Polonium聚丙烯工艺反应器静电波动原因分析及处理措施

侯树文 马帅

摘 要：公司聚丙烯装置自2016年4月开车以来，反应器静电检测仪检测数据一直处于稳定状态，2018年3月20日在国产主催化剂切换至进口主催化剂的过程中反应器静电出现大幅波动；针对此次反应器静电波动情况，根据静电产生的原理，装置经过对可能产生静电的原理进行分析通过工艺操作调整逐步稳定静电；实践表明反应器流化状态、原料纯度以及催化剂体系是产生静电的主要原因。

关健词：聚丙烯；流化床；静电；组分分析；工艺处理

中煤蒙大能源化工有限公司聚丙烯装置采用的是Unipol聚丙烯工艺，以丙烯为原料，年生产30万吨聚丙烯树脂，可生产各类型的均聚物、无规共聚物、以及抗冲共聚物产品。2018年3月20日反应催化剂由国产催化剂切换至进口催化剂后反应器静电出现较大幅度波动（为正电），静电波动期间反应器壁温及PDS出料正常，未出现影响连续运行问题。静电波动期间，装置根据静电产生原理进行相关分析与操作，于2018年3月27日静电逐渐由1200V降至±100V以内。

1 关于静电

1.1 静电检测方法

中煤蒙大能源化工有限公司聚丙烯装置静电检测采用局部检测方法。静电的局部检测是指在流化床特定区域内设置某种检测装置获取该局部区域的静电特征参数。

1.2 静电的危害

在正常生产中微量的静电对丙烯聚合反应的影响并不十分明显，但反应器静电累计较高时静电就会对反应器产生较大影响。较高的静电会使反应器在短时间内产生大量结片，严重时会导致反应器分布板堵塞，PDS出料线堵塞，反应器爆聚，最终导致聚合反应停车。

1.3 静电控制

对于正常操作的进口催化剂与进口给电子体当在反应器中出现静电活动时，可以通过在流化床底部增加冷凝量来抑制静电活动。通过降低床层温度-露点温度，增加丙烯分压或者降低床层温度来实现，若为杂质引发静电可通过增加T2进料消耗反应器中杂质。

2 静电波动分析

2.1 仪表检查

2018年3月20日静電出现波动后，联系仪表专业进行检查，未查出异常；3月30日，仪表人员现场复查EI-4001-85，现场给定固定值核对中控显示，检查正常，排除仪表原因为静电产生的原因。

2.2 相关组分分析

①丙烯原料分析：通过对静电形成的原理进行分析，分析原料丙烯中可能存在醇类等极性杂质或者O2、H2O，通过对精制后丙烯进行分析，丙烯中极性杂质与O2、H2O含量正常；②循环气组分分析：在静电波动期间分析反应器内可能存在O2或者一些无法分析的极性杂质累计，通过对反应器循环气组分分析，各项分析指标正常；③尾气回收丙烯分析：尾气回收高速泵出口丙烯分析与C-5260塔顶分析正常。

2.3 催化剂体系改变

2018年3月20日上午11：00催化剂由国产催化剂切换至进口催化剂，中午13：00静电出现大幅波动且为正电，通过对筛分分析发现此次使用的进口催化剂筛分情况原来进口催化剂筛分情况存在差异，所以可能存在因催化剂体系改变或者催化剂自身性能原因产生静电。

本次使用的进口催化剂筛分情况与2017年使用的进口催化剂在筛分上存在差异，本次使用的进口进口催化剂筛分10目残留率较高，平均比例接近20%，而2017年使用的进口催化剂10目残留率低于10%。

2.4 换热器检查

为排除换热器泄漏对静电的影响，对工艺介质换热器进行可燃气及COD检查，通过对换热器可燃气及COD检查正常。

2.5 给电子体检查

3月28日装置更换另外一个批次的给电子体并更换给电子体罐静电波动未见明显改观。

2.6 原料N2与H2

装置对N2与H2进行分析，未见异常，聚乙烯装置使用我装置高压N2以及界区H2装置未见静电，排除N2与H2影响。

2.7 反应器内循环气偏流

聚丙烯装置在2016年4月开车以来，反应器循环气一直处于偏流状态，同一高度同一平面360°方向温度检测存在差异。

PDS出料系统M阀泄压时间差异较大，1#、2#对应M阀泄压时间短（7-15S），3#、4#对应M阀泄压时间长（20S），说明反应器冷凝量分布不均匀。检修期间对反应器环形分布器进行检查，环形分布器0°至270°方向较其他方向高处约5°。所以在0°至270°方向反应热量较大，反应较“干”，且静电检测仪在ET-4001-85正位于该处。

2.8 不同催化剂与牌号的切换

自2017年12月25日，装置使用两种国产催化剂及进口催化剂生产L5E89、V30G等牌号产品，装置频繁切换催化剂与牌号，导致反应器内细粉累计。

3 工艺操作调整处理

针对上述工艺分析，装置进行相对应工艺处理。

3.1 原料中杂质排除工艺处理

①C-2008丙烯脱气塔操作：通过增大FV-2008-9排放，增加轻组分气体排放，增大塔顶冷却水阀，增加塔顶分离效果，静电波动未见好转；②切换丙烯干燥床层：3月20日将在用丙烯干燥床层停用，投用再生后丙烯干燥床，静电波动未见好转；③原料N2与H2：切换并再生氮气床层，静电波动未见好转，聚乙烯装置使用我装置高压N2以及界区H2装置未见静电。

3.2 尾气回收系统工艺处理

①打开PV-5229-1排火炬：通过尾气系统PV-5229-1排火炬，加大对轻组分气体排放静电波动未见好转；②加大C-5260塔底排放：FIC-5260-2由300kg/h提高至500kg/h，静电波动未见好转；③隔离尾气回收系统：减少C-5230去反应回收液相，避免杂质经过尾气系统返回至反应器，静电未见好转。

3.3 反应单元工艺处理

①调整AL/SI，增加T2进料：通过增加T2进料来尽量消耗反应器内O2、H2O与极性杂质。静电未见好转；②调整AL/SI比：将SCA进料降至1.8kg/h，观察静电波动未见好转；③提高丙烯分压，增加冷凝量：专利商工艺包解释反应器静电波动可增加增加冷凝量，保证反应器处于“湿”的状态，可抑制静电，反应器一直保持较高的冷凝量，冷凝量最高可达13%wt左右静电整体波动未见好转；④调整气速：降低气速，避免因气速过大造成树脂间摩擦增加，增加静电，缓慢将气速由0.38m/s降至0.37m/s，静电波动未见好转；⑤调整PDS时间：缩短PDS排料时间，增加出料频次，减少带电树脂在反应器内累计，调整后观察，静电波动未见好转；⑥催化剂体系切换：2018年3月27日静电持续波动，装置进行催化剂切换，催化剂由进口催化剂切换为国产催化剂，效果明显，静电逐渐由1200V降至±100V以内且处于平稳状态。

4 结论

①原料丙烯中存在无法检测的杂质可引发静电；②反应器环形分布器偏，导致循环气偏流，在反应器内形成“冷区”与“热区”，静电检测仪位于反应“热区”，“热区”冷凝量较小，粉料与粉料、粉料与器壁之间的摩擦静电较“冷区”大，也是引发静电的原因；③此次使用的进口催化剂筛分情况与以往使用的进口催化剂筛分情况存在差异，且催化剂切换后静电波动出现明显变化，进口催化剂体系性质是引发静电的主要原因；④催化剂国产化在装置长周期使用对反应器的影响还需要进行验证，催化剂频繁切换，反应器粉料的形态随催化剂体系变化而变化，反应器流化状态发生改变，也是引发静电的原因。

参考文献：

[1]董克增.气固流化床中静电对流体力学的影响机制及其调控研究[J].万方数据，2015（6）.

[2]杨军，许杰，陈陆军.UNIPOL气相流化床聚丙烯反应器静电的预防及控制[J].科学管理，2017（4）.