1、小本体聚丙烯生产一、总体概述:小本体聚丙烯装置是以聚合反应为中心的生产装置,聚合反应对原料要求不是很苛刻。一般要求丙烯中的杂质,水5PPm,氧10PPm,硫 5PPm,二氧化碳 10PPm,双烯烃5 PPm,炔烃 5 PPm,一氧化碳10PPm。当原料丙烯中含硫、烯烃、丙炔等杂质较高时,尽管采用了固碱脱水、脱硫剂脱硫、分子筛干燥等处理,精制后的原料丙烯,质量仍然很差,如何稳定生产,是我们聚丙烯生产厂家当前面临的主要问题。其主要原因是由于原料丙烯质量越来越差、不稳定,给我们生产带来不便和困难。因此,我们只有通过选用合适的催化剂、活化剂、调整生产条件、调整工艺配比、稳定操作等手段,从而实现稳定生产
2、。二、影响反应的因素分析及处理措施:1、选用合适的催化剂:考虑一种催化剂应用性能的优与劣,首先要考虑它的稳定性、可操作性、产品质量产量、消耗及成本。我们对国内的两种络合 II 型催化剂做过生产比较,通过生产比较发现,淄博凯远恒业催化剂在反应前期、后期都存在反应高峰的现象,反应速度快,放热量大,降温困难,在目前同行业中只能靠回收部分丙烯来维持短暂的反应,造成产量低,产品质量难以控制,甚至生产次品。因此,我们仍然选用北京化学研究院生产的络合 II 型催化剂,毕竟有了 30 多年的生产经验,催化剂的活性控制比较合理,生产过程中反应力度比较稳定,没有大起大落,较容易控制,生产节奏非常平缓,产量合理质量
3、达标,消耗低。2、优化工艺配比,保证生产平稳运行:(1)氯铝比对生产反应的影响:(2)铝钛比对生产反应的影响:活化剂的加入量与催化剂加入量有一定的比例关系,我们称为 AI/Ti 比。为保证生产的稳定运行,根据不同的原料,调整不同 AI/Ti 比。当原料质量好时,投入的催化剂量少些,但是催化剂在分装、储存、投加等过程中与空气接触,部分催化剂表面被破坏,为保证反应正常,适当提高 AI/Ti 比,AI/Ti 比一般调整在 之间,最高不得超过 。当原料质量较差,催化剂耗量较大时,适当减小 AI/Ti比,一般在 之间,最低不得超过 ,若过低很容易出现粘料,影响产品的质量。(3)氢气的加入量:在聚合反应中
4、,氢气起活性链的转移作用,可用作分子量的调节剂,随着氢气量的加大,聚丙烯的分子量相应的变小,熔融指数增大。络合 II 型催化剂对氢调比较敏感,通过调节氢气加入量可以生产不同牌号的产品,从而适应市场的需求。氢气加入量可根据原料质量的变化、搅拌轴密封情况灵活调节,以此来生产不同牌号的产品。由于影响熔融指数的因素很多,除投氢气外,催化剂、氢损失、干锅程度、釜结构、轴封密封等对熔融指数的影响也很大。因此,在生产中,必须熟练掌握各变化因素的影响规律,根据生产不同牌号的要求,灵活采取有效措施,才能做好做精,适应市场的需求。(4)第三组分 DDS 的应用:由于丙烯质量的千变万化,在生产聚丙烯过程中经常出现粘
5、料,尤其在原料质量好或聚合反应差时,极易产生粘料。如何减少或杜绝出现粘料是同行业一直需要解决的老问题,使用南京长江第一化学厂生产的 DDS 促进剂,可有效的防止粘料的出现,但这并不是绝对的,仍需要自己把握尺度,据情况而定,控制好加入量。三、严格工艺条件,实现安全生产:1、物料投料量:在正常生产中,其它工艺条件恒定的情况下,投料量直接影响反应能否正常。当投料量过多时,投入的催化剂浓度降低、活性下降、反应差,由此带来的是产量低、产品有时发粘、发湿、发潮、消耗高;当投料量过少时,催化剂浓度就高,反应速度过快,所有降温系统全部打开仍控制不住,不得不靠回收丙烯来控制压力和温度,由此导致越回收催化剂浓度越
6、大,反应更加剧烈,甚至造成局部爆聚。因此,定量的投料量是保证安全生产的有利前提。2、反应温度:聚合反应受温度的影响较大,温度越高,反应速度越快,催化剂收率和丙烯转化率也会随之提高。因此,针对络合 II 型催化剂的特点和不同的原料,需选择不同的反应温度,来保证正常运行。当原料质量差时,可适当提高反应温度。实践证明,对 12m3 聚合釜来说,反应温度每提高 1相当于增加 23 克催化剂。但是,由于丙烯的气液临界温度为91.9,反应温度不宜过高,以 7680 为宜,最高不要大于82 ,底部温度不要大于 79。当底部温度大于 79时,丙烯气相浓度增大,不利于转化率的提高,同时,反应不易控制,往往会造成
7、爆聚,产生聚块,造成产品质量不合格,还容易产生事故。当原料质量好时,可适当降低反应温度,但顶部温度不要低于 75,当低于 75时,产品的等规度偏低,甚至会发粘。此外,升温速度对生产的影响也很大,升温慢,反应周期延长,会降低产量;但升温过快,容易造成液相丙烯满釜,反应剧烈、严重超温、超压,处理不好就会爆聚结块。3、反应时间:间歇式聚丙烯装置用络合 II 型催化剂,生产比较灵活,可根据产品市场情况、原料情况,通过调整催化剂加入量缩短反应时间,提高装置的生产能力,最大可使装置的生产能力扩大一倍。四、优化原料,平稳操作,提高产品质量:1、催化剂及活化剂的化学性质都及其活泼,丙烯中含有少量的杂质就会破坏
8、催化体系的活性,因此原料质量的优劣直接影响反应是否能够平稳。为保证反应平稳,应在做好原料精制的前提下,尽量减少原料质量的波动,做到原料质量相对平稳,对进装置的原料进行混配,加强原料质量观察与分析跟踪,最大可能的减少波动。2、对装置实现平稳操作,小本体聚丙烯装置大多为人工操作,由于操作工水平不同、操作模式各异,造成人为误差,影响反应。实现装置的自动控制,可减少人为因素,稳定最佳操作,缩短反应时间,提高装置生产能力。3、通过优化工艺条件、稳定原料、选用合适的催化剂、应用先进的 DCS 自动操作系统等手段,生产比较平稳,产品产量、质量逐年提高,消耗逐年降低,1、严把原料丙烯质量关:间歇式聚丙烯装置的
9、生产,产品质量的好坏与原料丙烯质量密切相关。由于催化剂可与水、氧、硫等发生剧烈的反应而失去活性,使催化剂活性下降,甚至不聚合,所以必须对原料中的杂质进行控制,避免其进入反应系统中。为了满足络合 II 型催化剂对原料的要求,充分发挥催化剂的作用,我厂致力于设备改造,增大精制系统的处理能力,提高了丙烯的质量,满足生产平稳的需求。2、连续使用 DDS 能够防止出粘料,同时也提高产品的等规度:络合 II 型催化剂生产的最大特点是对原料的要求不苛刻,催化剂性能较稳定,流动性好,但受原料丙烯杂质含量大的影响,聚丙烯产品的等规度长期处于较低的状态,有时等规度偏低,出现粘料。为了提高产品等规度,我们连续使用南
10、京长江第一化学厂的促进剂(甲基醚),效果比较明显,粘料不再出现了,对产品等规度的提高起到了很好的促进作用。3、完善回收系统,降低丙烯单耗:以往的生产过程中,当反应结束后只是简单地采取高压回收将未反应完的丙烯回收,高压回收后釜压在 1.31.5Mpa 之间,就向闪蒸釜喷料了,这样不但使低压回收气柜和丙烯压缩机的负荷增加,没有办法完全回收丙烯,而且喷料压力太大,旋风分离器管线及现场管线都积聚了大量的粉尘,给安全生产带来了极大的隐患。经过技术改造,进一步完善了回收系统,降低了丙烯单耗,杜绝了聚丙烯粉尘。一是准确判断反应终点,严格控制回收速度,以防冷凝器冷凝不及,同时也可将回收丙烯中夹带的聚丙烯粉料减少到最低程度。4、引入 DCS 控制操作系统,实现自动化控制过程:为了能聚合反应过程更加平稳,更易控制,引进国内先进的聚丙烯专用DCS 操作系统,从投料开始至回收结束,全部形成了自动控制,使产品质量稳定,安全系数大大增强,节省了劳动力。通过与相关的技术机构合并,对投料、升温、恒温恒压、回收过程实行自动控制,生产更加平稳,进一步提高了产量和产品质量。