聚丙烯两剂线堵塞原因分析及预防方法

聚丙烯两剂线堵塞原因分析及预防方法摘要
催化剂是聚丙烯技术的核心，是影响聚丙烯树脂性能的决定因素，活化剂TEAL配合催化剂使用产生
活性金属-碳键，活性金属-碳键是烯烃单体分子反复插入生成烯烃聚合物大分子链的关键。

在助催化剂中，
经常还要加入外给电子体DONOR提高催化剂体系的定向能力。

关键词三剂两剂线堵塞原因解决办
法
装置简介:华北石化分公司原有的6万吨/年聚丙烯装置是该公司发展下游深加工的重
点装置，于1998年开始设计建设，2001年建成投产。

该装置采用Basell公司的Spheripol
新一代专利技术，是当时世界上最先进的聚丙烯工艺之一，由Basell公司首次向中国转让，也是世界上第四家采用该技术的生产装置。

寰球公司参与了基础设计和详细设计。

该装置可
生产均聚物、无规共聚物和三元共聚物，用于注塑、热成型、BOPP膜和纤维等制品，产品性
能优异。

但是由于当时原料丙烯数量的限制，该装置的规模仅为6万吨/年，在当时国内来
说只能算中等规模，这就导致产品的能耗和物耗相对较高，装置运行成本随之上升，不仅无
法充分体现新工艺的优势，而且影响产品的市场竞争力。

在这种形势下，华北石化分公司2005年进行了6万吨/年聚丙烯改扩建工程，将聚丙烯的生产能力扩大到10万吨/年。

由于
原聚丙烯装置设备在设计中留有一定余量，经部分改动即可使装置能力提高。

因此改造可以
充分发挥装置潜力，提高产量，降低成本和消耗，获得良好的经济效益。

流程说明：催化剂在预接触罐D201中(约3升)被TEAL和DONOR活化，100单元配置好的三剂通过各自的计量泵P101A|B、P104A/B送料至预接触罐D201。

DONOR和TEAL的进料线
汇合为一条共同的线，在Z212中被冷却，目的是使D201控制一个较好的温度。

催化剂淤浆
通过一个插底管进入预接触罐D201，混合物溢流出，防止夹带气泡。

预接触罐搅拌器属于磁耦合类型，用来自P107A/B的高压冲洗油冲洗、密封，以防止催
化剂淤浆从罐中溢出。

三剂的混合物离开预接触罐D201加入冷丙烯物流，并且加入到预聚
反应器R200。

来自于丙烯进料罐D302的丙烯经F201A/B过滤，滤去了直径大于10um的颗粒。

丙烯在E201中冷却到10℃，加入到三剂在线混合器Z203A/B中，淤浆进料至R200，反应发
生并以低的动力学速度循环，少量的丙烯在温度16-20℃，压力 3.4Mpa (高压操作4.55Mpa)的操作条件下预聚合。

预聚反应器R200是一个小的单环管反应器，停留时间为10分钟,其聚合反应程度最小，每克催化剂仅能使200-300克丙烯聚合。

预聚的目的是慢慢包裹,在催化剂颗粒外形成聚丙
烯外壳。

当进入环管反应器时该外壳会保护催化剂，如果催化剂未经包裹而直接进入环管反
应器,它的颗粒会发粘、爆裂导致过量的细粉产生。

预接触罐D201、预聚反应器R200、环管反应器R201、R202连续串联操作。

它们均在高
压下操作（低压3.4MPag,高压4.55Mpag）。

来自预聚合反应器的丙烯、CAT、DONOR、TEAL
进入第一个环管反应器R201，另外新鲜的丙烯也进入其中。

R201、R202的密度DIC2401、DIC2501通过调节进料丙烯流量FIC2003、FIC2301控制。

第一环管反应器R201的聚合物淤浆持续进料到第二环管反应器R202中。

环管反应器较大
（直径24"），大约1.5小时的停留时间。

控制一定的温度和压力使丙烯在环管中聚合。

对
均聚物和无规共聚物运行条件如下:
反应温度70℃
反应压力 3.4Mpag/4.55Mpag
浆液浓度50% (取决于不同的聚合物产量)
液相丙烯作输送流体.每个环管有自己的轴流泵P201、P202，来满足环管中物料的连续
循环。

轴流泵对于保持整个反应器相对稳定的的温度和压力至关重要。

反应器缓冲罐D202
控制压力PIC2301，它是一个连接第二个反应器R202的罐。

这个增压罐备有一个用蒸汽加热
丙烯的蒸发器E203。

从第二环管反应器出料，丙烯淤浆进入闪蒸罐(D301)，在这里，聚合物
从未反应的单体丙烯中分离出来。

淤浆从第二环管的出料由反应缓冲罐D202的液位控制
LIC2301。

环管的反应热由夹套循环水撤走，两个环管的反应温度由TIC2401、TIC2501进行
控制，夹套水的流量是由循环泵P205和P206保持的，水温由进E208/E209水量控制。

夹套
水冷却系统包括板式换热器E208和E209，还有循环泵P205和P206。

整个夹套水系统连接
高位膨胀罐（D203），其设有氮封。

1现象描述
近期两剂线线频繁堵塞，堵塞位置就在两剂混合后与D201相连接最后一道法兰到进入
D201后D201大盖内部通道处，一月份两剂线堵塞后，经过常规处置没有处理通，装置被迫
停三剂，油洗置换两剂线、D201，氮气吹扫至D607后，拆大盖清理大盖内两剂线通道，堵
塞物颜色灰黑，质地较坚固且有一定韧性，通道长约30厘米，外接法兰15mm，从法兰往里
延伸20厘米后开始拐弯并缩径，出口在中心搅拌轴隙处8mm左右，没有专用工具，用细钻
头及铁丝清理时，难免损伤内壁产生毛刺，并且残留一些挂壁，后续杂质更易附着。

每次清理需耗时八小时以上，对装置平稳率造成很大影响。

之后间隔了一个月，二、三月份两剂线仍然频繁堵塞，每次都塞轻则都会造成参数大幅波动，严重时影响反应器出料。

图1/2/3分别是两剂线外部、内部、清理出的堵塞物。

图一红线标注两剂线入口
图二红线标注两剂线入口
图三
2三剂性质
TEAL（三乙基铝）TEAL与空气接触即着火，遇水强烈燃烧，因此装卸必须在氮封进行。

若以液态烃{白油）稀释至1.5%或更低浓度，液体表面将产生白色烟雾，但与空气接触不会
自燃。

TEAL或其稀释液与人体皮肤接触，将导致严重烧伤。

烧伤部位应立即用洁净的毛巾或
白油擦拭干净，再用大量水冲洗（浸入冰水中可使伤势减轻），并以硼酸药膏涂伤口，然后
送医院。

TEAL燃烧或分解时，产生一种刺激性白烟，含金属氧化物，人吸入后对气管、肺部
引起不良影响，使人有感冒状发烧，几天后可恢复。

少量TEAL泄漏可用干粉、干砂或沙石
灭火。

扑灭由TEAL泄漏引起的火灾，有效办法是使用砂石和干粉灭火器。

消防人员必须穿
戴铝或石棉层耐火、耐热服和面罩，必须备有氧气呼吸罩，处理时务必戴皮革手套及面罩。

主催化剂TICL4是一种黑色粉状固体，与空气接触，易分解成盐酸，有刺激性气味。

TICL4本身不自燃，但含有一部分可燃有机物，故应远离火源，一旦泄漏，应立即用水冲洗，使之分解。

TICL4与人体皮肤接触，与皮肤中水分反应，可造成烧伤。

CAT对氧、水有高敏感，处理、贮存时保持氮封，决不能与空气接触。

处理CAT时必须戴好胶皮手套和面罩。

给电子体（DONOR）DONOR为淡黄色透明液体，遇水分解在常温下与水反应生成甲醇，
聚合成白色硅胶。

为防止DONOR分解，在装卸、贮存时应保持氮封，不能与空气接触。

DONOR接触皮肤后应用大量水冲洗。

处理DONOR时必须戴胶皮手套及面罩。

3两剂线堵塞的原因分析
3.1TEAL活化剂和硅烷DONOR都是外购，TEAL在钢瓶中纯度100%，有氮气保护，它的
性质活泼遇空气着火遇水爆炸，全程都是氮气正压保护，密闭储存运输，可以排除携带杂质，直至进入D201.DONOR由200L铁桶盛装纯度100%送到装置，DONOR由气动泵P103经过过滤
器F103卸到三个相同DONOR贮罐D110A/B/C中。

这三个罐都装有搅拌器。

在装置中有两个
型号的DONOR，即DONOR-C（纯的或溶于油用于生产均聚，无规共聚和三元共聚物产品）和DONOR-D（仅用于生产高刚性产品）。

本装置现生产的产品需要用DONOR量比较低，所以都
是用白油稀释过后质量百分比浓度30%-50%的便于计量，DONOR在配置的过程中有接触水氧
杂质的机会，配置DONOR所用白油也是外购，配置前要求升温除湿氮气鼓泡并采样分析水氧
合格，DONOR每桶近190KG,目前生产的产品要求的加入量12PPM，反应器浓度50%，每桶DONOR可生产190KG/12PPM*50%近8000吨聚丙烯，装置一个月的产量，就是一个月配置一
次DONOR就能满足生产需要。

图四、图五这些管线，泵体内都有上次配置DONOR的残留，在间隔近一个月的配置期内，残存的DONOR会与空气中的水、氧发生反应生成硅胶及甲醇等有
害杂质，随着下一次配置过程进入D110A/B/C，最终在D201入口处与TEAL反应生成胶状物
在两剂线进D201缩径弯管处挂壁、聚集形成堵塞，造成装置停三剂及清堵系列后果。

图四 DONOR卸料点
图五卸DONOR用P103及连接管线
3.2外购Donor质量存在问题，Donor中含水或其他杂质，反应生成胶状物质堵塞通道，需对Donor质量进行化验分析。

3.3装置多年运行后，该通道内残留反应物，由于条件苛刻且无专用工具，清通后的效
果不易检查，残留未清理干净的附着物在投用后形成新的聚集中心，加速堵塞的发生。

3.4装置负荷长期较低，造成Teal和Donor加入量较小，两剂混合后流速较低，容易
在管路中积存反应物。

4解决办法、防范措施
4.1外操人员加强操作学习，严格执行Donor配置步骤，排除操作可能对Donor质量产生的影响因素。

将裸露的连接管道、气动泵引入氮封进行保护。

敞
口的管线上管帽与空气隔绝。

4.2与Donor厂家进行沟通，分析Donor质量，查找具体原因，也可试用其
他厂家同类产品，排除Donor本身影响。

4.3停工检修时，清理D201，委托专业公司，清理抛光进D201管线，防止
结垢。

4.4内操人员加强监盘操盘，及时发现压力波动、冲程波动等装置异常情况，及时联系处理。

Abstract: Catalyst is the core of polypropylene technology, is a decisive factor
affecting the performance of polypropylene resin, activator TEAL with the use of catalyst to generate active metal-carbon bond, active metal-carbon bond is the key of olefin monomer molecule repeatedly inserted to generate olefin polymer macromolecular chain.In the cocatalyst, external electronic DONOR is often added to improve the orientation ability of the catalyst system.。