环管聚丙烯装置生产中细粉产生

摘 要：本文主要详细论述了环管聚丙烯装置中产生细粉的原因，有针对性的提出一些优化操作环节和改进工艺流程的办法，以期为今后使用环管聚丙烯装置提供有意义的参考。

关键词：聚丙烯 细粉 产生原因 影响 对策

一、前言

提高环管聚丙烯装置的使用效率和质量是工业生产中的重点工作之一，而面对细粉的产生，工业生产领域更应该重视如何来防治细粉的出现，从而避免生产过程受到影响。

二、细粉产生的原因

1.催化剂粒径分布不均匀

聚合物颗粒的形成可以看作是催化剂粒子的复制和放大过程，见图1。聚合反应过程中，颗粒形态并没有大的改变，即球形催化剂复制生成球形颗粒产品，粉状催化剂复制生成细粉产品。因此，当催化剂本身的细粉含量较多时，其生产出来的聚丙烯粉料中细粉含量也会较多。另外，对于颗粒偏大的催化剂，其机械性能会有所降低，在配置、反应及输送过程中易发生碎裂而产生细粉。

生产投用前，造成催化剂粒径分布不均匀有两个方面原因：

1.1生产出来的球形催化剂颗粒本身粒径大小不尽相同；

1.2强烈的物理振荡作用（如储运和加料时）会造成催化剂颗粒之间相互摩擦碰撞而导致催化剂颗粒破碎形成催化剂细粉。

图1催化剂颗粒破碎及聚合物颗粒成长示意图

2.催化剂配制不均匀

催化剂配制不均匀会发生催化剂颗粒沉降或浓度不均匀现象，导致在预聚合和聚合阶段，因反应强度大小不均而造成大量细粉的产生。造成催化剂配制不均匀有以下原因：

2.1吊装、拆卸催化剂桶时有空气进入桶内，使部分催化剂失活；

2.2催化剂桶向催化剂分散罐D106下料时速度过快，催化剂颗粒不能很好分散；

2.3催化剂在D106内搅拌时间不够，恒温时间不够，造成颗粒浓度不均；

2.4催化剂在D106内搅拌时间过长，催化剂颗粒因相互摩擦而破碎；

2.5向催化剂注入器D108A/B充料时，倒料的次数不够；

2.6在催化剂预接触罐D201内停留时间过短，催化剂未充分活化。

3.三乙基铝用量不当

主催化剂与助催化剂三乙基铝（TEAL）发生络合反应之后才会对丙烯聚合反应有催化作用。TEAL的用量存在一个最佳值，过多或过少都不能使主催化剂达到最佳活性，这样不仅影响催化剂的收率，对产品的粒径分布也有一定影响。对于同一种催化剂来说，产生细粉的量与催化剂的收率成反比。当系统状态稳定时，TEAL用量小于或大于最佳值都会降低催化剂的收率，对于每一颗催化剂粒子来说，直接的影响是链增长的机率降低，由此导致聚合物细粉量的增加。

4.环管反应器出口没加或少加失活剂

环管反应器R202出口没有加入失活剂或加入量不足，易造成活性中心后移。在环管中未反应完全的活性中心在大闪蒸线中继续反应。大闪蒸线内部压力较低，在这种条件下易生成小分子聚合物，再加上大闪蒸线中丙烯闪蒸汽化造成颗粒破碎而生成细粉。大环管反应器与闪蒸系统的压差越大，破碎越多，细粉也就越多。

5.聚合反应速率过快

反应速率过快、反应过于剧烈的情况下，聚合反应会短时间内放出大量的热，而参与反应的颗粒导热性较差，内部的反应热来不及传递至颗粒表面，造成内部丙烯汽化而使颗粒破裂、崩碎，从而产生细粉。

6.预聚合程度不当

Spheripol双环管工艺中，先将催化剂引入预聚反应器R200内进行预聚合，反应温度控制在18～20℃。预聚合的目的是使催化剂表面形成厚薄适中的保护膜，以提高催化剂颗粒的机械强度。这样既减少了催化剂在环管内因高速流动碰撞而破碎的情况，也减缓了单体向催化剂颗粒内部的扩散速率，降低了单体在颗粒内部的反应速率，避免催化剂颗粒在突遇高温（R201温度控制在70℃）的情况下剧烈反应而崩裂。

预聚合程度不足，催化剂表面聚合物层太薄，则起不到保护作用；预聚合程度过高，催化剂表面包裹的聚合物层太厚，则会在温度的大幅变化的情况下导致颗粒内部应力无法消除、无法及时撤出反应热而造成颗粒崩裂形成细粉。

7.环管反应器内流体力学性质的影响

在一定的循环比条件下可认为环管反应器R201、R202内的物料进行全混流运动，即从R200进入R201、R202的催化剂颗粒在管内具有一定的反应停留时间分布，因此不可避免地出现单个催化剂收率的差异，从而形成符合一定分布规律的聚合物颗粒及细粉。

三、解决细粉过多的措施

1.妥善处理催化剂

在处理催化剂时，严格按规定搬运，不能粗野处理，要轻放。在配制时，不能使用振荡器敲击，要让其慢慢倒人配制罐内。

2.使用新方法配制催化剂

催化剂配制的新方法是：先把油加到配制罐，启动搅拌，缓慢地倒人催化剂，搅拌均匀后加脂。由于油粘度低，对催化剂具有更好的分散性，使催化剂分散更均匀，避免了催化剂堆积成团，在搅拌器作用下互相摩擦造成破碎。用此方法配制催化剂，发现生产出来的聚合物球状完好，产生的细粉较少。

3.提高予聚合反应程度

降低予聚合反应器丙烯进料，增加催化剂停留时间可以使催化剂被聚合物包封得更好，避免催化剂在环管反应器中反应过快造成破碎形成细粉。予聚合反应器丙烯进料量原设定为3000kg/h。当予聚合丙烯进料量从3000kg/h降至1800kg/h时，产品颗粒完好，细粉大幅度减少。

4.严格控制丙烯原料质量

当丙烯中毒物如H2O、CO等含址量过高时，毒害了催化剂，降低了催化剂收率，其复制的聚合物颗粒小，生成细粉。

四、结束语

环管聚丙烯生产中细粉虽然是不可能全部都避免，但是，只要优选催化剂，同时，不断修正工艺和系统，就可以大大降低细粉的出现。所以，在生产中，要优化催化剂配比和聚合反应条件、加强对反应后处理系统的操作控制，保证装置的稳定、高效运行。

参考文献

[1]刘自良.聚丙烯细粉产生的原因影响及措施[J].石油化工应用，2009，01.

[2]周浪屿.聚丙烯装置细粉产生的原因分析[J].化工生产与技术，2010，02.