Unipol聚丙烯工艺聚合反应活性扰因排查及处理

摘要：Unipol聚丙烯工艺是将应用在聚乙烯生产中的气相流化床工艺移用到聚丙烯生产中的工艺。Unipol聚丙烯工艺具有简单、灵活、经济、安全等特点，且不存在事故失控时设备超压危险。同时，Unipol聚丙烯工艺具备60%-110%的生产能力，所以Unipol聚丙烯工艺具有重要的现实使用意义。但在此工艺聚合反应的过程中，其反应活性受到了催化剂自身以及外部介质等因素影响，使丙烯聚合反应发生一系列变化。本文对Unipol聚丙烯工艺聚合反应过程中活性受扰因素进行分析和排查，并总结出具体处理方案。

关键词：Unipol聚丙烯;聚合反应;活性扰因;排查及处理;催化剂

引言：当前，Unipol聚丙烯工艺所应用的主催化剂是高效载体催化剂，助催化剂为三乙基铝、给电子体。Unipol聚丙烯工艺是通过催化剂的活化形成三价钛活性中心，从而引发丙烯的聚合反应。在这一过程中，毒物很可能占据三价钛的活性中心，使催化剂丧失活性，导致聚合活性产生波动。另外，如果反应器床层流化不好，那么就会导致气相丙烯冷凝量波动、C3分压或反应器总压达不到条件等情况的出现，从而使催化剂活性分布不均匀，并使丙烯聚合活性产生波动。因此，我们一定要找到导致聚合活性波动的因素，并找到处理办法，以促进Unipol聚丙烯工艺进一步发展。

1.Unipol聚丙烯聚合活性受干扰的原因

1.1反应原料中很可能带有毒物

像微量氧气、一氧化碳、水分、硫化物、砷磷、醇等这些都是反应原料中可能携带的催化剂毒物。一旦毒物进入反应器中，就会使催化剂活性降低甚至是失去活性，從而使聚丙烯的细粉含量上升，反应器中的静电探测报警[1]，最终导致聚合活性产生波动。若此情况严重，反应器温度波动，将会产生大量片料甚至大块料，导致聚丙烯粉料出料系统堵塞甚至是装置停工。

1.2反应器入口气相丙烯冷凝量波动

Unipol聚丙烯工艺中，丙烯的聚合反应热主要依靠反应器入口的液相丙烯的汽化潜热撤出。所以，反应器入口气相丙烯冷凝量的波动会直接影响反应热撤出，从而使反应器散热不稳定，致使床层温度产生波动，最终影响整个聚合反应平稳进行。

1.3床层流化不均

导致床层流化不均主要有两个因素，一个是循环的气速过大或者过小，使气速与床重匹配效果差，最终导致床层流化不均。另一个是反应器中产生了片料或者块料。这些片料和块料基本存在于催化剂注入管附近，从而使催化剂附着在片料或块料上，并且片料或块料因重力作用下脱落并击碎，使附着在片料或块料里的催化剂瞬间释放，使催化剂活性突然升高，并引起剧烈反应。

1.4反应器的床层温度波动

丙烯的聚合反应需要在一定的温度下进行，不管是哪一种催化剂，对温度变化都极其敏感。如果反应器的床层温度产生波动，就会影响催化剂的定向性，从而导致产品不合格。同时，反应器中的静电也会产生波动，使反应器中出现块料或者片料。

1.5活化剂（三乙己铝T2）和调节剂（SCA）的加入量不稳

如果活化剂（T2）的加入量不稳定，就会使催化剂还原反应不充分或者反应过度，从而影响了催化剂的单耗，并且影响产品的质量和装置的能耗。另外，如果调节剂（SCA）的加入量不稳定，很可能会有低等粘料产出，导致反应器堵塞，并对后续设备产生影响。

1.6反应器总压或C3分压不稳定

首先，反应器的总压不稳定会导致丙烯聚合反应热的撤出不平稳，并影响床层温度，从而导致聚合反应不能平稳进行。其次，在反应器的温度一定的情况下，C3分压与反应活性成正比关系。因此，如果C3分压低，那么反应活性就会降低。

2聚丙烯聚合反应中存在的问题

反应活性的波动从根本上来说，可以分为催化剂毒物的影响和反应器床层流化不好。如果这两个问题不能够得到很好的解决[2]，那么将会导致反应器出现结片料或者块料的现象，同时严重影响产能以及产出品质量。

2.1原料携带毒物的问题。原料携带的毒物含量直接影响催化剂的失活程度，如果原料携带的毒物过多，那么催化剂就会立即失去活性。催化剂活性与催化剂的单耗成反比关系，一旦时间过长，就会导致聚丙烯细粉增多、反应器床温波动等一系列不正常工况。因此，我们要找到毒物的具体来源（可通过工艺手段进行分析调整），以更具针对性的解决问题。

2.2反应器床层流化的问题。如果反应器床层流化不好就会引起聚合活性的波动。具体表现有细分含量过多、静电含量波动大、PDS出料效率下降等。因此，一旦反应器床层流化不好就说明反应器内工况恶劣。为此，我们要对聚合反应活性波动是否由反应器床层流化不好所引起这一问题进行准确判断。

3 Unipol聚丙烯聚合活性扰因处理

3.1针对毒物问题的处理方法

如果发生催化剂失活的情况，我们首先要沟通上游装置，对丙烯、乙烯、氢气、氮气等杂质是否超标进行排查。其次，我们要对进入反应器的各物料逐一排查。在找到毒物来源之前，我们可以采取相应措施暂时降低进入反应器的原料毒物对丙烯聚合反应产生的负面影响[3]。具体措施如下：加大丙烯精制环节的轻组分排放量，以脱除丙烯的轻组分毒物;加大反应器排放量，减少反应器中毒物累积;加大TEAL数量，以和毒物进行反应;将协助气输送装置设置为循环气;将回收系统切换至火炬模式，防止毒物累积在回收系统内。

在采取相应措施使反应活性暂时恢复的同时，一定要及时找到毒物来源。针对新鲜丙烯原料问题，可以将丙烯脱气塔塔顶轻组分排放全开;应用丙烯备用干燥塔;先停用丙烯脱硫塔，改用旁路流程，再生后切换回脱硫塔;切换丙烯罐。针对回收丙烯问题，我们可以将回收塔侧线出料改至全回流;针对回收液相丙烯问题，可以在进新鲜丙烯的管线前采用双阀隔离，并放火炬;针对氮气问题可以采用切断进入反应器的高压精制氮气方法进行紧急处理;若因氢气导致聚合活性波动，可以切换成钢瓶车供给;针对催化剂问题可以使用备用催化剂系统;针对SCA系统在加料时混入空气，可以在SCA备用罐鼓泡30分钟后进行切换。同时，一旦发现因氮气、丙烯等用量过大导致催化剂失活，我们就要及时对氮气和丙烯等进料进行排查。

3.2针对反应器流化问题的处理方法

如果导致反应活性波动的原因是反应器流化不好，那么就要根据实际情况做出调整。首先要使反应器在深度冷凝模式下运行，密且监控PDS出料，并加强采样，观察反应器中是否有结块或者结片情况，同时适当调整反应器总压、反应温度、循环气压缩机入口导叶开度等参数来调节反应器循环的气速[4]。如果发生反应器飞温的情况，可以在其温度超过75℃时进行一次60S迷你杀死。另外，反应器的色谱分析仪不准确，就要及时将备套切换进来，并对分析仪表进行校正。

结语：综上所述，保障Unipol聚丙烯工艺聚合反应活性不仅可以提高反应装置运行的稳定性和安全性，而且还可以提高产品的质量和数量。因此，在实际生产中，一定要对影响聚合反应活性的因素进行严格的监控，及时找到问题所在，并对问题进行适当处理，从而为装置的安稳长满优运行提供保障。

参考文献：

[1]靳旭东.Unipol聚丙烯工艺聚合反应活性扰因排查及处理[J].中文信息，2018，（10）：234-235. DOI：10.3969/j.issn.1003-9082.2018.10.203.

[2]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，2017，43（04）：155+168.

[3]张鑫方，莫力根.聚丙烯生产工艺及影响聚合反应的杂质分析[J].化工管理，2017（05）：54.

[4]李戎，朱江.聚丙烯生产工艺及影响聚合反应杂质分析[J].化学工程与装备，2012（08）：40-42.

作者简介：

胡刚（1985年10月—）男，本科，现任职称：工程师，现就职于中国石油广东石化公司，主要从事聚丙烯装置设计、建设、生产运行、技术改造等相关工作。