聚丙烯环管中试装置的改造与优化

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装置 , 均采用 S hr o 工 艺 , 量 超 过 4 0 k a p ei l p 产 0 t , /
( 30 底 部 , R4 ) 在环 管底部 轴流 泵 的高速 叶轮 驱 动
下, 液态 丙烯 和聚 丙烯 活 性 颗粒 形 成 的浆 液 在环
为聚丙 烯研发 装置 的建 设提 供 了有 力保 障 。
12 1 第二环 管无法建 立反 应 . .
第二环 管 出料 口太 近 ,30过来 的聚合 物还 未在 R4
R5 3 0循 环 就 可能 进入 出料 管 线 , 导致 R 5 30环 管
内催 化剂活性 不够 , 无法建 立反应 。
1 2 2 无 法达到设 计产量 ..
中试装置 开车运 行 投 入催 化剂 , 论 如何 调 不 节进料 丙烯 比例 , 环管反 应器 R 4 、 3 0反应 不 30 R 5 能 同步 , 尤其 是 R 5 3 0无 法建 立 反 应 。 多次 运 行 均 出现 以下现 象 : 30内浆 液 的密 度 不 断上 升 , R4
中试装 置产量 设计值 是 7 g h 从 理论计算 5k/ , 和实 际开 车证 实 , 法达 到设计产 量 。 无 从 图 1可知 , 管 出料通 过 两 个 串联 的开关 环 阀 K 3 2 、 V 5 0交 替 开 和 关 来 控 制 , 成 问 V 59 K 3 3 形
产生大 量反应 热 , 套 水温 度 下 降 明显 ; R 5 夹 而 30
烯 颗粒从溢 流 管 进 入 R 4 , 3 0 在轴 流 泵 的作 用 下 , 在 环管 内高速循环 , 3 0内的液态 丙烯 单体 不 断 R4
(0 液 p × 0 1p / 环) 9 0




第 3期 ( 0 1 2 1)
杨 秀 华 .聚丙 烯 环 管 中试 装 置 的 改造 与 优 化 2 12 桥 路 改造 ..
要。
中试 装置 反应器 的核心是 一个 预聚反应 器 和 两个 环管 反 应 器 。预 聚反 应 器 ( 3 0 是 釜式 反 R3 ) 应器 , 带夹 套 冷冻 水 以带 走 反应 热 。预 聚 釜 内充 满 液态 丙烯 、 主催 化剂 、 催化 剂 和外 给 电子 体 , 助 通过 计量泵 打入反 应釜 , 控制 釜 内的反 应温度 , 使 催化 剂被生 成 的少 量 聚丙 烯包 裹 , 以提 高催 化 剂 颗粒 的机械 强度 , 免 在 主反 应 阶段 因高强 度 聚 避
的关键 。由 1 . 4e 5 2 m变 为 2 5 m, .4 e 无法 产 生很 大 的流速 , 反应 浆 料 不能 顺 畅 地 进入 R 5 , 了 30 为 提高 桥 路 中 的 物 料 流 速 , 须 减 小 管 径 , 用 必 采
1 中试 装置工 艺简介 及设计缺 陷分 析
管 内高速 流动 , 均匀 混合 , 两个环 管压差 的作用 在
下, 浆液从 第一 环管进 入桥路 , 到达第 二环 管反应 器 ( 3 0 。在 两个 环 管 中加入 调 节 相 对分 子质 R5 )
聚丙 烯高效 催 化剂 及 工程 塑 料 研发 装 置 , 是 聚丙烯工 艺开 发 、 化 剂 性 能评 价及 新 产 品 开发 催 配套 的中等试验 系统 ( 以下简 称 中试 装置 ) 采 用 , B se 公 司 的 S h r o 工 艺 , asl l p ei l p 双环 管 反应 器 串联
关 键 词 : 聚 丙烯 研发装置 桥路 间 歇 出料 改造 优化 文献 标 识 码 : A
文 章 编 号 : 17 64—19 ( 0 1 0 0 3 0 09 2 1 ) 3— 0 5— 5
中 图分 类 号 :Q 5 . T 02 5
自2 0世 纪 5 0年代 中期 齐格勒 ・ 纳塔 发 明聚 丙烯 以来 , 聚丙烯 技 术发 展 史 就是 催 化 剂 聚合 工 艺技术 不断进 步 的历 史 , 其 是新 型催 化剂 的开 尤 发是 聚丙烯技 术 最为 强 劲 的推 进器 , 它对 聚 合工
于环管桥路设计不当, 造成两个环管聚合反应 的不平 衡 : 第一环管 反应热堆积 , 导致爆 聚 , 第二环管无 法建
立 反 应 。第 二 环 管 的 间歇 出 料 方式 设 计 则 限 制 了 产 量 。 针 对 上 述 设计 缺 陷 , 用 环 管 桥 路 尺 寸 减 小 、 置 采 位 更改 等 手 段解 决 第 一 环 管爆 聚 、 二 环 管 无 法建 立 反 应 的 问题 ; 过 在 出 料 管 线 上 并 联 一 组 开 关 阀 、 第 通 优化 控 制 组 态 来 达 到调 节 产 量 目的 。
统基础 上放 大 而成 , 完 整 的工 艺包 。设 计 上 的 无 缺陷 , 成 中试 装 置 开 车 故 障 率 高 、 续 运行 困 造 连
难。 1 1 工 艺简 介 .
在 国外 , 许多大 公 司都 拥有试 验系统 , 不断 开发新 型催化 剂 , 改进 聚 合工 艺 , 发树 脂新 牌 号 , 开 为用 户提供技 术服 务 。而 在 国 内 , 然投 入 聚 丙烯 催 虽 化 剂研究 的人力 、 物力不 少 , 但都 局 限在实验 室 阶 段 , 以实现工业 化 。国 内聚丙 烯生产 装置 中 , 难 采 用 S h r o 工 艺 的 比例 最 大 , 产 品 品 种 少 、 p ei l p 但 专 用牌 号少 、 品档 次低 , 乏 市 场竞 争 力 。 因此 , 产 缺 建 立 聚丙烯 研 发装 置 可 以满 足 对 新 型催 化 剂 和 新 牌号 开发 和 现有 产 品质 量 优 化 改 进 的双 重 需
烯 继续反应 生成 聚丙烯 。两个环 管 内丙烯 的持续
线上 的两个开 关 阀的交替动作 控制 出料 。浆 液通
反应 , 环管 内浆 液 的密度 不断升 高 , 使 利用 预聚釜
内催化 剂加入 量调 节 密度 。安 装 在 R 5 30出料管
过 阀门前 后 的压 差 进 入 高压 闪蒸 罐 进 行 固液 分 离 。环管 聚合 工艺 流程如 图 1 所示 。


要 : 聚 丙 烯 高 效催 化 剂 及 工 程塑 料 研 发 装 置 反 应 器 的核 心足 一 个 预 聚反 应 器 和 两 个 环 管 反应 器 , 第
环 管 反 应 器 出 料采 用 桥 路 连 接 , 二 环 管 出 料 系 统采 用 程 序 控 制 开 关 阀交 替 开关 的 间 歇 式 出 料 方 式 。 由 第
中 国石化 上海石 油 化工 股 份有 限公 司 ( 以下
合反应 而使催 化 剂颗 粒 破 碎 , 时提 高催 化 剂 活 同 性 j 。包 裹催 化剂 的 聚 丙 烯 粒 子 通 过 预 聚 釜 上
部 的 溢 流 管 线 进 人 充 满 液 态 丙 烯 的 第 一 环 管
简称上 海石化 ) 料事 业部 拥 有 3套 聚丙 烯 生产 塑
第2 卷 7
21 年 01
第3 期
6 月
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Te h l g & Ec n mis i to he ias c noo y o o c n Perc m c l
聚 丙 烯 环 管 中试 装 置 的 改 造 与 优 化
杨 秀华
(- q 国石化 上海石 油化 工股 份有 限公 司塑料 事业部 ,050 204 )
线
图 1 中试 装 置 环 管聚 合 工 艺 流 程
1 2 设计缺 陷分析 .
进行 聚 合 , 催 化 剂 活性 不 断释 放 , 到 释 放 完 使 直 毕 。聚合 物 浆 料 从 桥 路 到 R 5 , 化 剂 活性 不 30 催 够, 不再 继续反应 , 3 0变成一 段通 道 , 有起 到 R5 没 反应器 的作用 。整个反 应过程 中, 3 0反 应热 不 R4 断积 累 , 最后无 法控 制 。 从 图 1看 到 , 路 进 口开 在 R 4 桥 3 0的轴 流 泵 入 口, 里 的绝 对压力 值是最 低点 , 这 对需要 高压力 差 的桥 路而 言 , 是一 个 不利 因素 。桥路 出 口距 离
艺 、 品种 类 和 应 用 范 围起 着 决 定 性 的作 用 。 产
7 g h 最 高 产 量 10 k/ 。 中 试 装 置 由美 国 5 k/ , 0 gh X T L公 司设计 制造 , YE 以模 块 组合 方 式完 成 。 由
于该 系统是在 原有 2 g h的小 试 聚丙 烯试 验 系 5k/
关 系如下式 :


直维 持低密度 , 甚至根 本无法进 行密度 监测 , 反
应Байду номын сангаас 也 没 有 产生 , 套 水 温 度 无 明 显 变化 , 明 夹 表
R5 30内没有液 态 丙烯 单 体 聚合 反应 发 生 。R 4 30
内浆液 的密度持续 上升 , 最后失控 , 发生爆 聚 。
对其原 因进行 分 析 : 包裹 活 性催 化 剂 的 聚丙
R5, 3 0 在桥路 中的流 速是物料 能否顺 利进入 R 5 30
周 期 出料 容积 , ; m。
温度 7 c) 0c ;
p —— 环管 液 态 密 度 , 4 0 k/ 反 应 液 取 0 gm (
p —— 第二 环 管 密度 , 照 中试 装 置 情 况 环 按 反 应 密度 控制 在 5 0k/ 0 g m 。 根据 开关 阀的动 作 时 间测 定 , 个 开关 阀程 两
大学( 原鞍 山钢铁学院) 业 自动化专业 , 工 工程师 , 事电器 从
仪 表 管 理 工作 。
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Te hn lg & Ec n mi si toc emias c oo y o o c n Per h c l
第2 卷 7
21 年 01
第3 期
6 月
式 中 : —— 产量 ,g P k;
n —— 出料频 率 , h 次/ ;
— —
() 1 缩小桥 路管径 流速 与桥路 直 径 的平 方成 反 比 , 桥路 直 径 减 小, 流速成 倍 变 大。环 管 内径 尺 寸 1. 4 e 连 5 2 m, 接 两个环 管之 间的桥路原 来设计 是 2 5 / 的不 。 4C ] I 锈钢管 , 液 依靠 压差 由桥路 从 R4 浆 3 0进 入 到
S hr o 工 艺 中 , 环管 后 串联 一个 气 相 反 p ei ! p 双 应 釜。在生产 抗 冲共 聚 物 时 , 由于气 相 釜不 再 添 加催 化剂 , 聚合物颗粒 来 自环 管反应器 , 因此两 个 环管 的反 应是否 正常非 常关 键 。只有在环管 反应 效 果好 , 尤其 是第二 环管 能够 建立反应 、 生成饱 满 的聚丙烯颗 粒 的情 况下 , 切人 气相反应 釜 , 能生 才 产 出抗 冲性 能高 的聚合物 。环管反应 器在开 车初 期就 出现一系列 问题 , 接 影 响 了环管 正 常运 行 直 和气相反应 的建立 , 限制 了中试装置 功能 的发 挥 , 分析原 因主要在 于 以下两 方面 。
量 的氢气 , 控制 两个环 管 内部 温度 , 部分液 态丙 一
收 稿 日期 : 0 1— 4 - 7 21 0 2 。
作 者 简 介 : 秀华 , ,97年 出生 ,0 1 毕 业 于辽 宁科 技 杨 女 17 20 年
生产聚丙 烯均 聚物 和 无规 共 聚 物 , 串联 一个 气 再 相反应器 生产抗 冲共 聚物 。中试装 置设计 产量为

歇 出料 , 个 阀之间 的管线 容 积固定 , 个 出料阀 两 两 接 受控制 系统组态 完成 的出料程 序控 制 。在第 二 环 管液态 丙烯 和聚 合 物浆 液 密 度一 定 的情 况 下 , 出料程序 运行 时间也就是 开关 阀动作 频率决定 了 出料量 , 就是 产 量 』 产 量 与 R 5 也 。 30出 料 频 率
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