聚丙烯裝置閃蒸線粘料原因及解決措施

田金光

（陜西延長石油（集團）有限責任公司煉化公司，陜西 延安727406）

某石油化工廠200 kt/a 聚丙烯裝置采用國產化第2代環管聚丙烯液相本體工藝，生產聚丙烯均聚產品，由1 條雙環管聚合生產線、1 條造粒生產線和3條包裝碼垛線構成。

該裝置自2009 年投產以來，裝置運行平穩。但在2019 年4 月份一閃線發生粘料事件，導致裝置停工。為積累經驗和教訓，需對該事件的發生原因進行認真分析，采取的相應的防范措施，并為今后裝置運行提供借鑒。

1 存在問題

聚丙烯裝置300和500單元流程見圖1。

圖1 聚丙烯裝置300和500單元流程Fig 1 300 and 500 units in polypropylene production process

4 月20 日閃蒸罐D301 底部溫度TI302 從86 ℃開始下降（正常溫度80～90 ℃），三乙基鋁FIC111進料質量流量由4.6 kg/h提高至5.0 kg/h，給電子體進料FIC121 質量流量由0.58 kg/h 提高至0.6 kg/h，界區蒸汽壓力由0.35 MPa 提至0.48 MPa，一閃線溫度調節閥PV301開度由70%左右開至100%。15:51，D301 底部溫度TI302 降至72 ℃，打開PV301跨線、開大現場排凝并進行觀察，清理一閃線Y型過濾器和疏水閥未發現有堵塞現象。17:19，D301底部溫度TI302 仍繼續降低至63 ℃，降低生產負荷，界區蒸汽溫度由165 ℃逐步提升至175 ℃，D301 底部溫度TI302 仍無變化；22:00 左右，打開一閃沖洗丙烯線FV244，間斷沖洗一閃線，D301底部溫度TI302 在60～80 ℃波動，D301 下料不暢，D501、干燥罐D502 料位波動頻繁，D502 干燥溫度TI532 也同時降低，D502 干燥溫度在60 ℃左右，D502下料困難，無法正常生產，裝置停工。

2 原因分析

事件發生后，停工檢查，D301、一閃線內壁均有較多粘料，聚丙烯粘料較聚丙烯粉料等規度低。分析裝置近日來AC25粉料等規度和熔體流動速率可知，AC25 等規度自4 月12 日持續下降，熔體流動速率偏大，且波動大。

聚合反應整個過程中，影響等規度的主要因素有主催化劑、給電子體donor、原料中的雜質等。

2.1 主催化劑

所用主催化劑為CS-Ⅱ-B型高效催化劑。該事件發生時所用主催化劑于4 月15 日配制，鎂的質量分數為3.22%，至4月20日，未出現主催化劑下降量異常，主催化劑注入泵也未出現異常，主催化劑活性保持在40～45 g/kg，由此可以排除主催化劑在本次事件中的影響。

2.2 溫度、壓力

預聚合反應器、第1、第2 反應器反應溫度、壓力、密度、軸功率近期無變化，可以排除溫度、壓力、密度、軸功率的影響。

2.3 丙烯原料中的雜質

經查相關文獻得知，丙烯中微量水、氧、CO、CO2、烯烴、炔烴等能與主催化劑、活化劑發生反應，引起部分活性中心的失活而改變活性中心的性質，對主催化劑活性有明顯影響，進而影響聚丙烯等規度。

事件發生時，聚丙烯裝置所用丙烯原料均從氣分裝置直供，近期丙烯原料化驗分析結果如表1所示。

表1 丙烯原料分析結果Tab 1 analysis results of polypropylene raw material

由表1可以看出，丙烯原料中常規雜質含量均在正常范圍內，但受分析手段所限，其他非常規雜質無法分析。故D301 下料不暢事件中，可以排除丙烯原料中常規雜質的影響，其他非常規雜質的影響無法定論。

2.4 給電子體

所用外給電子體是環氧基硅烷類Donor-C給電子體，化學名環己基甲基二甲氧基硅烷。有研究表明：在丙烯聚合反應中，環氧基硅烷類外給電子體的作用是毒化無規活性中心、活化等規活性中心、促進無規活性中心向等規活性中心轉變，從而提高聚合物等規度[1]。在生產低熔體流動速率聚合物時，以Donor-C為外給電子體時具有更敏感的氫調性能，間接影響聚合物熔體流動速率。

該事件發生時，所用給電子體于4 月12 日配制，按照給電子體和白油～1:1 的質量比配制，即一桶給電子體（凈重190 kg）和一桶白油（凈重175 kg）混合攪拌均勻后使用，當天分析Donor-C的質量分數為46.4%。

4 月20 日和23 日對給電子體含量分析，Donor-C 的質量分數分別為20%和9%。發現給電子體含量異常后，4月24日，重新配制給電子體，8:00分析Donor-C的質量分數為53.8%。

綜合以上分析，事件發生過程中，給電子體注入量較正常時偏大較多，由約0.4 g/h 提高至約0.7 g/h，D301 仍舊下料不暢，4 月20 日、23 日給電子體多次分析含量不合格（偏低）現象，可以判斷是給電子體含量低致使一閃線粘料、D301 下料不暢事件。

造成給電子體含量低的原因是配制時操作人員未按照規定程序配制，白油正常加入，未加Donor-C且未充分攪拌，導致給電子體儲罐D110A中給電子體含量降低。取樣分析時，所取樣品為儲罐底部原來剩余的給電子體，導致無法準確指示該次所配給電子體的含量。

3 應對措施

3.1 恢復生產措施

3.1.1 一閃線粘料處理

裝置停工后搶修，D301 堵塞，一閃線拆開后，內壁掛有薄粘料，D301 至F301 管線粉料堵塞，F301 內有大量粉料，二閃線堵塞。對一閃線彎頭用火燒處理管內壁粘料，一閃線豎管使用鋼絲球來回拉扯，并使用鐵絲掛著燃燒的油棉紗順著管內壁從下至上融化掉管內壁的粘料，用蒸汽掩護操作，待管內壁冷卻后，使用內窺鏡檢查管內壁是否干凈，之后使用白布拉扯干凈。

3.1.2 重新配制給電子體

4 月27 日，排凈給電子體儲罐D110A 和計量罐內未用完的給電子體，按照規定程序重新配制新給電子體，重新配制后的給電子體的質量分數為57.6%；并用新配制的給電子體沖洗、置換給電子體計量罐及所經管線。

同時跟蹤給電子體AC6 純度，分別于27 日、28 日、29 日、30 分析給電子體的質量分數分別為51.5%、57.8、53%；標定給電子體P104 流量和沖程（沖程為20%，流量計顯示質量流量0.48～0.5 kg/h，使用燒杯盛接0.5 h后稱量為0.242 7 kg），均正常，啟動P104沖洗P104至D201管線，暢通。

經確認D301、F301 及一閃線清理干凈，重新開工，AC25 等規度為96.9%，產品質量合格，裝置生產恢復正常。

3.2 預防措施

1）為防止類似事情再次發生，加大給電子體含量監控力度，給電子體分析頻次由原來的配制后分析調整為1 次/2 d，當確認給電子體含量不合格時要及時應對并徹底置換給電子體系統，包括儲罐、計量罐、管線及液位計等，避免不合格的給電子體再次注入系統。

2）加強職工培訓，在配制給電子體時，要嚴格按照配制流程操作，D110A 攪拌器保持開啟狀態，外操巡檢時要重點檢查該攪拌器運行狀態。

4 結論

由于給電子體含量低而導致一閃線粘料、D301 下料不暢事件的發生，為防止類似事情再次發生，加大給電子體含量監控力度，同時加大職工培訓力度，嚴格按照配制流程操作。

自2009 年裝置投產以來，從未發生過類似事件，在無經驗借鑒的情況下，開辟了新穎的處理管線中粘料辦法：用中壓蒸汽吹掃粘料管線、用鋼絲球來回拉扯粘料、使用鐵絲掛著燃燒的油棉紗順著管內壁從下至上融化粘料等，為搶修爭取了寶貴時間。