冷凝模式下Unipol LLDPE流化床分布板堵塞原因分析

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摘要：本文通过对Unipol气相法聚乙烯生产工艺控制过程中出现的反应器分布板堵塞原因进行了分析并提出解决分布板堵塞的措施加以探讨。

关键词： 聚乙烯； 流化床； 冷凝模式； 分布板； 堵塞

　　1.前言：

中石化天津分公司烯烃部聚乙烯装置，原引进美国UCC公司提供的Unipol专利技术和工艺包，设计能力为6万吨/年，操作时数8000小时/年，操作弹性为50~110~115%，1995年11月份建成投产。2001年3-4月聚乙烯装置利用自主开发的气相流化床冷凝技术进行了装置扩能改造，使装置生产能力达到12万吨/年。

在聚乙烯流化床反应器分布板是其内部唯一组件分布板起到分散循环气的作用，循环气流量控制在380-550T/H，如若分布板堵塞则会使循环气流量降低，循环气流量的降低，会使反应器内流化状态恶化，滞留区增大，反应热不能及时撤出反应器，导致在反应器内结块、结片，影响排料系统和造粒单元的正常运行。

2. 流化床分布板作用及其构造

在聚乙烯流化床反应器中，除反应器入口导流环外，分布板是其内部唯一组件，其主要作用是使循环气能够均匀的分布到反应器整个横截面上，并且支撑反应器中的树脂床。分布板厚度为2.5英寸，在分布板上共有679个孔，除去靠近最外边的孔圈外，有598个直径为21/32英寸的孔，在这些孔的上方是厚3/16英寸长3.5英寸的角钢，角钢的主要作用是防止下落的树脂颗粒堵塞分布板，在中心处有1个直径为1.375英寸的孔，用来放置铯源。

3. 分布板堵塞的危害

若分布板堵塞发生局部堵塞，则循环气不能均匀通过整个横截面，在反应器内形成偏流，流化状态会严重恶化，此时在器壁上形成一层含有催化剂的正在聚合的树脂细粉，不能带出聚合热，颗粒熔融并吸附在器壁上，形成薄片，轻则堵塞大小头和造粒系统，重则造成停车事故。

4. 分布板堵塞原因及分析

4.1粉末夹带量大

粉末夹带量大是造成分布板堵塞的主要原因之一。循环气在反应器内为流化床提供流化动力，由于扩大段的截面积要大于直筒段截面积，气体的速度在膨胀段内低于反应床层部分，这样被夹带的粉末树脂可以从气流中分离下来，保证循环气系统中粉体树脂的含量最小。反应器料位一般控制在扩大段以下0.1-0.6M左右，若反应器料位设定过高则易使流化气夹带的细粉含量增高，扩大段不能将这些细粉有效分离，造成循环气中粉末夹带量大；树脂颗粒中细粉含量高，也易使循环气中粉末夹带量大。循环气中夹带的大量细粉，会堵塞压缩机入口滤网、循环气冷却器以及反应器分布板。

4.2露点操作

气相法聚乙烯流化床反应器冷凝工艺是指在一般的气相法聚乙烯流化床反应器工艺的基础上，使反应的聚合热由循环气体的温升（显热）和冷凝液体的蒸发（潜热）共同带出反应器，从而提高反应器时空收率和循环气的热焓的技术，在反应器中加入冷凝凝液，使冷却器出口温度低于循环气露点，冷却器的下游将会产生凝液，进行有相变的对流换热，冷却器的换热系数相应提高，冷却能力提高。在进行冷凝操作时，反应器入口温度接近或等于循环气露点时叫作露点操作，在露点操作时反应器分布板上气液夹带量剧增，此时极易堵塞分布板，同时反应器静电开始波动，易产生结片，所以在冷凝操作时要尽量避免露点操作。

4.3结块堵塞

在反应器扩大段上料位设定过低或料位冲刷过低容易在扩大段器壁上形成结块；反应器器壁上由于静电或沟流现象形成结片或结块，排料口AA′阀或GG′阀附近由于反吹量不足易生成大量的膨化块，当这些在反应过程中形成的块足够大时，掉落到分布板上，被循环气吹凉，在循环气流量变化、反应器压力变化、床层流化密度变化以及排料时在分布板上移动，若这些块在分布板上停留时间过长，循环气不能将其吹动，则此部位分布板极易被堵塞。

4.4长周期运行

布板清理的期限一般为一年，若长时间不进行清理则会造成分布板堵塞严重。天津石化烯烃部聚乙烯车间未清理分布板长周期运行达34个月，停车清理时发现堵塞的孔有265个，占总数的39%，堵塞较为严重。

5.降低分布板堵塞措施

1）进行技术改造，在Unipol反应器出口增加旋风分离器，使循环气中夹带的少量催化剂和细小树脂颗粒通过循环体系重新进入反应器底部，而反应器出口循环气通过压缩机压缩并通过换热器撤热后进入反应器底部，这样可保证循环气中细粉夹带量达到最小，从而避免循环气压缩机、循环气换热器、反应器分布板及循环气管道粘附粉料树脂，造成整个系统堵塞。

2）稳定操作，避免反应器中结块，对排料系统进行改造，避免在排料管线附近由于反吹量不足而导致结块；

3）注意原料床层精制效果，避免过量杂质（特别是物料中水含量）进入反应器，导致反应器内静电结片；

4）稳定催化剂活性，避免因催化剂活性突变导致反应器内形成局部热点导致结块；

5）控制反应器中冷剂含量，避免在分布板上温度达到循环气露点，特别是升降产率时要快速越过露点，避免露点操作於塞分布板。

6）严格控制反应器料位设定，通过铯源检测、压差式料位测量表、反应器器壁温度观测，避免料位设定过高，造成循环气中细粉夹带量过大；

7）调整催化剂配方及催化剂载体性能，减少粉料树脂中细粉含量，减少夹带量。

8）定期计划停车清理分布板。

6.结论

分布板堵塞后，对整个反应系统影响巨大，若反应器要达到同样设定压力，压缩机功率必定增加，长时间高负荷运转对压缩机必定会减少压缩机使用时间，同时反应器内的流化状态也会逐渐恶化，局部反应热不能及时撤出，容易产生结块，导致排料堵塞以及造粒系统停车。导致分布板堵塞的原因比较多，在操作中要注意露点、料位、静电、流化速度的变化，及时调整，避免分布板堵塞现象发生。

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