Innovene聚丙烯工艺有关解决块料问题的研究

邵思远

（中国石化茂名石化聚丙烯车间） 

摘要

Innovene工艺是茂名石化聚丙烯车间新引进的工艺技术，该工艺生产过程中经常存在块料问题影响装置的长周期运行，本文对反应器产品结块问题进行详细分析，通过分析得出相应对策，对改善产品质量、优化工艺结构相关问题进行探讨。

关键词：聚丙烯；气相法；块料

茂名石化20万吨/年气相聚丙烯装置采用INEOS公司的Innovene气相聚丙烯工艺技术，双反应器串联操作，使用接近活塞流模型的卧式搅拌床反应器设计，年操作8000小时。该工艺具有低能耗、高效率、低成本、高自动化程度、工艺流程短、利于开停车及牌号切换等优点，然而，在生产过程中块料的产生影响了装置长周期运行。因此本文对反应结块问题进行分析并列出预防措施及解决方案。

1 Innovene气相聚丙烯工艺技术简介

20世纪70年代，美国Amoco公司开发了卧式搅拌床反应器生产均聚PP^[1]。2000年，英国BP公司收购了Amoco公司股份，将气相法PP和聚乙烯技术统一注册为Innovene技术。该设计接近活塞流模型。气相法工艺产能正在挑战居世界第一位的Spheripol 工艺（本体-气相法组合工艺）^[2]。目前，采用气相法PP生产工艺的主要有Ineos公司的Innovene工艺、Dow公司的Unipol工艺、NTH公司的Novolen工艺、Lyondell basell公司的Spherizone工艺、JPP公司的Horizone工艺以及住友化学公司的Sumitomo工艺等^[3]。

中石化茂名分公司3#PP设计方案包含两个串联操作的反应器，该设计与INEOS的2#PP装置非常相似，有必要在乙烯-丙烯抗冲共聚物（ICP）的生产中采用系列操作，流程简图如图1所示。在这种情况下，通常在第一反应器中生成高熔体流动速率（MFR）的均聚物（HP），并在第二反应器中生成低MFR乙烯-丙烯无规共聚物（RCP）。第二反应器中的“橡胶”段提高了产品的抗冲击性能。

                                                                                   

因有块料存在，引起搅拌轴更频繁摩擦，螺栓头有磨损现象从块料的形状来分析，釜内形成的熔融状块料是中空的，而釜外侧也产生熔融物，因此可能是搅拌轴侧螺栓头与端板存在摩擦造成而产生搅拌轴上这种中空的熔融物。

2.2 第一反应器一区温度波动

在气相法聚丙烯生产工艺中，聚合反应产生的聚合热是通过液体丙烯的汽化来吸收的，第一反应器一区是催化剂的加入区域，同时，第一根急冷液喷嘴离端板有一定的距离，因此，此区域相对其它区域反应要较为剧烈，如果摩擦产生的热不能及时的被带走或传递出去，就容易造成结块。在生产无规共聚物时块料问题较为明显，由于生产无规共聚物时加入乙烯，在同样的负荷下，反应器第一反应区的反应量要高于其他聚合物的反应量，从而恶化了一区的环境，加剧了结块速度。

2.3 料位计的影响

反应釜使用的是核料位计，放射源为钴60，放射源可能存在着计量不准的问题。当测得的料位不准，实际料位偏高，会导致搅拌不均局部过热而使产品结块；料位过低，则会导致催化剂喷洒到搅拌轴上，也会造成结块现象发生。

2.4 原料纯度对聚合反应产生影响

聚合反应与原料丙烯的纯度有很大关系，如果原料丙烯含有杂质较多时，会引起催化剂中毒，这时聚合反应就会产生波动。3#聚丙烯装置的原料来自炼油及裂解丙烯。原料丙烯在聚合前经过精制单元进行脱除杂质的处理工序，以保证聚合丙烯的纯度，如果原料丙烯含有杂质过量，脱除杂质的工序的处理效果就会下降。如果杂志中水含量偏高，会导致在生产过程中，精制单元脱水塔再生频繁，催化剂冲洗三通处结垢，催化剂泵出口压力高，催化剂喷嘴喷洒状态不稳定，反应波动剧烈，反应温度难以控制，局部温度可能会过高，这也可能是导致结块的原因之一。

3 问题分析及对策

3.1 搅拌轴摩擦问题分析及对策

提高工艺控制平稳性，维持负荷稳定，减少压力、温度波动可减少对端板的变形的影响。

3.2 温度波动问题分析及对策

催化剂喷嘴后移，将催化剂喷嘴由D₂切换至D₃催化剂喷嘴，使之更加远离隔板，减少一区的热量，但是会增加催化剂消耗；可以参考增加封头处的丙烯冲洗管线，避免此类问题的再次发生。其次，调整工艺参数，降低第一反应器一区温度的设定，保证生产的情况下，适当降低一区的温度，可有助于减少摩擦热的累积，同时降低第一反应器料位设定值，料位低后，可以防止催化剂停留时间长，生产负荷过高引起的波动。

3.3 料位计问题分析及对策

国外同类装置已经对其使用的放射源进行了更换，采用了半衰期更长的铯137，在探测料位上有更小的误差，效果很好。

3.4 原料杂质问题分析及对策

提高原料丙烯质量，车间与中化分析站定期对原料丙烯质量进行检测，当测量原料中杂质杂质含量较高时，通过合理控制杂质的排放来提高原料丙烯的纯度，其次，降低精制单元脱水塔再生周期来保证原料脱水效果，通过控制原料来减少生产波动。

4 结语

由于Innovene聚丙烯工艺引入茂名石化聚丙烯车间的时间较短，2014年开车初期装置出现了一定的问题，没有完全发挥出该工艺聚合结块易处理、高自动化程度的优势，但在实际生产中，该工艺开停车方便的优点已经凸显出来，并且可以经常切换牌号、试产新兴产品，更好的解决块料问题后，该工艺对开发新产品将有更强地优势。

【责任编辑：小徐】

关键词：聚丙烯；气相法；块料,原料,通用塑料,PP