热成型无规共聚聚丙烯产品生产过程简介及生产状况分析

热成型无规共聚聚丙烯产品生产过程简介及生产状况分析

作者：王琳琳

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第11期

摘要：本文通过对装置现有无规共聚产品运行参数的整理，总结各个无规共聚产品的生产特点，并就装置已经发生过的生产状况进行原因分析，使操作人员能够在异常情况下及时准确作出调整，保证产品质量，维持装置稳定。

关键词：无规共聚聚丙烯；热成型聚丙烯；反应活性；压力波动；出料堵塞

1 生产条件简介

1.1 生产装置工艺现状

天津石化烯烃部聚丙烯装置采用Basell公司（原意大利HIMONT公司）的“Spheripol”工艺，反应系统由液相环管反应器（第一代环管反应器）和气相流化床反应器组成。1995年11月装置建成投产，原设计生产时间为7200h/年，生产能力为4万吨/年的本色聚丙烯颗粒。1999年对聚丙烯装置进行了技术改造，环管停留时间由1.4h改为1.2h，设计生产时间改为8000h/年，生产能力提升为6万吨/年的本色聚丙烯颗粒。

1.2 热成型无规共聚聚丙烯产品介绍

热成型聚丙烯是当前所有聚丙烯加工方式中增速最快的一种，其产品广泛应用于食品、饮料、电子电器包装等领域。但是，热成型聚丙烯行业仍存在高性能、专用原料稀缺，现有均聚聚丙烯原料无法满足行业高端升级要求等问题。基于现状，聚丙烯装置在原有均聚产品的基础上逐渐改性，并形成了一系列热成型无规共聚聚丙烯产品。

装置主要热成型无规共聚聚丙烯产品有：标准透明打杯料PPR-MM03（PPT5015）、超透明负压吸塑料PPR-ET02、超透明正负压成型料PPR-EM03（PPT5015M）、高光泽本色吸塑料PPR-EM01（ET05）等。

2 热成型无规共聚聚丙烯生产过程简介

2.1 生产准备

①主催化剂：球型催化剂NDQ，配置浓度为250g/L；

②助催化剂：a.外给电子体：C-DONOR（环己基甲基二甲氧基硅烷），配制浓度100%；

b.烷基铝：三乙基铝（TEAL）；

c.抗静电剂：乙氧烷基胺；

③产品添加剂：林圣公司复配添加剂；

④装置内环管、三剂、氢气、终止剂等相关测点显示正确及气动阀动作正常。

2.2 工艺控制

控制环管反应器密度DC241在535～545 kg/m3，压力PC241在3.43～3.50MPa，温度

TC241在68.5℃左右；控制预聚合反应器压力PC221在3.43～3.50MPa，温度TC221在18～20℃左右；控制环管反应器循环泵功率JI241≤190kW，预聚合反应器循环泵功率JI221在16.5～17.5kW。三乙基铝流量与丙烯进料流量串级比率Al/C3-=0.10～0.13。给电子体流量控制在1000g/h。抗静电剂流量控制在1.5～2.0kg/h。（如表1所示）

3 热成型無规共聚聚丙烯生产状况分析

3.1 反应活性变化分析

在每次进行无规共聚产品切换时，当乙烯单体注入到环管反应器后，为保证环管反应器温度稳定，环管反应器夹套水换热阀门逐渐开大，夹套水温度呈现出明显的下降趋势，同时环管反应器反应活性逐渐上升，反应强度明显增强。

产生此种现象的原因是，当丙烯与少量乙烯单体进行共聚时，乙烯单体插入到催化剂活性中心，使丙烯的插入变得更加容易。通过和相同条件下丙烯均聚时的活性比较后发现，引入少量共聚单体后，乙烯单体在链增长反应过程中形成侧基，生成的聚合物具有较为疏松的颗粒结构，使活性中心不易被包裹，有利于丙烯单体扩散到活性中心附近参与链增长，从而提高反应活性。

基于此，装置在进行类似牌号生产时，可通过事先降低主催化剂进料冲程等方式，适当减小反应强度，待乙烯单体反应稳定后，重新调整主催化剂进料冲程，保证系统稳定。

3.2 反应器压力波动分析

在每次进行无规共聚产品切换时，当乙烯单体加入到环管反应器后，环管反应器压力和环管反应器稳压罐液位的波动幅度明显增加。且环管反应器出料阀门的开度也明显上升，出料阀门出现卡塞情况。受此影响，环管反应器压力也因此产生更大幅度的波动。

产生此种现象的原因是，在生产无规共聚聚丙烯时，环管反应器温度的控制范围较其他产品偏低，在低温条件下，聚合反应生成的低聚物含量有所增加，且由于无规共聚过程中生成的

乙丙共聚物粘性较大，从而造成了环管反应器出料阀门卡塞情况的产生，因此环管反应器压力和环管反应器稳压罐液位的波动幅度明显增加。

基于此，装置在进行类似牌号生产时，可通过事先提高抗静电剂进料冲程、提高环管反应器稳压罐压力设定值等方式，使系统压力保持稳定。同时，通过手动干预LV231A阀门开度的变化情况，避免卡塞情况的发生，从而保证系统稳定运行。

3.3 汽蒸器出料堵塞原因分析

在聚丙烯装置某一次进行无规共聚产品生产时，环管反应器温度突然降低，受此影响，环管反应器密度逐渐降低，系统反应活性逐渐下降，反应强度明显降低。操作人员虽然手动关闭反应器夹套水换热阀门、提高主催化剂进料冲程，但仍无法有效控制系统反应强度的持续降低。异常情况出现2h后，下游汽蒸器料位突然上升至100%，汽蒸器出料线堵塞。

产生此种现象的原因是，受原料丙烯质量波动影响（装置丙烯储罐中CO2含量为

7.70mL/m3，其含量高于原料丙烯质量要求≤5mL/m3），环管反应器温度在14min内由

70.27℃快速降至59.63℃，且环管反应器温度恢复至68.5℃用时较长（近2h），因此反应器内低聚物含量大幅增加，并最终将汽蒸器和干燥器出料阀门堵塞（经分析堵塞物中乙烯含量达3.51%）。

基于此，若装置再次出现类似状况，操作人员应立即打开环管反应器夹套水蒸汽，及时恢复对反应器温度的控制，避免环管反应器温度长时间偏低。并在环管反应器密度到达

450kg/m3时，及时将物料切向排放侧，如果此时生产无规共聚产品，则应立即停止乙烯进料，防止粘料持续产生，堵塞下游系统的出料阀门。

4 结论

在进行热成型无规共聚聚丙烯生产时，系统的反应活性会随乙烯单体的注入逐渐上升，反应器压力、稳压罐液位和反应器出料阀门开度会出现不同幅度的波动。当系统处于异常状态时，继续生产无规共聚聚丙烯产品可能出现下游系统出料阀门堵塞情况的发生。

因此，在生产过程中，要加强对反应器温度、夹套水温度、夹套水换热阀门开度、反应器出料阀门开度等重点参数的监控，通过积累相关生产经验，尽早消除异常状况对装置运行产生的影响，维持装置的生产稳定。

参考文献：

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2011.

[2]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册（上册）[M].北京：化学工业出版社，2009.