Unipol氣相流化床聚丙烯工藝PDS的運行及優化

摘 要：Unipol氣相流化床聚丙烯工藝中的產品出料系統（簡稱“PDS”）是保證及影響反應器運行負荷的關鍵因素之一，本文介紹了產品出料系統（PDS）及其一些關鍵影響因素，同時針對這些因素作出進一步的分析及相應的優化，最大限度地提高產品出料系統（PDS）運行效率及運行周期。

關鍵詞：PDS 產品出料 反應器

中圖分類號：TQ31 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082 （2017） 04-0214-01

一、概述

對于Unipol聚丙烯裝置來說，聚丙烯流化床反應器的負荷可以提高至設計負荷的105%-110%，一套設計生產負荷在37.5t/h的聚丙烯裝置，其負荷可以提高至39.5-42.5t/h，而造粒擠壓機負荷基本會控制在42-45t/h，因此產品出料系統的運行效率將成為裝置提高負荷的限制因素。

二、PDS系統簡介

PDS（Products Discharge System）系統就是將樹脂從反應器排到產品室，將氣體返回進入反應器樹脂床層的頂部。Unipol流化床反應器包括兩組組PDS系統。每組PDS系統包括兩個單套PDS系統組成，其中每個單套PDS包括一個產品罐（PC），一個產品吹出罐（PBT），12個自動控制閥門，一組PDS系統內還包括2個共享的自動控制閥門。單套運行時，PC 和PBT 罐中的氣體排放至產品接收倉，一組PDS 交叉交替運行時，PC 和PBT 氣體先通過“W”和“X”交叉閥門互為升降壓，少量的氣體排放至從產品接收倉。

三、PDS 系統的影響因素及優化措施

1.催化劑的影響和優化

作為PDS 系統的輸送介質，粉料的物料性質是影響PDS 出料效率的關鍵因素。粉料的性質主要取決于催化劑本身的性質。不同催化劑產出的粉料性質有所不同。以Unipol聚丙烯工藝為例，使用進口催化劑SHAC201時生產出的均聚產品粉料堆積密度在0.28-0.32g/cm3，使用國產催化劑產出的粉料堆積密度在0.34-0.41g/cm3，甚至有的能夠達到0.42g/cm3。因此，在選用催化劑時最好選擇能產出高堆積密度粉料的催化劑，保證PDS的出料效率。

2.反應器的冷凝量影響及優化

Unipol聚丙烯工藝，反應器的運行負荷越高，循環氣內產生的冷凝液體越多。正常負荷下，冷凝量一般控制在8%-10%，負荷繼續增加，反應器就會進入深度冷凝狀態，反應器的出料會帶入少量液相進入PDS系統。在PDS出料過程中，液相丙烯會逐漸氣化，PBT的壓力會相繼出現3H、4H，M閥的排氣時間會延長，嚴重時PBT壓力會出現5H，PDS系統聯鎖停運。我們可以通過反應器的其他參數調整來控制冷凝量，其中包括產能、表觀氣速、反應器溫度、K-4003入口導葉開度、FV-4001-6開度、FV-5260-2開度、T-5260頂底溫度及其塔頂回流量、深冷系統溫度及壓力、反應器壓力和循環氣組成等因素。產能和SGV通過改變穿過循環氣冷卻器的熱負荷和ΔT來影響冷凝量。反應器壓力和循環氣組成影響露點，進而影響冷凝量。調整冷凝量最簡單的方法是改變床層溫度來調整冷凝量。

3.PDS閥門設定時間的優化

PDS 閥門的設定時間是影響PDS 出料效率的關鍵參數之一。一組PDS系統中需要設定時間的閥門包括：控制PC 罐接料時間的B 閥，PC 罐之間的氣相平衡閥W 閥，PC 出料至PBT 的閥門D 閥，PBT 罐之間的氣相平衡閥X 閥。在300kt/a的PP裝置設計負荷下，B閥建議為42s，W閥及X閥建議33s，D閥建議37s。這些參數在裝置開工初期反應器負荷偏低能滿足裝置的要求，而隨著裝置的長周期運行，催化劑的國產化引起的粉料性質的變化和PDS閥門內漏帶來的問題，保持原來的閥門設定時間將會很大程度上降低PDS系統的運行效率及負荷。通常需對PDS 系統的閥門設定時間進行重新的優化來保證PDS系統的效率和負荷穩定。

3.1 B 閥的時間優化。在已知的粉料性質下，通過觀察反應器床層重量的變化進行B閥時間優化，讓實際床層重量數值始終略低于PDS出料的床層重量設定值，同時，PC與反應器之間壓力平衡后1-3秒后關閉。

3.2 W 閥、X 閥的時間優化。當一組PDS中兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力剛好平衡時的時間是W閥、X閥的最佳設定時間。

3.3 D 閥的時間優化。在一定的B 閥接料時間下，D 閥的時間不會變化太大，PC 罐的核料位低低報警出現，D 閥延遲2-5后秒關閉。

4.PDS系統的改造優化

適當增加W閥、X閥及M閥的孔板孔徑。目前一組PDS中兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力平衡時的時間，即W閥及X閥開關時間為33s，W閥及X閥的作用為平衡兩個PC罐間、兩個PBT罐間的壓力，減少反應器排氣量。因此可適當增大孔板孔徑，加快平衡壓力時間10s，可縮減PDS出料時間。由于M閥時間與PBT壓力有關，PBT壓力越高，則M閥排氣時間會加長。適當增加M閥孔板孔徑，縮短PBT排氣時間進而優化PDS出料時間。

四、PDS系統的維護

定期檢查PDS系統存在的隱患是保證PDS系統長周期穩定運行的重要措施。閥門由PDS 控制系統控制每年動作次數約50 萬次，反應器與PDS系統之間較高的壓差沖擊以及PDS系統與下游管線間的壓差沖擊使得PDS系統出料時閥門及管線振動，導致閥門組件與管線支撐部分松動。根據我裝置實際運行狀況來看，需做以下工作來維持PDS系統的穩定運行：

1.定期檢查PDS閥門氣缸連接線，出現組件松動及時進行緊固。依PDS系統出料時常振動來看，閥門氣缸與氣源線連接處的卡扣，經常出現松動漏風現象，每天對此處進行檢查消漏，保證氣缸壓力充足。

2.定期檢查PDS閥門限位開關接線有無松動。PDS閥門限位開關將直接影響閥門開關，若PDS閥門限位開關接線松動，回訊不到位，將導致PDS系統無法連續運行。

3.定期檢查PDS系統管線支撐，消除管線應力。PDS系統長期頻繁振動將導致PDS管線與支撐脫開，管線應力增加，長時間將導致法蘭泄漏或管線破裂，影響PDS系統長周期穩定運行。

五、結論

通過合理的調控反應器的參數，減少對PDS 系統的影響；改進催化劑的性質，生產出優良性質的粉料；選擇合理的PDS 運行方式，根據生產工況及時的優化PDS 閥門時間；對PDS 系統進行適當的改造，降低PDS系統出料時間，有效的提高PDS的效率和運行負荷；制定合理的維護和檢修措施來延長閥門的壽命。通過這些優化和改造，可以提高裝置PDS 系統的效率和負荷，從而確保裝置長周期高負荷運行。

作者簡介：李井軒 男 1971年9月生 漢族 本科學歷 工程師 聚丙烯技師 長期從事聚丙烯生產研究