UNIPOL聚乙烯反应器结块原因浅析

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作者：孔红波
来源：《中国科技博览》2017年第34期

        [摘要]根据UNIPOL反应器结块的部位分四类情况对结块原因进行分析，并对UNIPOL反应器结块的判断方法做了介绍，对不同部位结块的形状及成因做了比较，最后提出相应的预防和处理措施。

        [关键词]UNIPOL反应器结块原因分析

        中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）34-0066-01

        结块是UNIPOL反应器的缺点之一，引起反应器结块的原因千差万别，但从反应器内结块的部位来分类的话不外乎以下四类：反应器扩大段的结片、反应器直筒段的结片、反应器分布板上的结块和流化过程产生的结块。

        正常的生产过程也会有极少量的块料产生，以本装置生产DJM-1820B树脂为例，块料的含量一般在0.26‰左右，生产不正常时含量会达到1.2‰以上。反应器的结块一般通过结块探测器的报警、反应器壁温趋势、产品出料系统的出料状况和块料含量来判断。当反应器中块料增多变大时，结块探测器的趋势会上扬，如果不频繁发生产品出料系统出料时间不均匀和下料管线堵塞，则可以继续维持生产，但此时反应的流化状况变差了，抗干扰能力也下降了；如果同时出现结块探测器报警、反应器壁温大幅波动、产品出料系统出料时间不均匀且出料管线频繁堵塞，则表明反应器中结块严重且块料较大，此时必须停车处理。

        1反应器扩大段的结片

        反应器扩大段是一个下部小上部大的锥体结构，主要作用是通过增加循环气流通面积来减小流化气速，使循环气夹带的树脂粉末沉降回落到反应器中。由于扩大段是锥体结构，部分树脂粉末在沉降过程中会粘附在扩大段内壁上，树脂中含有的少量催化剂会继续引发聚合反应导致结片。

        通常扩大段壁温出现偏低的趋势是结片的前兆，这说明扩大段相应部位出现树脂粉末的积聚，如果出现瞬间扩大段壁温高于正常值，则表示该部位发生了结片。由于扩大段壁温测量的局限性，很多扩大段的结片并不能单纯从壁温趋势上反映出来。这些结片往往会因为树脂的不断冲刷而脱落进入反应器，在反应器底部参与流化。通常情况下，绝大部分的结片会随着生产的进行而从出料系统排出，但也有少量的结片会继续留在反应器中，如果条件满足，这些结片就会长大，影响正常生产。

        引起反应器扩大段结片最常见原因就是反应器料位和床重控制的不合理，如果长时间不合理操作，将会导致扩大段大面积结片，这对正常生产是严重的威胁；另外，由于反应状况变化产生大量的树脂细粉也会增大扩大段结片的可能性。定期的改变反应器床层料位的设定是冲刷扩大段很好的办法，这样可以有效减少扩大段的结片。

        2反应器直筒段的结片

        反应器直筒段的结片是因为反应系统内存在杂质造成的，开车初期如果反应系统没有吹扫置换彻底或者生产过程中原料杂质含量超标等都会引起反应器直筒段的结片。UNIPOL工艺理论这样描述：流化的树脂颗粒趋向于在反应器中产生一个强大的电场，杂质是静电的引发剂。反应器中静电的波动是反应系统存在杂质的直接反映，也是结片的先兆。

        间断性的少量杂质（如反应系统开车时未彻底置换干净而引入的杂质）进入反应器虽说会引起反应器内静电的波动和结片的产生，但由于反应系统有一定的抗干扰能力，随着生产的持续进行，这些杂质会慢慢由产品出料系统排出，一般不会长时间影响生产，而冷凝操作模式可以大大增加反应系统抗静电干扰的能力。但如果是持续性的杂质进入反应器（如生产原料中杂质含量超标）则会导致反应器中大量结片，反应流化恶化，进而造成停车，如果结片的根本原因没有被找到并解决，那么重新开车后这种现象还会产生。

        3反应器分布板上的结块

        分布板位于反应器底部附近，在反应过程中主要起到均匀分布循环气和支撑种子床的作用。反应器分布板上的结块多是因为分布板局部堵塞造成局部流化恶化所致，而从反应器扩大段或者直筒段脱落的树脂结片是造成分布板堵塞的重要因素，分布板上的结块大都是这些没有被出料系统排掉的结片长大而成。通常器壁上的结片为条状或片状，而分布板上的结块往往较大较厚呈团状，如图1所示。

        相对于器壁上的结片，分布板上的结块对生产的影响更大更严重，分布板上的结块能加重分布板的堵塞，进而导致反应流化的恶化产生更大的结块。理论上说，在分布板的中央是流化最好的区域，一般不容易产生结片，但实际情况并非如此。事实是分布板的中央位置和分布板的外沿，都是分布板易结块的区域。对于生产过程中分布板边沿的结块，除了结块探测器报警可以做出判断外，位于分布板附近的反应器壁温趋势也是很好的结块指示，当分布板附近某处壁温发生波动时，往往意味着分布板相应区域已经产生了结块。

        4流化过程产生的结块

        流化过程中产生的结块通常是因为催化剂活性高或催化剂活性中心分散不均匀而形成。催化剂在进入反应器后出现局部密集，进而在该部位引发强烈的聚合反应产生局部“热点”，导致周围的树脂熔融粘结成块。由于这样的块料生成过程时间很短，且发生在流化过程中，所以一般不大，块料很快被冷却并随树脂一起流化，树脂之间彼此的摩擦使得块料最终呈现为球状，大小跟花生米相近，如图2所示。如果反应过程中出现球状块料，可通过适当降低乙烯分压和提高流化气速等措施来应对。

        流化过程产生结块的根本原因在于聚合热没有被及时撤出，所以任何原因导致的冷却水丧失都会使反应器产生大量的结块，甚至会引起反应暴聚。

        5结语

        反应控制是UNIPOL气相流化床工艺中的重点，UNIPOL反应器结块是反应控制的难点，所以，详细全面的了解UNIPOL反应器结块的原因和结块的先兆，并根据实际情况做出正确地判断和处理是UNIPOL反应器操作的关键，是保证装置正常运行的重要因素。

        参考文献

        [1]王洪涛.气相法聚乙烯反应器结块原因及预防措施[J].合成树脂及塑料，2005，（02）：52-55+59.

        [2]曹翌佳，石志俭，杨宝柱，等.气相聚合流化床内聚合物结块的声波检测技术[J].石油化工，2006，（08）：766-769.

        [3]沈继红，徐文俊，黄飞.气相流化床反应器内聚合物结块的检测[J].石油化工技术经济，2007，（04）：50-51+54.