聚丙烯生产“结块”问题再探析

王庆辉 权婧(中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司，甘肃 庆阳 745002)

聚丙烯生产“结块”问题再探析

王庆辉 权婧(中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司，甘肃 庆阳 745002)

催化剂活性的提升，大大提高了聚丙烯的反应速度和生产效率，但也加剧了“结块”问题，为了更好促进上述问题的解决、切实提高我国的聚丙烯生产工艺水平，笔者分别从催化剂分散、静电作用、立构规整性、共聚、物料流动和反应条件等几个方面，深入分析了聚丙烯“结块”的成因，并探索性提出有效的控制措施。

聚丙烯;生产;结块;成因;控制措施

聚丙烯是当前重要的生产、生活材料之一，其生产过程离不开催化剂的支持，而随着催化剂的更新换代，活性实现了少则几百倍、多则上千倍、万倍的提升，大大提高了聚丙烯的反应速度和生产效率；但由于聚丙烯反应速度的提升及放热过程的加剧，聚丙烯“结块”问题越来越突出，轻者造成系统堵塞、重者造成设备损坏。为了更好改进、解决聚丙烯生产“结块”问题，笔者分别从催化剂使用、静电作用、立构规整性、共聚、物流流动和反应条件等几个方面，深入分析了聚丙烯“结块”的成因，并探索性提出有效的控制措施；以期对切实解决聚丙烯生“结块”问题、促进我国聚丙烯生产工艺水平的提高有所帮助。

1 促进催化剂分散科学化，降低局部热点的聚丙烯结块影响

现代聚丙烯生产所使用的催化剂活性相当高，其在大大提高聚丙烯的反应速度同时，也免除了传统聚丙烯生产工艺中必须要做的脱除催化剂残渣步骤，对提高聚丙烯的生产效率具有重要作用。但高活性催化剂的使用也对其分散提出了更高要求，如果不对其进行科学分散，在聚合发应发生时催化剂周围很容易产生“局部热点”，形成聚丙烯“结块”。实践证明，可以采取以下措施促进催化剂分散科学化；第一，使用白油、凡士林和丙烯等材料对催化剂进行稀释剂；第二，使用振荡器、滚桶器等桶装催化剂浆料进行摇匀；第三，科学控制催化剂的储存温度和压力条件。

2 及时消除静电，减少容器和管道聚丙烯粉末吸附现象发生

聚丙烯粉末表面干燥、吸水性能差，而且电阻率较高，这使得聚丙烯粉末在输送流动过程中极易与管道、容器发生摩擦而产生静电，进而吸附在容器、管道壁上，这些被吸附聚丙烯粉末会继续反应而形成结块，随之发生结块脱落等造成设备、管线的堵塞。该问题可以通过消除静电得到缓解，可以采取的措施主要以下几种；第一，在聚丙烯反应系统内适当加入静电消除剂，达到及时消除聚丙烯粉末所带静电目的；第二，在聚丙烯粉末流动经过、保存设备及排出口加装静电接地及消除装置。

3 在聚丙烯立构规整性上，严格控制无规聚丙烯的含量比例

依据立体结构不同，可以分成三种聚丙烯，分别为等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯；在上述三种聚丙烯中，等规聚丙烯和间规聚丙烯是可以结晶的，而无规聚丙烯则是一种非结晶材料。由于等规、间规聚丙烯的等规度相对较高，结晶能力强，多用来生产对刚性、强度、硬度和耐热变形性要求较高的材料；而无规聚丙烯多用来生产对韧性和低温性能要求较高的材料。而随着无规聚两烯含量的增加，结晶度、熔点、热变形温度等会下降，这时很可能因为物料发粘而出现结块现象，要求应将无规聚丙烯含量控制在6%以下。

4 控制共聚单体含量，避免橡胶相向聚合物微球表面扩展

与丙烯发生共聚的单体使用最多的是乙烯，主要与丙烯发生两类分类，无规共聚反应和抗冲共聚反应。无规共聚反应中聚丙烯结块的原因与前述相同，应将乙烯含量控制在6%以下；对于抗冲共聚反应，其是在两个反应器中进行，一个反应器用来合成均聚物，另一个反应器中则加入乙烯，乙烯与丙烯发生抗冲共聚反应，主要生成无定形橡胶，无定形橡胶会分散在均聚物间，形成一种半结晶物，随着橡胶含量的增加，均聚物微球内的空隙会被橡胶所占据，并且在均聚物空隙后被填满后，会进一步向均聚物微球表面扩展，致均聚物微球表面发粘而形成结块，为此关于橡胶含量控制最好不要超过共聚物产量的30%。

5 控制好聚丙烯物料连续流动，保证生产各环节均匀撤热

聚丙烯生产为典型的放热反应，而且反应是连续进行的，因此需要保证反应热量的连续撤出；对于环管反应器来说，其采用的是夹套水撤热方式；对于气相工艺来说，则是通过丙烯单体将反应热带出，然后再对单体进行撤热。不论是夹套撤热，还是丙烯单体撤热，都要求做到物料连续流动和反应热均匀撤出，否则会因为反应器内聚合物热量不均，形成热点，导致聚丙烯结块。

6 做好温度、压力等聚丙烯生产反应条件调节与控制工作

聚丙烯生产的两个重要条件是压力和温度，而在温度和压力两个聚丙烯生产条件中，又以温度对反应速率的影响最大；因此，调节与控制好聚丙烯的生产反应温度，能够有效防止结块发生。不同生产工艺的最优反应控制温度会有所不同，但普遍在62-80℃之间；鉴于反应系统压力变化情况，可能需要对反应温度进行调整，但应保证反应温度在典型值上下5℃范围内变化，不宜出现温度的大幅波动。

[1]保泽民.聚丙烯生产工艺及影响聚合反应杂质分析[J].化工设计通讯，2017，（04）.

[2]周祚东.HORIZONE工艺聚丙烯装置反应器结块浅析[J].当代化工研究，2016，（04）.