催化劑停止注入反應器后反應器溫度控制方法簡介

李尚東

摘要：催化劑在UNIPOL氣相流化床聚乙烯生產(chǎn)工藝中啟到聚合反應物的作用。只有存在物料反應，整個反應器才會存在放熱現(xiàn)象。如催化劑停止注入反應器后，反應器內(nèi)放熱反應逐漸減弱，反應器溫度將不易維持，這就要求通過調(diào)溫水系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)來保持反應器溫度的正常。催化劑停止注入反應器約25分鐘，需將與反應器溫度TICA4001-26串聯(lián)的調(diào)溫水溫度TICA4002-2變?yōu)樽詣涌刂疲栽跓o催化劑注入的情況下將反應器溫度控制在正常范圍，不造成停車。

關鍵詞：催化劑;反應器溫度;調(diào)溫水溫度

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司聚烯烴LLDPE裝置采用美國Univation公司的UNIPOL氣相流化床聚乙烯生產(chǎn)工藝，裝置年生產(chǎn)能力為30萬噸。2016年7月至8月，由于反應器內(nèi)存在塊料，催化劑注射管頻繁被砸彎，這就要求頻繁更換，在更換注射管期間需中斷催化劑，中斷時間不等約25至40分鐘。在催化劑中斷期間，維持反應器溫度至關重要。通過經(jīng)驗與總結，現(xiàn)將催化劑中斷后反應器溫度控制方法介紹如下。

1淤漿催化劑簡介

UCAT-J催化劑是鈦-鎂系催化劑改性后的催化劑，用于流化床生產(chǎn)聚乙烯。相比于其它催化劑，UCAT-J催化劑提高了活性，降低了助催化劑的消耗，提高了H2結合能力，催化劑殘余較低，改進了反應的穩(wěn)定性和可操作性。該催化劑不易中毒，用于乙烯和輔烴的共聚，生成的薄膜有突出的機械性能和較好的光學性能[1]。

1.1 原漿催化劑的組成

催化劑活性高，未經(jīng)處理的催化劑叫原漿。原漿是四氫呋喃（THF），氯化鎂（MgCl2）和三氯化鈦（TiCl3）的混合物。Ti是聚合反應的活性中心，它影響催化劑進料率，反應器中熱量產(chǎn)生和催化劑產(chǎn)率。氯化鎂可提高催化劑活性，并能穩(wěn)定催化劑使分子量分布變窄。UCAT-J催化劑原漿有倆種顆粒尺寸，14微米的顆粒用于生產(chǎn)低密度樹脂，25微米用于生產(chǎn)高密度樹脂。

1.2在線還原系統(tǒng)

原漿作為催化劑送入反應器前必須還原，在還原過程中變?yōu)榛钚跃酆匣钚源呋瘎€原步驟需要加入T3（三正己基鋁）、DC（一氯二乙基鋁）。T3控制樹脂性能，己烷萃取率，堆密度與熔流比;DC控制催化劑活性，H2響應與共聚單體響應。在線還原有一個很大的有點是通過改變還原比來調(diào)節(jié)進料速度，以達到適合的反應活性及生產(chǎn)不同的聚乙烯樹脂產(chǎn)品。

2淤漿催化劑中斷（超過25分鐘）對反應器的影響

2.1淤漿催化劑中斷對反應器溫度的影響

催化劑中斷后，聚合反應減弱，反應器放熱減少，反應器溫度快速降低，如不加以控制，反應器溫度波動過大，存在停車風險。

2.2淤漿催化劑中斷對反應負荷的影響

催化劑活中斷后，反應器內(nèi)殘存催化劑快速被消耗，反應負荷將受到較大影響，成為造成反應器溫度波動的因素。同時，PDS系統(tǒng)與排放氣回收系統(tǒng)也將受到影響。

2.3淤漿催化劑中斷對乙烯分壓的影響

催化劑活中斷后，乙烯分壓將快速升高。由620KPa升至700KPa以上，波動較大。正常控制范圍為設計值偏差不超過10KPa。

2.4淤漿催化劑中斷對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

催化劑活中斷后，反應器各個組分波動較大，特別是乙烯、丁烯進料量，要求及時調(diào)節(jié)各組分進料量，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3造成催化劑中斷原因分析

3.1反應器存在塊料，流化效果不好

因特殊原因，反應器內(nèi)存在較大塊料，且無法被PDS正常抽出，在反應器內(nèi)循環(huán)，此原因會造成反應器的催化劑注射管被頻繁砸彎，更換催化劑注射管而使催化劑中斷。

3.2催化劑泵出口壓力突增，聯(lián)鎖中斷催化劑注入

催化劑為含油78%的混合漿液，冬季，由于溫度較低，造成油流動性差，日積月累造成催化劑管線逐漸堵塞，從而造成催化劑泵出口壓力突增，聯(lián)鎖停止催化劑注入。

3.3催化劑載氣量降低，即HPPN出現(xiàn)問題

HPPN為催化劑的載氣，當?shù)獕簷C出現(xiàn)問題且高壓精制氮氣緩沖罐C-1117壓力降低，催化劑載氣量降低后，催化劑無法注入到反應器。

4催化劑中斷反應器溫度控制方法

催化劑中斷超過25分鐘后，TICA4002-2與TIC4001-26投串級已無法維持反應器溫度。需將TICA4002-2由串級打至自動位，手動給出TICA4002-2的設定值，來控制反應器溫度。

調(diào)節(jié)的主要步驟：

（1）TICA4002-2由串級打至自動位;

（2）將反應器溫度TIC4001-26趨勢圖放至明顯處，便于觀察溫度變化趨勢;

（3）根據(jù)反應器溫度趨勢，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)溫水TICA4002-2的設定值;

（4）如反應器溫度下降較快，呈現(xiàn)直線下降趨勢，需快速提升TICA4001-2的設定值，0.5-1℃的幅度增加設定值。直至看到反應器溫度下降趨勢減慢且存在折返現(xiàn)象，這時應逐漸降低TICA4001-2的設定值，防止溫度升至過高。

（5）如反應器溫度下降，呈現(xiàn)曲線式下降，需緩慢提升TICA4002-2的設定值，0.2-0.3℃的幅度增加設定值。直到看到反應器溫度存在折返現(xiàn)象，這時應逐漸降低TICA4002-2的設定值，以減緩溫度波動幅度。

（6）反應器溫度在一般情況下會偏離設定值3-4℃的波動幅度，正常設定值85℃，調(diào)節(jié)期間可能在82-88℃期間波動。

（7）在調(diào)節(jié)期間專人負責將反應器溫度設定值TIC4001-26同步于TIC4001-26的實際值，防止觸發(fā)聯(lián)鎖。

（8）催化劑重新注入，且反應器溫度波動控制到正常范圍時，需重新將TICA4002-2與TIC4001-26投為串級狀態(tài)。在催化劑重新注入反應器期間注意反應器溫度不要出現(xiàn)突增現(xiàn)象。

（9）逐漸恢復催化劑進料，逐漸將乙烯分壓降低，反應負荷恢復。

（10）恢復PDS出料頻率，后續(xù)系統(tǒng)的控制。

5結語

嚴格控制反應參數(shù)在正常范圍內(nèi)，防止反應器內(nèi)產(chǎn)生片料與塊料;嚴格監(jiān)控催化劑泵出口壓力變化趨勢，控制伴熱溫度;加強催化劑中斷反應器溫度控制方法的培訓工作。

參考文獻：

[1]劉輝、曹占芳、鐘宏等，以學科競賽為載體的化工原理實驗教學改革與實踐[J].化工高等教育，2020（1）：123-127.