2024年4月27日发(作者：闫骏伟)
74
内蒙古石油化工
2012年第8期
X
聚丙烯装置产生细粉的原因分析及改善措施
乔建平
(呼和浩特石化公司第三联合车间,内蒙古呼和浩特 010010)
摘 要:针对Spheripol工艺聚丙烯生产过程中易出现的细粉较多现象,分析了细粉产生的主要原
因,提出了相应的改善措施。
关键词:聚丙烯细粉;原因;措施
+
中图分类号:TQ325.14 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0074—03
目前液相本体法生产聚丙烯已被广泛采用。我
国在消化吸收引进技术的基础上,积极推进企业的
技术改造和技术进步,加快“三剂”国产化的步伐,特
别是在催化剂国产化方面取得了重大突破,先后研
制出液相本体PP专用的N系列、DQ系列等高效
催化剂。这些催化剂不仅价格低,在性能上也达到或
超过了国外同类产品。但是,在生产应用时也出现了
聚合物粒径分布不均匀和细粉含量高的现象,给生
产带来一定影响。
呼和浩特石化公司聚丙烯装置所采用
Basell
公
司的“
Spheripol
”工艺也是液相本体聚合法之一。为
了本装置建成后的安稳运行,对产生细粉含量高的
原因有必要进行全面分析。本文结合同行业其它装
置生产实践与记录分析,论述了细粉对生产的影响,
对形成细粉的原因进行了分析,并对如何减少生产
细粉进行了探讨。
1 工艺流程简介
呼石化聚丙烯装置主要由原料精制、催化剂制
备、预聚合及聚合反应、聚合物闪蒸丙烯回收、汽蒸
干燥、挤压造粒等单元组成。
装置工艺流程见图1。
PP装置工艺流程示意图
D
201催化剂预接触罐;
R
200预聚合反应器;
R
201聚合反应器;
D
301闪蒸罐
T
301高压丙烯洗涤塔:
E
303
T
301再沸器;
X
收稿日期:2012-02-03
F301袋式过滤器;T302低压丙烯洗涤塔
PK301循环丙烯压缩机;D501汽蒸罐;S501
旋风分离器;T501汽蒸罐洗涤塔
PK501尾气压缩机;D502干燥器;T502干燥
器洗涤塔;C502N
2
循环压缩机;
E503N
2
加热器;PK801粉料风送系统。
2 细粉对国内同类装置生产造成的影响
2.1 细粉对反应系统的影响
细粉由高压丙烯洗涤塔进入高压循环丙烯冷却
器-高压丙烯洗涤塔回流泵-丙烯进料罐-丙烯进
料泵-预聚合进料冷却器聚合丙烯汽化器环管冲
洗丙烯,影响环管进料系统的换热效果,进而影响环
管的压力控制和小环的温度控制。国内同类多套装
置曾多次因细粉影响预聚合丙烯冷却器的换热效果
而停工进行清理。
2.2 对分离回收系统的影响
细粉进人高压丙烯洗涤塔,容易造成高压丙烯
洗涤塔塔底再沸器管程和小闪线堵塞;另外细粉通
过汽蒸洗涤塔进入高压丙烯洗涤塔塔底再沸器的壳
层热水系统,影响高压丙烯洗涤塔塔底再沸器的换
热,进而影响高压丙烯洗涤塔的平稳操作。另外细粉
进入循环丙烯压缩机,影响压缩机的运行导致丙烯
气不能回收而放火炬。
2.3 对聚合物汽蒸干燥单元的影响
聚合物进入汽蒸罐通过蒸汽杀死残余催化剂活
性,蒸汽由汽蒸罐顶部经旋风分离器分离出夹带的
聚丙烯粉末,然后进入洗涤塔洗去细粉。细粉较多
时,会造成洗涤效果不好,汽蒸洗涤塔回流泵入口滤
网堵塞,严重时造成进入高压丙烯洗涤塔塔底再沸
器的水质差,影响再沸效果,进而造成高压丙烯洗涤
塔运行波动。
汽蒸后的聚合物进入干燥器中,形成流化床利
用热氮连续循环干燥。干燥后的热氮经干燥器顶部
的旋风分离器分离除去氮气中的粉末,进入干燥洗
涤塔洗去夹带的粉末,然后通过氮气循环压缩机压
2012年第8期
乔建平 聚丙烯装置产生细粉的原因分析及改善措施
缩氮气换热器换热后循环利用。但由于细粉较多,洗
涤后的氮气仍会含有细粉,堵塞氮气循环压缩机入
口滤网。而且细粉会进入循环氮气换热器中,由于循
环氮气换热器为翅片式换热器,时间长了细粉会附
着在翅片上,严重影响换热效果,造成热氮温度达不
到工艺要求,最终造成聚丙烯粉料含水量高,进而影
响到挤压造粒机的正常运行。对产品质量产生严重
影响,带水使粒料气泡多颜色发白,拉膜时破膜、断
膜,下游用户无法正常生产。
2.4 对环境和效益的影响
不同等规指数的颗粒分布
熔体流动速率/
g*(10min)
3.0
3.0
3.0
3.0
-1
75
等规度指数
%
94.5
95.5
96.5
97.5
粉料颗粒分布%
>200%目20目40目60目80目200目
52.5
50.7
49.3
45.1
21.5
22.3
31.3
39.0
24.4
24.5
16.4
12.6
1.3
1.7
2.2
2.6
0.58
0.75
0.7
0.95
0.02
0.05
0.10
0.15
3.3 铝/钛(摩尔比,下同)的影响
在
PP
生产过程中,一般比较重视铝/硅的调
根据各装置数据,平均每天从汽蒸洗涤塔、干燥
洗涤塔均可洗涤出一定量的细粉,大大增加了丙烯
物耗,严重时可造成下水系统堵塞,并影响到污水系
统。而且由于细粉的产生可造成阀门、管线堵塞或设
备故障,轻则需要切换清理,重则装置停车,影响到
装置的长周期稳定运行。
3 原因分析
聚丙烯细粉产生的原因很复杂,主要影响因素
如下所示:
3.1 催化剂本身结构和性质因素
Spheripol
工艺使用的是第四代高效载体催化
剂,由主体TiC1
4
、载体MgCl
2
和内给电子体组成,这
种催化剂呈球状。聚合物是在多孔催化剂颗粒的内
外表面生成的,数量不断增加的聚合物压迫催化剂
孔道,造成催化剂颗粒的破碎。由于高分子链的缠
结,破碎的催化剂次级粒子一般不会分离出母体。热
质传递一般在微观(次级)颗粒和宏观颗粒两个层次
上进行。微观颗粒是由催化剂颗粒和聚合物组成,宏
观颗粒是由众多的微观颗粒聚集而成。于是,该颗粒
聚集体和催化剂颗粒有复制关系,包括形状复制和
尺寸分布方面的复制。
催化剂的破碎和聚合物颗粒的生长示意图
催化剂破碎过程与催化剂颗粒的机械强度有
关,催化剂颗粒的机械强度受内给电子体、载体空隙
特征、活性中心
Ti
的分布以及活性的影响,这些因
素归根到底是受催化剂的配方和制备方法的影响。
此外当催化剂在处理、配制和反应过程中破碎时,其
复制生成聚合物直径就很小,成为细粉。
3.2 给电子体用量的影响
从表可以看出等规指数从低到高,细粉的含量
会增加,在相同的活化剂用量和催化剂的情况下,活
性中心浓度相同,氢气浓度越大(相同的熔体流动速
率,等规指数越高,氢气用量越大),增加了链终止的
机率,生成的细粉就多。
整。通过改变给电子体的加入量来调节反应器的铝
/硅,以达到控制
PP
等规指数的目的。实际上,催化
剂的铝/钛对催化剂的活性以及形成产品的特性也
有较大的影响。因为主催化剂是与烷基铝发生络合
反应后才对丙烯聚合有催化作用。如果铝/钛控制不
当,主催化剂的活性金属将不能得到充分的利用,不
仅影响了催化剂的收率,同时对PP产品的粒径分
布也有一定影响。使用同一种主催化剂改变烷基铝
的加入量,生产的聚合物表观密度会发生变化。对于
一个反应系统,并不是铝/钛越高越好,而是有一个
最佳值。即主催化剂浓度不变,改变烷基铝的加入
量,催化剂收率最高时的铝/钛为最佳值。该最佳值
随系统中杂质含量的变化而变化,杂质含量上升该
值增大。当系统状态稳定时,铝/钛大于或小于最佳
值都会降低催化剂的收率。在实际生产时,往往只
注重给电子体进料量的调整,以控制产品的等规指
数。忽视了催化剂铝/钛的控制,催化剂的活性没得
到充分利用,从而也间接影响了聚合物的粒径分布。
铝/钛与催化剂收率(N型催化剂)
铝/钛50300
收率/(kg/k
-1
)2
3.4 预聚合反应程度的影响
据资料显示,MgC1
2
载体型催化剂的聚合速率
常常在60～70℃呈现最大值,而后随温度衰减。所
以,以MgC1
2
为载体的四氯化钛催化剂,不能直接
进入温度为70℃的环管反应器,大量的催化剂颗粒
在粒子成长过程中,由于温度的突然上升和剧烈反
应,催化剂颗粒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碎,破坏了催化剂
的结构,产生大量的细粉。
Spheripol工艺采用预聚合控制初期反应,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,避免催化剂在突遇
高温(一环反应温度控制在70℃)的情况下剧烈反应
而破碎。预聚合程度不足,催化剂表面聚合物太薄,
则起不到保护作用;而预聚合程度过高,催化剂表面
包裹的聚合物太厚,则会在温度的大幅变化下导致
内应力无法抵消、无法撤出反应热而造成热崩溃形
76
内蒙古石油化工
2012年第8期
预聚合丙烯进料量降低前后产品筛分比较
丙烯流量/
kg
·
n
-1
成细粉。预聚合程度受活性中心的活化程度、丙烯进
料量、反应停留时间、预聚合温度等因素影响。
3.5 环管反应器及闪蒸的影响
环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,流体
流速达7
m
/
s
。聚合物颗粒间以及聚合物与轴流泵和
环管内壁不停的碰撞摩擦也会导致颗粒破碎形成细
粉。
聚合物浆料进入闪蒸线之后,压力发生变化,聚
合物与闪蒸线发生摩擦易造成聚合物破碎,形成细
粉。压差越大,破碎越多,细粉越多。
3.6 丙烯原料质量差
等规度
%
94.5
95.5
8目
粉料颗粒分布%
20目40目60目100目100目
1.51
0.01
0.3
0
0.09
0.06
3000
1500
5.1585.597.36
4.4386.159.41
提高预聚合反应温度可使丙烯在预聚合反应器
内停留时间不变的情况下,获得更深的预聚合程度。
从下表可以看出,提高预聚反应温度,细粉含量明显
减少。
预聚合温度粉料颗粒分布%
丙烯中杂质如水、一氧化碳是PP催化剂的毒
物,当丙烯中杂质含量高时,会造成催化剂收率降
低,复制生成的聚合物颗粒直径很小,形成细粉。
4 改善措施
4.1 选用高效催化剂
选择颗粒规整且分布窄、载体具有一定机械强
度、活性中心分布均匀的催化剂,才能减少因催化剂
颗粒形态造成聚合产物粒径分布过宽的几率。
4.2 改进催化剂的制备
改善催化剂使用性能的关键是控制好制备环
节,实际上催化剂制备以后其基本性能就已经确定,
使用过程的条件变化对催化剂性能的影响并不是十
分显著。因此,控制好催化剂制备和配制是非常关键
的。
4.3 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。
4.4 合理控制三乙基铝和给电子体的流量
收率最高时的三乙基铝流量为最佳流量,在保
证产品质量合格的情况下,将等规控制在质量指标
下限。
4.5 提高预聚合反应程度,调整预聚操作
预聚是催化剂活化的一个重要工序,是决定催
化剂活性的一个重要步骤。预聚过程的控制条件对
催化剂的使用性能有显著的影响。
降低预聚合反应器的丙烯进料,可增加催化剂
的停留时间,提高预聚合反应程度以使催化剂被聚
合物包封的更好,避免催化剂在环管反应器中反应
过快造成破碎而形成较多细粉。如某厂聚丙烯装置
预聚合反应器丙烯进料量原设定为3000
kg
/
h
,经过
设计改造,将进料量降为1500
kg
/
h
。为了避免因流
量降低而造成在线混合器发生堵塞的问题,将进料
管线的管径由3/4〃缩小为1/2〃,以提高流速。改造
后,催化剂在预聚合反应器中的停留时间由原来的
4
min
延长至7
min
,提高了催化剂的反应活性,降低
了细粉量。分析结果如下表。
℃8目20目40目60目100目>100目
17.56.7386.365.780.580.390.16
18.55.8783.829.450.490.270.1
19.56.2384.878.350.340.150.06
20.53.8788.297.390.230.070.05
4.6 稳定聚合反应操作
在装置高负荷生产时由于浆液密度控制在较高
的范围和环管内浆料的高速运动,聚合物容易因摩
擦碰撞而破碎形成细粉。因此,需要控制环管浆料密
度、丙烯进料量在合适的范围,同时稳定操作,避免
升降负荷对反应器操作状态的冲击。
保证原料丙烯的质量
4.7 严格控制丙烯原料质量
当丙烯中毒物如H
2
O,CO等含量过高时,毒害
了催化剂,降低了催化剂收率,其复制的聚合物颗粒
小易生成细粉。
4.8 控制好高压丙烯洗涤塔的压力
高压丙烯洗涤塔的压力既要考虑循环丙烯压缩
机的出口压力不能高报,大环的出料良好而不能设
定太高,又要考虑与大环反应器的压差不能太大而
使PP粉料在流动的过程中产生破碎。
5 结束语
在
Spheripol
工艺中,细粉过多不仅会造成物耗
的增加,而且会引起工艺系统的堵塞,降低设备的使
用寿命,影响装置的长周期运行。通过优化工艺参数
和进行技术改造可以有效地控制细粉对装置的影
响,但如果要完全消除细粉的影响,必须依赖于催化
剂本身的性能改善。在环管法
PP
生产过程中,
PP
细
粉给生产带来了很大的影响。细粉太多会引起工艺
系统的堵塞和设备使用寿命的降低,影响装置的长
周期运转。通过优化工艺参数和进行技术改造可有
效地控制细粉对装置生产的影响,这对于本装置的
稳定生产同样很重要。
[参考文献]
[1] 洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术.北京:
中国石化出版社,2002.
[2] 张文,李峰.
PP
装置产生细粉的原因及改善措
施[
J
].合成树脂及塑料,2008,25(3).
2024年4月27日发(作者：闫骏伟)
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X
聚丙烯装置产生细粉的原因分析及改善措施
乔建平
(呼和浩特石化公司第三联合车间,内蒙古呼和浩特 010010)
摘 要:针对Spheripol工艺聚丙烯生产过程中易出现的细粉较多现象,分析了细粉产生的主要原
因,提出了相应的改善措施。
关键词:聚丙烯细粉;原因;措施
+
中图分类号:TQ325.14 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0074—03
目前液相本体法生产聚丙烯已被广泛采用。我
国在消化吸收引进技术的基础上,积极推进企业的
技术改造和技术进步,加快“三剂”国产化的步伐,特
别是在催化剂国产化方面取得了重大突破,先后研
制出液相本体PP专用的N系列、DQ系列等高效
催化剂。这些催化剂不仅价格低,在性能上也达到或
超过了国外同类产品。但是,在生产应用时也出现了
聚合物粒径分布不均匀和细粉含量高的现象,给生
产带来一定影响。
呼和浩特石化公司聚丙烯装置所采用
Basell
公
司的“
Spheripol
”工艺也是液相本体聚合法之一。为
了本装置建成后的安稳运行,对产生细粉含量高的
原因有必要进行全面分析。本文结合同行业其它装
置生产实践与记录分析,论述了细粉对生产的影响,
对形成细粉的原因进行了分析,并对如何减少生产
细粉进行了探讨。
1 工艺流程简介
呼石化聚丙烯装置主要由原料精制、催化剂制
备、预聚合及聚合反应、聚合物闪蒸丙烯回收、汽蒸
干燥、挤压造粒等单元组成。
装置工艺流程见图1。
PP装置工艺流程示意图
D
201催化剂预接触罐;
R
200预聚合反应器;
R
201聚合反应器;
D
301闪蒸罐
T
301高压丙烯洗涤塔:
E
303
T
301再沸器;
X
收稿日期:2012-02-03
F301袋式过滤器;T302低压丙烯洗涤塔
PK301循环丙烯压缩机;D501汽蒸罐;S501
旋风分离器;T501汽蒸罐洗涤塔
PK501尾气压缩机;D502干燥器;T502干燥
器洗涤塔;C502N
2
循环压缩机;
E503N
2
加热器;PK801粉料风送系统。
2 细粉对国内同类装置生产造成的影响
2.1 细粉对反应系统的影响
细粉由高压丙烯洗涤塔进入高压循环丙烯冷却
器-高压丙烯洗涤塔回流泵-丙烯进料罐-丙烯进
料泵-预聚合进料冷却器聚合丙烯汽化器环管冲
洗丙烯,影响环管进料系统的换热效果,进而影响环
管的压力控制和小环的温度控制。国内同类多套装
置曾多次因细粉影响预聚合丙烯冷却器的换热效果
而停工进行清理。
2.2 对分离回收系统的影响
细粉进人高压丙烯洗涤塔,容易造成高压丙烯
洗涤塔塔底再沸器管程和小闪线堵塞;另外细粉通
过汽蒸洗涤塔进入高压丙烯洗涤塔塔底再沸器的壳
层热水系统,影响高压丙烯洗涤塔塔底再沸器的换
热,进而影响高压丙烯洗涤塔的平稳操作。另外细粉
进入循环丙烯压缩机,影响压缩机的运行导致丙烯
气不能回收而放火炬。
2.3 对聚合物汽蒸干燥单元的影响
聚合物进入汽蒸罐通过蒸汽杀死残余催化剂活
性,蒸汽由汽蒸罐顶部经旋风分离器分离出夹带的
聚丙烯粉末,然后进入洗涤塔洗去细粉。细粉较多
时,会造成洗涤效果不好,汽蒸洗涤塔回流泵入口滤
网堵塞,严重时造成进入高压丙烯洗涤塔塔底再沸
器的水质差,影响再沸效果,进而造成高压丙烯洗涤
塔运行波动。
汽蒸后的聚合物进入干燥器中,形成流化床利
用热氮连续循环干燥。干燥后的热氮经干燥器顶部
的旋风分离器分离除去氮气中的粉末,进入干燥洗
涤塔洗去夹带的粉末,然后通过氮气循环压缩机压
2012年第8期
乔建平 聚丙烯装置产生细粉的原因分析及改善措施
缩氮气换热器换热后循环利用。但由于细粉较多,洗
涤后的氮气仍会含有细粉,堵塞氮气循环压缩机入
口滤网。而且细粉会进入循环氮气换热器中,由于循
环氮气换热器为翅片式换热器,时间长了细粉会附
着在翅片上,严重影响换热效果,造成热氮温度达不
到工艺要求,最终造成聚丙烯粉料含水量高,进而影
响到挤压造粒机的正常运行。对产品质量产生严重
影响,带水使粒料气泡多颜色发白,拉膜时破膜、断
膜,下游用户无法正常生产。
2.4 对环境和效益的影响
不同等规指数的颗粒分布
熔体流动速率/
g*(10min)
3.0
3.0
3.0
3.0
-1
75
等规度指数
%
94.5
95.5
96.5
97.5
粉料颗粒分布%
>200%目20目40目60目80目200目
52.5
50.7
49.3
45.1
21.5
22.3
31.3
39.0
24.4
24.5
16.4
12.6
1.3
1.7
2.2
2.6
0.58
0.75
0.7
0.95
0.02
0.05
0.10
0.15
3.3 铝/钛(摩尔比,下同)的影响
在
PP
生产过程中,一般比较重视铝/硅的调
根据各装置数据,平均每天从汽蒸洗涤塔、干燥
洗涤塔均可洗涤出一定量的细粉,大大增加了丙烯
物耗,严重时可造成下水系统堵塞,并影响到污水系
统。而且由于细粉的产生可造成阀门、管线堵塞或设
备故障,轻则需要切换清理,重则装置停车,影响到
装置的长周期稳定运行。
3 原因分析
聚丙烯细粉产生的原因很复杂,主要影响因素
如下所示:
3.1 催化剂本身结构和性质因素
Spheripol
工艺使用的是第四代高效载体催化
剂,由主体TiC1
4
、载体MgCl
2
和内给电子体组成,这
种催化剂呈球状。聚合物是在多孔催化剂颗粒的内
外表面生成的,数量不断增加的聚合物压迫催化剂
孔道,造成催化剂颗粒的破碎。由于高分子链的缠
结,破碎的催化剂次级粒子一般不会分离出母体。热
质传递一般在微观(次级)颗粒和宏观颗粒两个层次
上进行。微观颗粒是由催化剂颗粒和聚合物组成,宏
观颗粒是由众多的微观颗粒聚集而成。于是,该颗粒
聚集体和催化剂颗粒有复制关系,包括形状复制和
尺寸分布方面的复制。
催化剂的破碎和聚合物颗粒的生长示意图
催化剂破碎过程与催化剂颗粒的机械强度有
关,催化剂颗粒的机械强度受内给电子体、载体空隙
特征、活性中心
Ti
的分布以及活性的影响,这些因
素归根到底是受催化剂的配方和制备方法的影响。
此外当催化剂在处理、配制和反应过程中破碎时,其
复制生成聚合物直径就很小,成为细粉。
3.2 给电子体用量的影响
从表可以看出等规指数从低到高,细粉的含量
会增加,在相同的活化剂用量和催化剂的情况下,活
性中心浓度相同,氢气浓度越大(相同的熔体流动速
率,等规指数越高,氢气用量越大),增加了链终止的
机率,生成的细粉就多。
整。通过改变给电子体的加入量来调节反应器的铝
/硅,以达到控制
PP
等规指数的目的。实际上,催化
剂的铝/钛对催化剂的活性以及形成产品的特性也
有较大的影响。因为主催化剂是与烷基铝发生络合
反应后才对丙烯聚合有催化作用。如果铝/钛控制不
当,主催化剂的活性金属将不能得到充分的利用,不
仅影响了催化剂的收率,同时对PP产品的粒径分
布也有一定影响。使用同一种主催化剂改变烷基铝
的加入量,生产的聚合物表观密度会发生变化。对于
一个反应系统,并不是铝/钛越高越好,而是有一个
最佳值。即主催化剂浓度不变,改变烷基铝的加入
量,催化剂收率最高时的铝/钛为最佳值。该最佳值
随系统中杂质含量的变化而变化,杂质含量上升该
值增大。当系统状态稳定时,铝/钛大于或小于最佳
值都会降低催化剂的收率。在实际生产时,往往只
注重给电子体进料量的调整,以控制产品的等规指
数。忽视了催化剂铝/钛的控制,催化剂的活性没得
到充分利用,从而也间接影响了聚合物的粒径分布。
铝/钛与催化剂收率(N型催化剂)
铝/钛50300
收率/(kg/k
-1
)2
3.4 预聚合反应程度的影响
据资料显示,MgC1
2
载体型催化剂的聚合速率
常常在60～70℃呈现最大值,而后随温度衰减。所
以,以MgC1
2
为载体的四氯化钛催化剂,不能直接
进入温度为70℃的环管反应器,大量的催化剂颗粒
在粒子成长过程中,由于温度的突然上升和剧烈反
应,催化剂颗粒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碎,破坏了催化剂
的结构,产生大量的细粉。
Spheripol工艺采用预聚合控制初期反应,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,避免催化剂在突遇
高温(一环反应温度控制在70℃)的情况下剧烈反应
而破碎。预聚合程度不足,催化剂表面聚合物太薄,
则起不到保护作用;而预聚合程度过高,催化剂表面
包裹的聚合物太厚,则会在温度的大幅变化下导致
内应力无法抵消、无法撤出反应热而造成热崩溃形
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2012年第8期
预聚合丙烯进料量降低前后产品筛分比较
丙烯流量/
kg
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成细粉。预聚合程度受活性中心的活化程度、丙烯进
料量、反应停留时间、预聚合温度等因素影响。
3.5 环管反应器及闪蒸的影响
环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,流体
流速达7
m
/
s
。聚合物颗粒间以及聚合物与轴流泵和
环管内壁不停的碰撞摩擦也会导致颗粒破碎形成细
粉。
聚合物浆料进入闪蒸线之后,压力发生变化,聚
合物与闪蒸线发生摩擦易造成聚合物破碎,形成细
粉。压差越大,破碎越多,细粉越多。
3.6 丙烯原料质量差
等规度
%
94.5
95.5
8目
粉料颗粒分布%
20目40目60目100目100目
1.51
0.01
0.3
0
0.09
0.06
3000
1500
5.1585.597.36
4.4386.159.41
提高预聚合反应温度可使丙烯在预聚合反应器
内停留时间不变的情况下,获得更深的预聚合程度。
从下表可以看出,提高预聚反应温度,细粉含量明显
减少。
预聚合温度粉料颗粒分布%
丙烯中杂质如水、一氧化碳是PP催化剂的毒
物,当丙烯中杂质含量高时,会造成催化剂收率降
低,复制生成的聚合物颗粒直径很小,形成细粉。
4 改善措施
4.1 选用高效催化剂
选择颗粒规整且分布窄、载体具有一定机械强
度、活性中心分布均匀的催化剂,才能减少因催化剂
颗粒形态造成聚合产物粒径分布过宽的几率。
4.2 改进催化剂的制备
改善催化剂使用性能的关键是控制好制备环
节,实际上催化剂制备以后其基本性能就已经确定,
使用过程的条件变化对催化剂性能的影响并不是十
分显著。因此,控制好催化剂制备和配制是非常关键
的。
4.3 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。
4.4 合理控制三乙基铝和给电子体的流量
收率最高时的三乙基铝流量为最佳流量,在保
证产品质量合格的情况下,将等规控制在质量指标
下限。
4.5 提高预聚合反应程度,调整预聚操作
预聚是催化剂活化的一个重要工序,是决定催
化剂活性的一个重要步骤。预聚过程的控制条件对
催化剂的使用性能有显著的影响。
降低预聚合反应器的丙烯进料,可增加催化剂
的停留时间,提高预聚合反应程度以使催化剂被聚
合物包封的更好,避免催化剂在环管反应器中反应
过快造成破碎而形成较多细粉。如某厂聚丙烯装置
预聚合反应器丙烯进料量原设定为3000
kg
/
h
,经过
设计改造,将进料量降为1500
kg
/
h
。为了避免因流
量降低而造成在线混合器发生堵塞的问题,将进料
管线的管径由3/4〃缩小为1/2〃,以提高流速。改造
后,催化剂在预聚合反应器中的停留时间由原来的
4
min
延长至7
min
,提高了催化剂的反应活性,降低
了细粉量。分析结果如下表。
℃8目20目40目60目100目>100目
17.56.7386.365.780.580.390.16
18.55.8783.829.450.490.270.1
19.56.2384.878.350.340.150.06
20.53.8788.297.390.230.070.05
4.6 稳定聚合反应操作
在装置高负荷生产时由于浆液密度控制在较高
的范围和环管内浆料的高速运动,聚合物容易因摩
擦碰撞而破碎形成细粉。因此,需要控制环管浆料密
度、丙烯进料量在合适的范围,同时稳定操作,避免
升降负荷对反应器操作状态的冲击。
保证原料丙烯的质量
4.7 严格控制丙烯原料质量
当丙烯中毒物如H
2
O,CO等含量过高时,毒害
了催化剂,降低了催化剂收率,其复制的聚合物颗粒
小易生成细粉。
4.8 控制好高压丙烯洗涤塔的压力
高压丙烯洗涤塔的压力既要考虑循环丙烯压缩
机的出口压力不能高报,大环的出料良好而不能设
定太高,又要考虑与大环反应器的压差不能太大而
使PP粉料在流动的过程中产生破碎。
5 结束语
在
Spheripol
工艺中,细粉过多不仅会造成物耗
的增加,而且会引起工艺系统的堵塞,降低设备的使
用寿命,影响装置的长周期运行。通过优化工艺参数
和进行技术改造可以有效地控制细粉对装置的影
响,但如果要完全消除细粉的影响,必须依赖于催化
剂本身的性能改善。在环管法
PP
生产过程中,
PP
细
粉给生产带来了很大的影响。细粉太多会引起工艺
系统的堵塞和设备使用寿命的降低,影响装置的长
周期运转。通过优化工艺参数和进行技术改造可有
效地控制细粉对装置生产的影响,这对于本装置的
稳定生产同样很重要。
[参考文献]
[1] 洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术.北京:
中国石化出版社,2002.
[2] 张文,李峰.
PP
装置产生细粉的原因及改善措
施[
J
].合成树脂及塑料,2008,25(3).