聚丙烯单元设备堵塞原因及其操作改进

张晓阳 王磊 骆浩（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

聚丙烯的使用较为广泛，其市场一直呈现出快速增长的状态，目前，聚丙烯已经几乎替代了聚氯乙烯成为了第三大塑料，在合成树脂方面的领域也变得更加重要。但聚丙烯在生产环节的设备堵塞现象时有发生，这不仅会让聚丙烯生产效率变低，同时过渡料也会变得更多，经济损失是难以估量的。

1 聚丙烯的制作流程

干燥、带有活性的均聚物靠压差通过闪蒸罐进入到共聚反应器R-401 内，与此同时，来自离心式压缩机C-401 的气相单体进入反应器底部，使得反应器内的聚丙烯发生气相单体碰撞，经历流化操作之后把气相单体排出来。安放于共聚反应器底部的特殊孔板可以帮助以上操作不断重复并且向上排气，这就是某种聚丙烯其制作的过程了，同时有一部分气相单体从孔板下面沿切线进如S-401 旋风分离器，进入S-401 的气体通过离心力作用对气体中的细粉进行分离，分离出的细粉通过出料控制阀HV-401会同高压丙烯洗涤塔T-301来的粉料进入脱气过滤器F-301。同时旋风分离器S-401出口线上的气相色谱分析仪控制新鲜单体的加入量。

生产过程中聚合物会出现很多的细粉，如与此匹配的另一台旋风分离器S-502达不到预期的分离效果，循环氮气中夹杂着很多聚合物的细粉，很容易造成闪蒸干燥系统设备和管线的堵塞，每年因为聚合物细粉堵塞的闪蒸干燥系统和设备都需要停工多次来进行清理清洗，这使得装置的消耗增大，而丙烯的损失也很大。旋风分离器如设计结构比例不合理，则无法把氮气中夹杂的聚合物完全的分离开来，而聚合物的细粉如果堵塞到管线和设备，就会使得罗茨风机C-502 的电流变得更高，增加了能耗。细粉在风机壳内极易粘壁，因此风机也经常容易出现问题，增加了检修时间和费用。

2 聚丙烯在制作中可通过一些异常现象提前预判故障

2.1 长时间的连续运行

因整个系统和设备均为24小时连续运行，所以聚丙烯装置经常会出现一些问题。首先是齿轮箱和循环反应器出现很大的振动情况，通过对过程的分析，发现工作人员操作的轴流泵启动以及关闭次数过多，在第二单元的反应器和管线上面停留产生结壁层，检修人员会频繁进行冲洗，但会滞留很多异物残渣，长时间累积则形成块料粘壁难以清理，汽蒸干燥系统工艺操作之后，极大可能会使得下料线管被堵塞。

2.2 电机轴承振动增加

通常情况，反应器内部包括分布板上是不会积料的，但聚丙烯装置在长时间运行中，如发现电机轴承突然出现明显的震动，这时工作人员需要及时的停工，然后进行修理。产生振动主要的原因很是反应器内堆积了很多的粉料，这些粉料很容易被清洗，但如果发现不及时就很容易让振动现象再次发生。因此及时发现以及清洗其中的粉料是极为重要的，。

3 提升操作的优化

3.1 聚丙烯设备组件选择

聚丙烯装置在进行故障测评的过程当中，选用高效载体催化剂的组合流体能够清楚反映出聚合循环当中所运行的设备，这对于聚丙烯设备中最重要的组成部分。国内诸多聚丙烯装置均优先选用有供货使用业绩的可靠厂商，因为这样的供货厂商设计制造的设备及系统组件相对而言比较成熟也更为精密，经过很多相关数据的调研可以标明，这样的系统设备在运行超过十年之后设备仍然可以正常使用并且状态也较为稳定，其故障发生概率偏小，维修的成本也较低，无论是从提高生产效率还是在节约成本方面都是最理想的选择。

3.2 聚丙烯设备堵塞问题

聚丙烯设备本身带有清理堵塞状况的设备与设施，旋风分离器主要功能是用来消除粉末，底部的控制阀其主要目的是为了能够调节系统当中的惰性成分含量，且还可以提供反应器的气相组装的成色谱采出点，关于抗冲产品也需要进行品质的提升，且具有明显的效果。由于反应器的气相有关，因此对于控制旋风分离器的运转方面影响比较大。由于局部的聚合物温度迅速升高，因而会造成堵塞的情况，一般情况下，反应器的出料口以及旋风分离器出口线上的色谱采出点产生堵塞的原因大多都是因流化气不均匀所导致的。而旋风分离器壁上的粉末主要组成成分就是二聚物当中的无定形态的部分，如果清理不妥当或者不够及时就可能出现积聚增多，因此在使用机器的过程中，清理粉末的工作是极为重要的，能够使用以下几方面的解决策略。

首先，抗冲单元在开车之前要进行有效的准备工作，产品的参数要严格控制，对于其质量分数以及催化剂活性在分离后掌握好时间，还需要做到能按照参数设定来操作，需逐级把关，不能有失误。

其次，均聚物进行进入反应器时，下料液位的自动控制阀直角不能过小，且不可以小于30度，并且要经常的使用该阀门。

再次，设备正常运转时，下料液位自动控制阀直角不低于40度。无论是自动控制阀还是手动阀，把粘在器壁上面的粉末尽量的进行清除。在经过优化之后，主要的运行时间将会在原层次上得到很大提升，虽然之前的设备经常会因堵塞的情况导致使用不到半个月就面临停工，但是优化之后的设备内堵塞现象得到了很大改进，且共聚反应器在连续运行的时间上也相对得到比较显著的提升，然而由于干燥器形成的气体循环造成的堵塞停工，却到目前仍然难以解决。

3.3 管制反应压力闪蒸罐D-301出料困难

出料困难的主要原因是由于压力较高造成的，当反应压力变低就会使反应的速率变高，而反应热的消散就相比而言较为困难，反应压力和催化剂所剩下的活性以及聚合物的颗粒所停留的时间还有富有惰性组成含量的关系都是十分微妙的，按照之前的操作可以发现，对反应压力的条件可以整理出以下几方面的顺序。

首先，使用旋风分离器的底部阀门来进行惰性成分的调整，若下料的自动控制阀的直角减小，那么惰性成分的浓度就会增加，且系统的压力就会有所提高，阀门开度减少惰性组成含量会逐渐上升，在使用设备下料的过程当中，自动控制阀必须要保持在一定的高度且不能够完全的关闭。

其次，就是聚合物颗粒停留时间以及反应压力，通过反应器的料位高低来进行一系列的调整，反应器的料位如果增大，那么聚合物停留的时间也会变长，当系统压力降低，则反应器的料位也会因此降低，聚合物颗粒停留的时间就变得更少，那么系统的压力就会获得更大提升，如果以上这些措施反应压力没有达到预期的效果，且系统压力持续不断地上升，就需要立即调节环管反应器的操作数据，尽量提升催化剂剩余的活性。

上述两种方法可以达到相同的结果，均可缩短催化剂在环管内的时间，保持残余的活性用来投入到共聚反应器当中。

4 结语

综上所述，首先在使用聚丙烯的过程当中要不断的提高对设备的管理，让员工能够在岗位上投入更多的热情，进而可延长设备的使用年限，执行严谨的工作纪律，务必做到使用合格的配方来调配母料，使装置单元设备能够安全有效运行。需要注意的是不要在放置添加剂的时候，因不谨慎而掉入其他杂物，还包括在检修设备时也需特别注意这一点。在进行设备故障诊断的时候，工作人员要敏感和严谨，就算从一些复杂的信号以及细微的现象当中都应该可以做到提取关键的信息，且对一些基本的故障也需做到详细清楚并了解问题的所在，有针对性地提出解决的方法。不仅如此还应注意对阀门的把控度，且需要使用高压蒸汽进行清理，解决装置被堵塞的问题应重点把握反应压力和温度，只有这样才可以让产品的质量获得更好提升，与此同时应及时更换掉一些已经无法使用的设备或系统组件，进而提升企业的生产效益。