环管法聚丙烯装置粘料分析及处理措施

2022-09-11

一、概述

本装置采用我国国产化的第二代环管聚丙烯工艺技术, 在设计中, 计划生产20万吨左右的本色聚丙烯, 一年中设备的工作时间经统计保持在8000小时左右, 每小时可生产25吨左右的聚丙烯产品。在该装置中, 采用了两个串联的环管反应器, 该装置可以为聚丙烯均聚产品的生产提供支持, 并且所生产的新产品具有双峰分布特性。具体的装置图如下所示:

本文分析聚丙烯装置其环管反应系统中曾频繁出现块料, 严重影响了装置的平稳运行, 并造成聚合装置多次停车。经过对块料形成的原因分析制定出防范措施, 确保装置平稳运行。

二、故障分析

在该装置的工作过程中, 出现了几次停车。经过对故障的调查, 发现其原因主要包括了液相反应系统中出现块料、堵塞反应器出料口进而导致系统压力升高、装置联锁等方面。并且经过进一步的分析, 可以从聚丙烯生产的必要因素方面展开深入的分析:

1. 生产装置上的原因

该装置自从正式运行以后, 装置内的反应系统就一直未进行维护与处理, 因此在在局部位置存在着一些块料, 对装置的故障产生造成了隐患。比如在小环管内壁, 就有可能存在着一定量的块料。这类块料经过物流冲刷之后, 很有可能被携带下来, 之后在出料系统中对系统的正常工作造成破坏, 从而出现堵塞的情况。不仅小环管内壁上有可能会粘连上聚合物, 另外在系统装置的其他位置同样可能存在着这种现象, 从而出现装置停机故障频频出现的问题。

2. 材料原因

原料丙烯质量也是引起聚丙烯装置粘料的重要因素, 如精制后丙稀水含量超标。

3. 催化剂原因

在这一时期, 由于生产需要, 聚丙烯装置先后使用了两种催化剂, 它们分别是CS-II催化剂、GF2A催化剂 (用于生产Z30S) , 其中GF2A催化剂, 催化剂为MONTELL公司产品, 存放时间较长。

这种进口催化剂由于存放时间长, 可能出现局部小板结现象, 这些小块进入系统后造成活性点集中, 导致局部反应剧烈, 小块迅速长大, 且散热困难造成局部熔融堵塞出料管线。

4. 装置内壁上的问题

如今该装置中所使用的管线, 材质为国产, 在内壁有光洁度方面做得并不是非常好。而在外界多种因素的影响下, 管线会受到灼烧的作用, 其内壁光洁度有可能受到更大程度的影响。而没有发生反应的催化剂, 由于其粒径相对来说较小, 因此这类催化剂的细粒十分容易附着在设备的内壁上。

5. 小环管角阀内漏的问题

在当前的设备装置中, 存在着阀门彻底关死的现象, 管线与小环管之间的角阀存在着内漏的问题。而在内漏过程中出现的丙烯, 其本身存在着一定量的催化剂, 于角阀部位反应并熔融成为了块料, 于管线切换的时候被顶入了小环管, 从而让小环管中出现了环柱状的块料, 引起了设备故障。

6. 系统局部的死角问题

在液相反应系统里面, 因为静密封点非常多, 所以一旦有其中的一个静密封点匹配不佳, 就有可能出现局部死角问题, 让催化剂于此停留, 之后则被反应冲入大、小环管中, 最终堵塞了出料管线。

7. DONOR的自身问题

DONOR作为一种等规度调节剂和高效催化剂配合在一起使用, 而一旦缺失了给电子体, 那么在高效催化剂的作用下, 会产生高浓度无规聚合物。而与等规物有着一定的差异, 这种无规物通常具有较强的粘性, 容易产生较为严重的输送问题。在此背景下, DONORD的纯度、水含量会造成产生的聚合物等规度较低的问题, 当这种问题严重后就会出现粘料的事故, 造成停机故障。

三、对策

1. 停工处理步骤

(1) 在确认产生粘料以后, 要果断向环管反应器注入2%一氧化碳, 终止其反应, 并将HV311切排放, 维持P201、P202的正常运转。 (2) 当出现粘料后而HV311短时间内无法切排放时, 控制装置将自动启动, 联锁将关闭FV204、FV203、FV231。 (3) 当HV311长时间不能切排放时, 环管反应器将按紧急停工处理。在紧急切排前务必要将D202隔离, 稍开FV244跨线阀, 维持丙烯冲洗及压力正常 (严禁D202压力低于D301压力) 。

2. 故障处理措施

第一, 完善操作流程, 以明确化操作、精细化操作为基本原则, 严格执行规范的操作措施。同时改进措施要从上到下, 全面深入开展生产过程中可能出现的故障预防教育活动, 制定出有效的预防措施来规避故障风险。第二, 加强对生产员工的职业素质培训, 从生产人员的角度入手, 让安全生产得到更大程度的保证。第三, 在重要的生产环节增加工作人员, 通过增加生产人力的方式, 来加强生产流程的安全性。第四, 要对生产指标进行实时监测, 确定装置能够安全工作。第五, 在进大闪线手阀后加单向阀, 这样可以提高装置的稳定性, 减少停机事故的发生。