聚丙烯装置闪蒸线粘料原因及解决措施

田金光

（陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司，陕西 延安727406）

某石油化工厂200 kt/a 聚丙烯装置采用国产化第2代环管聚丙烯液相本体工艺，生产聚丙烯均聚产品，由1 条双环管聚合生产线、1 条造粒生产线和3条包装码垛线构成。

该装置自2009 年投产以来，装置运行平稳。但在2019 年4 月份一闪线发生粘料事件，导致装置停工。为积累经验和教训，需对该事件的发生原因进行认真分析，采取的相应的防范措施，并为今后装置运行提供借鉴。

1 存在问题

聚丙烯装置300和500单元流程见图1。

图1 聚丙烯装置300和500单元流程Fig 1 300 and 500 units in polypropylene production process

4 月20 日闪蒸罐D301 底部温度TI302 从86 ℃开始下降（正常温度80～90 ℃），三乙基铝FIC111进料质量流量由4.6 kg/h提高至5.0 kg/h，给电子体进料FIC121 质量流量由0.58 kg/h 提高至0.6 kg/h，界区蒸汽压力由0.35 MPa 提至0.48 MPa，一闪线温度调节阀PV301开度由70%左右开至100%。15:51，D301 底部温度TI302 降至72 ℃，打开PV301跨线、开大现场排凝并进行观察，清理一闪线Y型过滤器和疏水阀未发现有堵塞现象。17:19，D301底部温度TI302 仍继续降低至63 ℃，降低生产负荷，界区蒸汽温度由165 ℃逐步提升至175 ℃，D301 底部温度TI302 仍无变化；22:00 左右，打开一闪冲洗丙烯线FV244，间断冲洗一闪线，D301底部温度TI302 在60～80 ℃波动，D301 下料不畅，D501、干燥罐D502 料位波动频繁，D502 干燥温度TI532 也同时降低，D502 干燥温度在60 ℃左右，D502下料困难，无法正常生产，装置停工。

2 原因分析

事件发生后，停工检查，D301、一闪线内壁均有较多粘料，聚丙烯粘料较聚丙烯粉料等规度低。分析装置近日来AC25粉料等规度和熔体流动速率可知，AC25 等规度自4 月12 日持续下降，熔体流动速率偏大，且波动大。

聚合反应整个过程中，影响等规度的主要因素有主催化剂、给电子体donor、原料中的杂质等。

2.1 主催化剂

所用主催化剂为CS-Ⅱ-B型高效催化剂。该事件发生时所用主催化剂于4 月15 日配制，镁的质量分数为3.22%，至4月20日，未出现主催化剂下降量异常，主催化剂注入泵也未出现异常，主催化剂活性保持在40～45 g/kg，由此可以排除主催化剂在本次事件中的影响。

2.2 温度、压力

预聚合反应器、第1、第2 反应器反应温度、压力、密度、轴功率近期无变化，可以排除温度、压力、密度、轴功率的影响。

2.3 丙烯原料中的杂质

经查相关文献得知，丙烯中微量水、氧、CO、CO2、烯烃、炔烃等能与主催化剂、活化剂发生反应，引起部分活性中心的失活而改变活性中心的性质，对主催化剂活性有明显影响，进而影响聚丙烯等规度。

事件发生时，聚丙烯装置所用丙烯原料均从气分装置直供，近期丙烯原料化验分析结果如表1所示。

表1 丙烯原料分析结果Tab 1 analysis results of polypropylene raw material

由表1可以看出，丙烯原料中常规杂质含量均在正常范围内，但受分析手段所限，其他非常规杂质无法分析。故D301 下料不畅事件中，可以排除丙烯原料中常规杂质的影响，其他非常规杂质的影响无法定论。

2.4 给电子体

所用外给电子体是环氧基硅烷类Donor-C给电子体，化学名环己基甲基二甲氧基硅烷。有研究表明：在丙烯聚合反应中，环氧基硅烷类外给电子体的作用是毒化无规活性中心、活化等规活性中心、促进无规活性中心向等规活性中心转变，从而提高聚合物等规度[1]。在生产低熔体流动速率聚合物时，以Donor-C为外给电子体时具有更敏感的氢调性能，间接影响聚合物熔体流动速率。

该事件发生时，所用给电子体于4 月12 日配制，按照给电子体和白油～1:1 的质量比配制，即一桶给电子体（净重190 kg）和一桶白油（净重175 kg）混合搅拌均匀后使用，当天分析Donor-C的质量分数为46.4%。

4 月20 日和23 日对给电子体含量分析，Donor-C 的质量分数分别为20%和9%。发现给电子体含量异常后，4月24日，重新配制给电子体，8:00分析Donor-C的质量分数为53.8%。

综合以上分析，事件发生过程中，给电子体注入量较正常时偏大较多，由约0.4 g/h 提高至约0.7 g/h，D301 仍旧下料不畅，4 月20 日、23 日给电子体多次分析含量不合格（偏低）现象，可以判断是给电子体含量低致使一闪线粘料、D301 下料不畅事件。

造成给电子体含量低的原因是配制时操作人员未按照规定程序配制，白油正常加入，未加Donor-C且未充分搅拌，导致给电子体储罐D110A中给电子体含量降低。取样分析时，所取样品为储罐底部原来剩余的给电子体，导致无法准确指示该次所配给电子体的含量。

3 应对措施

3.1 恢复生产措施

3.1.1 一闪线粘料处理

装置停工后抢修，D301 堵塞，一闪线拆开后，内壁挂有薄粘料，D301 至F301 管线粉料堵塞，F301 内有大量粉料，二闪线堵塞。对一闪线弯头用火烧处理管内壁粘料，一闪线竖管使用钢丝球来回拉扯，并使用铁丝挂着燃烧的油棉纱顺着管内壁从下至上融化掉管内壁的粘料，用蒸汽掩护操作，待管内壁冷却后，使用内窥镜检查管内壁是否干净，之后使用白布拉扯干净。

3.1.2 重新配制给电子体

4 月27 日，排净给电子体储罐D110A 和计量罐内未用完的给电子体，按照规定程序重新配制新给电子体，重新配制后的给电子体的质量分数为57.6%；并用新配制的给电子体冲洗、置换给电子体计量罐及所经管线。

同时跟踪给电子体AC6 纯度，分别于27 日、28 日、29 日、30 分析给电子体的质量分数分别为51.5%、57.8、53%；标定给电子体P104 流量和冲程（冲程为20%，流量计显示质量流量0.48～0.5 kg/h，使用烧杯盛接0.5 h后称量为0.242 7 kg），均正常，启动P104冲洗P104至D201管线，畅通。

经确认D301、F301 及一闪线清理干净，重新开工，AC25 等规度为96.9%，产品质量合格，装置生产恢复正常。

3.2 预防措施

1）为防止类似事情再次发生，加大给电子体含量监控力度，给电子体分析频次由原来的配制后分析调整为1 次/2 d，当确认给电子体含量不合格时要及时应对并彻底置换给电子体系统，包括储罐、计量罐、管线及液位计等，避免不合格的给电子体再次注入系统。

2）加强职工培训，在配制给电子体时，要严格按照配制流程操作，D110A 搅拌器保持开启状态，外操巡检时要重点检查该搅拌器运行状态。

4 结论

由于给电子体含量低而导致一闪线粘料、D301 下料不畅事件的发生，为防止类似事情再次发生，加大给电子体含量监控力度，同时加大职工培训力度，严格按照配制流程操作。

自2009 年装置投产以来，从未发生过类似事件，在无经验借鉴的情况下，开辟了新颖的处理管线中粘料办法：用中压蒸汽吹扫粘料管线、用钢丝球来回拉扯粘料、使用铁丝挂着燃烧的油棉纱顺着管内壁从下至上融化粘料等，为抢修争取了宝贵时间。