Unipol聚丙烯工藝聚合反應活性擾因排查及處理

摘要：Unipol聚丙烯工藝是將應用在聚乙烯生產中的氣相流化床工藝移用到聚丙烯生產中的工藝。Unipol聚丙烯工藝具有簡單、靈活、經濟、安全等特點，且不存在事故失控時設備超壓危險。同時，Unipol聚丙烯工藝具備60%-110%的生產能力，所以Unipol聚丙烯工藝具有重要的現實使用意義。但在此工藝聚合反應的過程中，其反應活性受到了催化劑自身以及外部介質等因素影響，使丙烯聚合反應發生一系列變化。本文對Unipol聚丙烯工藝聚合反應過程中活性受擾因素進行分析和排查，并總結出具體處理方案。

關鍵詞：Unipol聚丙烯;聚合反應;活性擾因;排查及處理;催化劑

引言：當前，Unipol聚丙烯工藝所應用的主催化劑是高效載體催化劑，助催化劑為三乙基鋁、給電子體。Unipol聚丙烯工藝是通過催化劑的活化形成三價鈦活性中心，從而引發丙烯的聚合反應。在這一過程中，毒物很可能占據三價鈦的活性中心，使催化劑喪失活性，導致聚合活性產生波動。另外，如果反應器床層流化不好，那么就會導致氣相丙烯冷凝量波動、C3分壓或反應器總壓達不到條件等情況的出現，從而使催化劑活性分布不均勻，并使丙烯聚合活性產生波動。因此，我們一定要找到導致聚合活性波動的因素，并找到處理辦法，以促進Unipol聚丙烯工藝進一步發展。

1.Unipol聚丙烯聚合活性受干擾的原因

1.1反應原料中很可能帶有毒物

像微量氧氣、一氧化碳、水分、硫化物、砷磷、醇等這些都是反應原料中可能攜帶的催化劑毒物。一旦毒物進入反應器中，就會使催化劑活性降低甚至是失去活性，從而使聚丙烯的細粉含量上升，反應器中的靜電探測報警[1]，最終導致聚合活性產生波動。若此情況嚴重，反應器溫度波動，將會產生大量片料甚至大塊料，導致聚丙烯粉料出料系統堵塞甚至是裝置停工。

1.2反應器入口氣相丙烯冷凝量波動

Unipol聚丙烯工藝中，丙烯的聚合反應熱主要依靠反應器入口的液相丙烯的汽化潛熱撤出。所以，反應器入口氣相丙烯冷凝量的波動會直接影響反應熱撤出，從而使反應器散熱不穩定，致使床層溫度產生波動，最終影響整個聚合反應平穩進行。

1.3床層流化不均

導致床層流化不均主要有兩個因素，一個是循環的氣速過大或者過小，使氣速與床重匹配效果差，最終導致床層流化不均。另一個是反應器中產生了片料或者塊料。這些片料和塊料基本存在于催化劑注入管附近，從而使催化劑附著在片料或塊料上，并且片料或塊料因重力作用下脫落并擊碎，使附著在片料或塊料里的催化劑瞬間釋放，使催化劑活性突然升高，并引起劇烈反應。

1.4反應器的床層溫度波動

丙烯的聚合反應需要在一定的溫度下進行，不管是哪一種催化劑，對溫度變化都極其敏感。如果反應器的床層溫度產生波動，就會影響催化劑的定向性，從而導致產品不合格。同時，反應器中的靜電也會產生波動，使反應器中出現塊料或者片料。

1.5活化劑（三乙己鋁T2）和調節劑（SCA）的加入量不穩

如果活化劑（T2）的加入量不穩定，就會使催化劑還原反應不充分或者反應過度，從而影響了催化劑的單耗，并且影響產品的質量和裝置的能耗。另外，如果調節劑（SCA）的加入量不穩定，很可能會有低等粘料產出，導致反應器堵塞，并對后續設備產生影響。

1.6反應器總壓或C3分壓不穩定

首先，反應器的總壓不穩定會導致丙烯聚合反應熱的撤出不平穩，并影響床層溫度，從而導致聚合反應不能平穩進行。其次，在反應器的溫度一定的情況下，C3分壓與反應活性成正比關系。因此，如果C3分壓低，那么反應活性就會降低。

2聚丙烯聚合反應中存在的問題

反應活性的波動從根本上來說，可以分為催化劑毒物的影響和反應器床層流化不好。如果這兩個問題不能夠得到很好的解決[2]，那么將會導致反應器出現結片料或者塊料的現象，同時嚴重影響產能以及產出品質量。

2.1原料攜帶毒物的問題。原料攜帶的毒物含量直接影響催化劑的失活程度，如果原料攜帶的毒物過多，那么催化劑就會立即失去活性。催化劑活性與催化劑的單耗成反比關系，一旦時間過長，就會導致聚丙烯細粉增多、反應器床溫波動等一系列不正常工況。因此，我們要找到毒物的具體來源（可通過工藝手段進行分析調整），以更具針對性的解決問題。

2.2反應器床層流化的問題。如果反應器床層流化不好就會引起聚合活性的波動。具體表現有細分含量過多、靜電含量波動大、PDS出料效率下降等。因此，一旦反應器床層流化不好就說明反應器內工況惡劣。為此，我們要對聚合反應活性波動是否由反應器床層流化不好所引起這一問題進行準確判斷。

3 Unipol聚丙烯聚合活性擾因處理

3.1針對毒物問題的處理方法

如果發生催化劑失活的情況，我們首先要溝通上游裝置，對丙烯、乙烯、氫氣、氮氣等雜質是否超標進行排查。其次，我們要對進入反應器的各物料逐一排查。在找到毒物來源之前，我們可以采取相應措施暫時降低進入反應器的原料毒物對丙烯聚合反應產生的負面影響[3]。具體措施如下：加大丙烯精制環節的輕組分排放量，以脫除丙烯的輕組分毒物;加大反應器排放量，減少反應器中毒物累積;加大TEAL數量，以和毒物進行反應;將協助氣輸送裝置設置為循環氣;將回收系統切換至火炬模式，防止毒物累積在回收系統內。

在采取相應措施使反應活性暫時恢復的同時，一定要及時找到毒物來源。針對新鮮丙烯原料問題，可以將丙烯脫氣塔塔頂輕組分排放全開;應用丙烯備用干燥塔;先停用丙烯脫硫塔，改用旁路流程，再生后切換回脫硫塔;切換丙烯罐。針對回收丙烯問題，我們可以將回收塔側線出料改至全回流;針對回收液相丙烯問題，可以在進新鮮丙烯的管線前采用雙閥隔離，并放火炬;針對氮氣問題可以采用切斷進入反應器的高壓精制氮氣方法進行緊急處理;若因氫氣導致聚合活性波動，可以切換成鋼瓶車供給;針對催化劑問題可以使用備用催化劑系統;針對SCA系統在加料時混入空氣，可以在SCA備用罐鼓泡30分鐘后進行切換。同時，一旦發現因氮氣、丙烯等用量過大導致催化劑失活，我們就要及時對氮氣和丙烯等進料進行排查。

3.2針對反應器流化問題的處理方法

如果導致反應活性波動的原因是反應器流化不好，那么就要根據實際情況做出調整。首先要使反應器在深度冷凝模式下運行，密且監控PDS出料，并加強采樣，觀察反應器中是否有結塊或者結片情況，同時適當調整反應器總壓、反應溫度、循環氣壓縮機入口導葉開度等參數來調節反應器循環的氣速[4]。如果發生反應器飛溫的情況，可以在其溫度超過75℃時進行一次60S迷你殺死。另外，反應器的色譜分析儀不準確，就要及時將備套切換進來，并對分析儀表進行校正。

結語：綜上所述，保障Unipol聚丙烯工藝聚合反應活性不僅可以提高反應裝置運行的穩定性和安全性，而且還可以提高產品的質量和數量。因此，在實際生產中，一定要對影響聚合反應活性的因素進行嚴格的監控，及時找到問題所在，并對問題進行適當處理，從而為裝置的安穩長滿優運行提供保障。

參考文獻：

[1]靳旭東.Unipol聚丙烯工藝聚合反應活性擾因排查及處理[J].中文信息，2018，（10）：234-235. DOI：10.3969/j.issn.1003-9082.2018.10.203.

[2]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，2017，43（04）：155+168.

[3]張鑫方，莫力根.聚丙烯生產工藝及影響聚合反應的雜質分析[J].化工管理，2017（05）：54.

[4]李戎，朱江.聚丙烯生產工藝及影響聚合反應雜質分析[J].化學工程與裝備，2012（08）：40-42.

作者簡介：

胡剛（1985年10月—）男，本科，現任職稱：工程師，現就職于中國石油廣東石化公司，主要從事聚丙烯裝置設計、建設、生產運行、技術改造等相關工作。