烯气体进入到丙烯洗涤塔中的细粉就会越多，而丙烯压缩机的能力只能维持在2 000 kg/h左右，所以丙烯洗涤塔底部出料阀不能开的太大，否则会造成丙烯压缩机因一段出口高压联锁停车，影响压缩机组的长周期稳定运行;丙烯回收系统中细粉含量高会导致过量的细粉在T301底部聚集，附着在再沸器管壁上，造成再沸器加热能力较差，结果会导致洗涤塔出现满塔情况，进而影响回收系统的洗涤效果，造成细粉就会随着回收丙烯被带入到丙烯进料罐中，给装置的稳定长期运行带来较大隐患。

二.细粉产生的原因分析

1.催化剂本身因素

目前聚丙烯装置使用的主催化剂是CS-2（改为：ZN）系列，是由主体 TiC14、载体 MgC12和内给电子体等加工而成的固体微小颗粒。聚合物是在多孔催化剂颗粒的内外表面生成的，如果在生产过程中主催化剂颗粒的机械强度不够，催化剂颗粒容易发生破碎，进入环管反应器内因反应剧烈会生成影响装置稳定生产的聚丙烯细粉。因此催化剂是否发生破碎主要取决于催化剂的配方和制备方法，因此选取高质量的主催化剂将直接决定装置反应生成的细粉量 。

2.环管反应器及闪蒸的影响

液相丙烯在大环管反应器中进行聚合反应时，一定控制好物料的停留时间，进而保证聚合物在反应器内得到充分聚合，避免因物料停留时间相对较短，聚合时间少，反应量少，造成生成的聚合物颗粒粒径小。如果颗粒直径较小就会导致颗粒的强度下降，在后续的闪蒸过程中产生细粉。聚合物和未反应的丙烯从环管反应器进入闪蒸线，输送的压力由3.4（改为4.0） MPa降至1.7（改为1.8） MPa，压差越大，颗粒在输送过程中越发生破碎，聚丙烯颗粒就会变成细小粉末;同时，聚丙烯颗粒在闪蒸线中高速前进与闪蒸线管壁发生摩擦也容易造成聚合物发生破碎，形成细粉。

三.解决办法

1.调整催化剂在预接触罐的停留时间

预接触罐D201控制的影响，催化剂反应活性中心的链的引发是在D201中进行的，而络合的效果也会直接影响到粉料的粒径分布。我们可以通过改变三种催化剂在预接触罐内的停留时间，控制催化剂的活化程度，以保证在小环管内使催化剂活性中心全部被聚合物包裹，防止其进入大环管反应器内发生破碎。我们可以通过配置不同浓度的给电子体和主催化剂来调整和控制催化剂在D201的停留時间，使催化剂在D201内得到充分活化。

2.降低FT204（改为FT2004）的量，增加催化剂预聚合时间

在预聚合反应器内调整催化剂进行预聚合的时间，进而提高主催化剂的预聚合效果。经过物料核算后，将催化剂进入小环管的管线进行设计改造，将Z211A/B的管径由1寸降到3/4寸。在保证物料在Z211A/B管内流速不低于原设计2 m/s的情况下，将FT204丙烯进料量由0.3 t/h降为0.2 t/h，而催化剂在预聚合反应器中的停留時间由原来的3.66 min提高到4.97 min[8]，进而保证了催化剂在预聚合反应器内得到充分的预聚合，效果十分显著。（我装置未进行改造，与实际不符，需修改）

3.选择优质的催化剂

这类优质催化剂具有催化剂粒子不易发生破碎、催化剂粒径大小可控的优点。采购优质催化剂装置才能从根本上减少因催化剂本身原因造成催化剂易发生破碎而导致装置生成大量的细粉。目前装置生产使用的催化剂是CS2-C（改为：ZN111-4）催化剂，生产的聚合物球状较好、大小均匀，产生的细粉非常少。

4.控制好反应器的操作条件，稳定生产

优化操作、稳定反应器的控制参数。当进料负荷发生变化时，迅速调整丙烯进料量在合适的范围内，严格控制好环管反应器的浆料密度，保证一环管反应器密度控制在530～550 kg/m3，二环管反应器密度控制在540～560 kg/m3;同时保证反应器系统的稳定操作，避免因频繁的生产调整对环管反应器稳定的生产状态带来较大影响，导致生产不稳定，造成反应过程中的细粉量增加。

结束语：在聚丙烯生产过程中，选择高质高效的催化剂;调整催化剂在预接触罐的停留时间;调整冷冻水温度，控制好预聚合温度;通过改造降低FT204的量，增加催化剂在预聚合的反应时间（未改造）;控制好环管反应器的操作条件，稳定生产;保证原料丙烯、氢气的质量稳定等等。通过这些手段的调整，装置在聚合生产时产生的细粉量明显降低，确保了聚丙烯装置能够实现安全稳定长周期运行。

参考文献：

[1]张云，葛骞.薄壁注塑聚丙烯综述[J].当代化工，2018，47（03）：600-602.

[2]抚顺（改为：兰州）石化公司乙烯厂聚丙烯装置操作规程[R].2018：1-9.