摘要：中石化齐鲁分公司塑料厂高密度聚乙烯装置近年来在装置长周期运行方面取得突破，本文做了介绍。
　　
　　
　　中石化齐鲁分公司年产140kt高密度聚乙烯（HDPE）装置，有A、B两条Unipol聚合生产线，可生产36个牌号的高密度聚乙烯产品，3个牌号的中密度聚乙烯产品。自2005年下半年开始，反应器运行周期明显缩短，装置开停工次数增加，对装置的产量、物耗、能耗各项指标以及经济效益造成了极为不利的影响。
　　对2005年下半年以来停工原因统计分类发现，反应器结块占18%、冷却器及分布板堵塞占63%，设备故障占7%，外部原因占12%。
　　1.停工原因分析
　　1.1反应器结块
　　树脂在反应器中或反应器内壁上高温熔融就可能生成块料，当块料直径大于出料口时会堵塞出料系统，造成装置停工。通常造成反应器结块的原因主要包括系统杂质、催化剂活性不当、催化剂分散不好、静电以及料位不当等。
　　1.1.1系统杂质
　　气相法装置运行条件较苛刻, 系统杂质含量是影响装置运行的关键因素。杂质含量高, 将导致催化剂注人反应器后不能及时反应或反应不充分, 催化剂粒径不能有效增大, 产生大量细粉，细粉沉积在反应器内壁和扩大段内壁，由于内壁处气速低，继续反应放出的热量积聚，温度升高到融融温度后形成结块，结块不断加厚至一定程度后脱落，进人反应器，影响流化回路，甚至堵塞出料口。另一方面，一些极性杂质会使得反应器中的静电荷快速积累而加剧反应器结块。系统杂质主要是O2、CO、CO2和H2O。
　　1.1.2催化剂活性不当或分散不匀
　　催化剂活性过高时，反应放出的热量不能被及时带走，热量积聚产生结块，小则呈爆米花状，大则呈不规则块状。催化剂活性过低时，产生大量细粉引起贴壁结块，结块呈扁平状，一侧相对光洁，另一侧粘附有大量粉料。当催化剂在反应器中分散不匀时，催化剂分布密度高处由于时空收率过高而结块，一般块料较大，呈不规则状，颜色较深，催化剂的分散不匀通常由催化剂的强制加料和反应器静电引起。
　　1.1.3反应器静电
　　静电主要是树脂颗粒与颗粒之间以及颗粒与反应器壁之间摩擦产生的。静电的存在不仅影响流化床内流体力学行为，而且颗粒所带静电超过临界值后将会附着在流化床的壁面上继续反应形成片状物，到一定厚度和质量时脱落到反应器,易堵塞分布板和出料管线,从而影响流化状态甚至导致停车[1]。另一方面，带电颗粒尤其是细粉附着在料位表取压口处会堵塞取压口，造成料位测量失真，加剧结块。
　　1.1.4料位不当
　　反应器料位是流化床聚乙烯工艺控制的关键参数。料位过高，扩大段分离不好，大量聚乙烯粉末被带出反应器床层，造成冷却器和分布板及吹扫管线堵塞，从而影响反应器的运行周期。料位控制太低, 扩大段器壁上吸附着的细粉得不到有效冲刷,积到一定重量后掉入床层，造成流化床结块，影响反应器的正常运行。另外，床层过低，导致反应器时空收率偏高，使反应器容易结块。
　　1.2.冷却器及分布板堵塞
　　冷却器及分布板堵塞的直接原因是树脂粉末在循环气管线内壁沉积并脱落，因此细粉是影响冷却器及分布板堵塞的主要原因，气流夹带对冷却器及分布板堵塞也有一定的影响。
　　对于流化床聚乙烯工艺来说，气流夹带不可避免，大部分被帶出的树脂会经循环后由分布板回到反应器，少量树脂沉积在循环气管线内壁，但夹带量很大时，树脂因不能有效通过分布板而在分布板下部堆积，继续反应而产生大的结块。气流夹带主要受床层料位及流化气速影响，床层料位越高、流化气速越高，夹带量越大。
　　细粉的产生主要受催化剂自身性能、催化剂停留时间以及系统杂质的影响。齐鲁HDPE装置主要使用UCC专利的铬系催化剂S-2进行生产。该催化剂易受H2O、CO、CO2、O2、硫的化合物等毒化，同时还受丙酮的羟基和甲醇的羟基的影响。因此催化剂在配制或使用任何环节受到毒化都会导致催化剂活性的降低，从而产生大量树脂细粉。同时S-2催化剂活性降低时其乙烯低聚比例增加从而产生大量低分子量的乙烯均聚物，主要为C8-C18。受毒化的催化剂被带出床层后，会在循环管路尤其是压缩机出口继续反应生成大量细粉和低聚物。另一方面S-2催化剂诱导期长，活性衰减慢，作用时间有时能维持16小时，其生产能力对停留时间敏感，而HDPE装置恰于2004年进行了扩能改造，将装置由最初的设计单线负荷8.75t/h提高到了单线12t/h，产能提升后，催化剂在床层中的停留时间由原来的约4.6小时下降为约3.3小时，停留时间的降低导致催化剂反应不充分而产生大量细粉[2]。
　　1.3.设备故障
　　齐鲁HDPE装置出料阀门为球阀。由于生产的树脂细粉多（平均粒度多在0.9mm以下），易造成出料阀阀球积料而动作不畅，当出料根部阀也因阀球积料而无法关闭时，出料系统无法修理从而造成停车。
　　2.对策
　　2.1提高原料精制能力
　　2004年聚合单元扩能改造后，装置总产能由最初的17.5t/h提高到了24t/h，原有的原料精制能力已不能满足现有负荷的精制要求，遂于2009年对精制单元进行了扩能改造，以适应高负荷生产的需要。
　　2.2提高催化剂活性
　　2009年装置组织了催化剂质量攻关，优化了催化剂配制工艺和配方，将S-2催化剂平均活性由4400t/t提高至平均5200t/t，随着催化剂活性的提高，树脂平均粒度由0.73mm提高至0.83mm，细粉大幅减少。
　　2.3优化料位控制
　　受聚合反应器结构和聚合特性的影响，适当提高流化床高度，更有利于防止聚合细粉进入流化回路，另外对于一定的生产负荷，增大反应器床层高度，有利于降低反应器时空收率，防止因局部过热造成的反应器结块[3]。另外适当提高流化床高度, 能更好地利用流化气所携带聚合粉料对扩大段进行冲刷, 使器壁上块料还没有塑化时即被粉料冲掉, 从而预防反应器扩大段结块。
　　通过不断的摸索，将聚合料位控制由11.0米逐步提高至12.3米，有效解决了反应器结块问题。
　　2.4灭活夹带的催化剂
　　2010年，装置开始向循环气中注入微量催化剂毒物，毒化循环气中夹带的催化剂，根据催化剂活性动态调整毒物注入量，避免循环气管壁上沉积催化剂的继续反应以及循环气管路中细粉和低聚物的产生。
　　2.5更新出料根部阀
　　装置原有的出料根部阀为普通球阀，自1987年投用，老化磨损严重，遂于2010年更换为硬密封球阀，换阀后根除了出料阀故障导致的停车。
　　3.结语
　　通过以上针对性措施的实施，装置运行周期由不足80天延长至200天以上，并在2012年取得了328天的运行记录，有效发挥了装置效能，增加了经济效益。
　　 2007 2008 2009 2010 2011 2012
　　A线周期 73 50 88 97 191 328
　　B线周期 91 58 121 149 204 208
　　1.于恒修,王芳,王靖岱等.气相聚合流化床内静电与结片现象的研究进展.石油化工,2007,36(2):205~209
　　2.王天普,杨宝柱,任红.连续聚合反应器中催化剂活性与物料平均停留时间的关系. 石油化工，2001，30（4）:281~284
　　3. 姜鹏翔，戴树平，孔东新.控制气相流化床高度对装置运行周期的影响.合成树脂及塑料,2008,25（3）：55~57,64