熱成型無規共聚聚丙烯產品生產過程簡介及生產狀況分析

王琳琳

摘 要：本文通過對裝置現有無規共聚產品運行參數的整理，總結各個無規共聚產品的生產特點，并就裝置已經發生過的生產狀況進行原因分析，使操作人員能夠在異常情況下及時準確作出調整，保證產品質量，維持裝置穩定。

關鍵詞：無規共聚聚丙烯；熱成型聚丙烯；反應活性；壓力波動；出料堵塞

1 生產條件簡介

1.1 生產裝置工藝現狀

天津石化烯烴部聚丙烯裝置采用Basell公司（原意大利HIMONT公司）的“Spheripol”工藝，反應系統由液相環管反應器（第一代環管反應器）和氣相流化床反應器組成。1995年11月裝置建成投產，原設計生產時間為7200h/年，生產能力為4萬噸/年的本色聚丙烯顆粒。1999年對聚丙烯裝置進行了技術改造，環管停留時間由1.4h改為1.2h，設計生產時間改為8000h/年，生產能力提升為6萬噸/年的本色聚丙烯顆粒。

1.2 熱成型無規共聚聚丙烯產品介紹

熱成型聚丙烯是當前所有聚丙烯加工方式中增速最快的一種，其產品廣泛應用于食品、飲料、電子電器包裝等領域。但是，熱成型聚丙烯行業仍存在高性能、專用原料稀缺，現有均聚聚丙烯原料無法滿足行業高端升級要求等問題?；诂F狀，聚丙烯裝置在原有均聚產品的基礎上逐漸改性，并形成了一系列熱成型無規共聚聚丙烯產品。

裝置主要熱成型無規共聚聚丙烯產品有：標準透明打杯料PPR-MM03（PPT5015）、超透明負壓吸塑料PPR-ET02、超透明正負壓成型料PPR-EM03（PPT5015M）、高光澤本色吸塑料PPR-EM01（ET05）等。

2 熱成型無規共聚聚丙烯生產過程簡介

2.1 生產準備

①主催化劑：球型催化劑NDQ，配置濃度為250g/L；

②助催化劑：a.外給電子體：C-DONOR（環己基甲基二甲氧基硅烷），配制濃度100%；b.烷基鋁：三乙基鋁（TEAL）；c.抗靜電劑：乙氧烷基胺；

③產品添加劑：林圣公司復配添加劑；

④裝置內環管、三劑、氫氣、終止劑等相關測點顯示正確及氣動閥動作正常。

2.2 工藝控制

控制環管反應器密度DC241在535～545 kg/m3，壓力PC241在3.43～3.50MPa，溫度TC241在68.5℃左右；控制預聚合反應器壓力PC221在3.43～3.50MPa，溫度TC221在18～20℃左右；控制環管反應器循環泵功率JI241≤190kW，預聚合反應器循環泵功率JI221在16.5～17.5kW。三乙基鋁流量與丙烯進料流量串級比率Al/C3-=0.10～0.13。給電子體流量控制在1000g/h?？轨o電劑流量控制在1.5～2.0kg/h。（如表1所示）

3 熱成型無規共聚聚丙烯生產狀況分析

3.1 反應活性變化分析

在每次進行無規共聚產品切換時，當乙烯單體注入到環管反應器后，為保證環管反應器溫度穩定，環管反應器夾套水換熱閥門逐漸開大，夾套水溫度呈現出明顯的下降趨勢，同時環管反應器反應活性逐漸上升，反應強度明顯增強。

產生此種現象的原因是，當丙烯與少量乙烯單體進行共聚時，乙烯單體插入到催化劑活性中心，使丙烯的插入變得更加容易。通過和相同條件下丙烯均聚時的活性比較后發現，引入少量共聚單體后，乙烯單體在鏈增長反應過程中形成側基，生成的聚合物具有較為疏松的顆粒結構，使活性中心不易被包裹，有利于丙烯單體擴散到活性中心附近參與鏈增長，從而提高反應活性。

基于此，裝置在進行類似牌號生產時，可通過事先降低主催化劑進料沖程等方式，適當減小反應強度，待乙烯單體反應穩定后，重新調整主催化劑進料沖程，保證系統穩定。

3.2 反應器壓力波動分析

在每次進行無規共聚產品切換時，當乙烯單體加入到環管反應器后，環管反應器壓力和環管反應器穩壓罐液位的波動幅度明顯增加。且環管反應器出料閥門的開度也明顯上升，出料閥門出現卡塞情況。受此影響，環管反應器壓力也因此產生更大幅度的波動。

產生此種現象的原因是，在生產無規共聚聚丙烯時，環管反應器溫度的控制范圍較其他產品偏低，在低溫條件下，聚合反應生成的低聚物含量有所增加，且由于無規共聚過程中生成的乙丙共聚物粘性較大，從而造成了環管反應器出料閥門卡塞情況的產生，因此環管反應器壓力和環管反應器穩壓罐液位的波動幅度明顯增加。

基于此，裝置在進行類似牌號生產時，可通過事先提高抗靜電劑進料沖程、提高環管反應器穩壓罐壓力設定值等方式，使系統壓力保持穩定。同時，通過手動干預LV231A閥門開度的變化情況，避免卡塞情況的發生，從而保證系統穩定運行。

3.3 汽蒸器出料堵塞原因分析

在聚丙烯裝置某一次進行無規共聚產品生產時，環管反應器溫度突然降低，受此影響，環管反應器密度逐漸降低，系統反應活性逐漸下降，反應強度明顯降低。操作人員雖然手動關閉反應器夾套水換熱閥門、提高主催化劑進料沖程，但仍無法有效控制系統反應強度的持續降低。異常情況出現2h后，下游汽蒸器料位突然上升至100%，汽蒸器出料線堵塞。

產生此種現象的原因是，受原料丙烯質量波動影響（裝置丙烯儲罐中CO2含量為7.70mL/m3，其含量高于原料丙烯質量要求≤5mL/m3），環管反應器溫度在14min內由70.27℃快速降至59.63℃，且環管反應器溫度恢復至68.5℃用時較長（近2h），因此反應器內低聚物含量大幅增加，并最終將汽蒸器和干燥器出料閥門堵塞（經分析堵塞物中乙烯含量達3.51%）。

基于此，若裝置再次出現類似狀況，操作人員應立即打開環管反應器夾套水蒸汽，及時恢復對反應器溫度的控制，避免環管反應器溫度長時間偏低。并在環管反應器密度到達450kg/m3時，及時將物料切向排放側，如果此時生產無規共聚產品，則應立即停止乙烯進料，防止粘料持續產生，堵塞下游系統的出料閥門。

4 結論

在進行熱成型無規共聚聚丙烯生產時，系統的反應活性會隨乙烯單體的注入逐漸上升，反應器壓力、穩壓罐液位和反應器出料閥門開度會出現不同幅度的波動。當系統處于異常狀態時，繼續生產無規共聚聚丙烯產品可能出現下游系統出料閥門堵塞情況的發生。

因此，在生產過程中，要加強對反應器溫度、夾套水溫度、夾套水換熱閥門開度、反應器出料閥門開度等重點參數的監控，通過積累相關生產經驗，盡早消除異常狀況對裝置運行產生的影響，維持裝置的生產穩定。

參考文獻：

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2011.

[2]中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊（上冊）[M].北京：化學工業出版社，2009.