聚丙烯生產“結塊”問題再探析

王慶輝 權婧(中國石油天然氣股份有限公司慶陽石化分公司，甘肅 慶陽 745002)

聚丙烯生產“結塊”問題再探析

王慶輝 權婧(中國石油天然氣股份有限公司慶陽石化分公司，甘肅 慶陽 745002)

催化劑活性的提升，大大提高了聚丙烯的反應速度和生產效率，但也加劇了“結塊”問題，為了更好促進上述問題的解決、切實提高我國的聚丙烯生產工藝水平，筆者分別從催化劑分散、靜電作用、立構規整性、共聚、物料流動和反應條件等幾個方面，深入分析了聚丙烯“結塊”的成因，并探索性提出有效的控制措施。

聚丙烯;生產;結塊;成因;控制措施

聚丙烯是當前重要的生產、生活材料之一，其生產過程離不開催化劑的支持，而隨著催化劑的更新換代，活性實現了少則幾百倍、多則上千倍、萬倍的提升，大大提高了聚丙烯的反應速度和生產效率；但由于聚丙烯反應速度的提升及放熱過程的加劇，聚丙烯“結塊”問題越來越突出，輕者造成系統堵塞、重者造成設備損壞。為了更好改進、解決聚丙烯生產“結塊”問題，筆者分別從催化劑使用、靜電作用、立構規整性、共聚、物流流動和反應條件等幾個方面，深入分析了聚丙烯“結塊”的成因，并探索性提出有效的控制措施；以期對切實解決聚丙烯生“結塊”問題、促進我國聚丙烯生產工藝水平的提高有所幫助。

1 促進催化劑分散科學化，降低局部熱點的聚丙烯結塊影響

現代聚丙烯生產所使用的催化劑活性相當高，其在大大提高聚丙烯的反應速度同時，也免除了傳統聚丙烯生產工藝中必須要做的脫除催化劑殘渣步驟，對提高聚丙烯的生產效率具有重要作用。但高活性催化劑的使用也對其分散提出了更高要求，如果不對其進行科學分散，在聚合發應發生時催化劑周圍很容易產生“局部熱點”，形成聚丙烯“結塊”。實踐證明，可以采取以下措施促進催化劑分散科學化；第一，使用白油、凡士林和丙烯等材料對催化劑進行稀釋劑；第二，使用振蕩器、滾桶器等桶裝催化劑漿料進行搖勻；第三，科學控制催化劑的儲存溫度和壓力條件。

2 及時消除靜電，減少容器和管道聚丙烯粉末吸附現象發生

聚丙烯粉末表面干燥、吸水性能差，而且電阻率較高，這使得聚丙烯粉末在輸送流動過程中極易與管道、容器發生摩擦而產生靜電，進而吸附在容器、管道壁上，這些被吸附聚丙烯粉末會繼續反應而形成結塊，隨之發生結塊脫落等造成設備、管線的堵塞。該問題可以通過消除靜電得到緩解，可以采取的措施主要以下幾種；第一，在聚丙烯反應系統內適當加入靜電消除劑，達到及時消除聚丙烯粉末所帶靜電目的；第二，在聚丙烯粉末流動經過、保存設備及排出口加裝靜電接地及消除裝置。

3 在聚丙烯立構規整性上，嚴格控制無規聚丙烯的含量比例

依據立體結構不同，可以分成三種聚丙烯，分別為等規聚丙烯、間規聚丙烯和無規聚丙烯；在上述三種聚丙烯中，等規聚丙烯和間規聚丙烯是可以結晶的，而無規聚丙烯則是一種非結晶材料。由于等規、間規聚丙烯的等規度相對較高，結晶能力強，多用來生產對剛性、強度、硬度和耐熱變形性要求較高的材料；而無規聚丙烯多用來生產對韌性和低溫性能要求較高的材料。而隨著無規聚兩烯含量的增加，結晶度、熔點、熱變形溫度等會下降，這時很可能因為物料發粘而出現結塊現象，要求應將無規聚丙烯含量控制在6%以下。

4 控制共聚單體含量，避免橡膠相向聚合物微球表面擴展

與丙烯發生共聚的單體使用最多的是乙烯，主要與丙烯發生兩類分類，無規共聚反應和抗沖共聚反應。無規共聚反應中聚丙烯結塊的原因與前述相同，應將乙烯含量控制在6%以下；對于抗沖共聚反應，其是在兩個反應器中進行，一個反應器用來合成均聚物，另一個反應器中則加入乙烯，乙烯與丙烯發生抗沖共聚反應，主要生成無定形橡膠，無定形橡膠會分散在均聚物間，形成一種半結晶物，隨著橡膠含量的增加，均聚物微球內的空隙會被橡膠所占據，并且在均聚物空隙后被填滿后，會進一步向均聚物微球表面擴展，致均聚物微球表面發粘而形成結塊，為此關于橡膠含量控制最好不要超過共聚物產量的30%。

5 控制好聚丙烯物料連續流動，保證生產各環節均勻撤熱

聚丙烯生產為典型的放熱反應，而且反應是連續進行的，因此需要保證反應熱量的連續撤出；對于環管反應器來說，其采用的是夾套水撤熱方式；對于氣相工藝來說，則是通過丙烯單體將反應熱帶出，然后再對單體進行撤熱。不論是夾套撤熱，還是丙烯單體撤熱，都要求做到物料連續流動和反應熱均勻撤出，否則會因為反應器內聚合物熱量不均，形成熱點，導致聚丙烯結塊。

6 做好溫度、壓力等聚丙烯生產反應條件調節與控制工作

聚丙烯生產的兩個重要條件是壓力和溫度，而在溫度和壓力兩個聚丙烯生產條件中，又以溫度對反應速率的影響最大；因此，調節與控制好聚丙烯的生產反應溫度，能夠有效防止結塊發生。不同生產工藝的最優反應控制溫度會有所不同，但普遍在62-80℃之間；鑒于反應系統壓力變化情況，可能需要對反應溫度進行調整，但應保證反應溫度在典型值上下5℃范圍內變化，不宜出現溫度的大幅波動。

[1]保澤民.聚丙烯生產工藝及影響聚合反應雜質分析[J].化工設計通訊，2017，（04）.

[2]周祚東.HORIZONE工藝聚丙烯裝置反應器結塊淺析[J].當代化工研究，2016，（04）.