聚丙烯單元設備堵塞原因及其操作改進

張曉陽 王磊 駱浩（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

聚丙烯的使用較為廣泛，其市場一直呈現出快速增長的狀態，目前，聚丙烯已經幾乎替代了聚氯乙烯成為了第三大塑料，在合成樹脂方面的領域也變得更加重要。但聚丙烯在生產環節的設備堵塞現象時有發生，這不僅會讓聚丙烯生產效率變低，同時過渡料也會變得更多，經濟損失是難以估量的。

1 聚丙烯的制作流程

干燥、帶有活性的均聚物靠壓差通過閃蒸罐進入到共聚反應器R-401 內，與此同時，來自離心式壓縮機C-401 的氣相單體進入反應器底部，使得反應器內的聚丙烯發生氣相單體碰撞，經歷流化操作之后把氣相單體排出來。安放于共聚反應器底部的特殊孔板可以幫助以上操作不斷重復并且向上排氣，這就是某種聚丙烯其制作的過程了，同時有一部分氣相單體從孔板下面沿切線進如S-401 旋風分離器，進入S-401 的氣體通過離心力作用對氣體中的細粉進行分離，分離出的細粉通過出料控制閥HV-401會同高壓丙烯洗滌塔T-301來的粉料進入脫氣過濾器F-301。同時旋風分離器S-401出口線上的氣相色譜分析儀控制新鮮單體的加入量。

生產過程中聚合物會出現很多的細粉，如與此匹配的另一臺旋風分離器S-502達不到預期的分離效果，循環氮氣中夾雜著很多聚合物的細粉，很容易造成閃蒸干燥系統設備和管線的堵塞，每年因為聚合物細粉堵塞的閃蒸干燥系統和設備都需要停工多次來進行清理清洗，這使得裝置的消耗增大，而丙烯的損失也很大。旋風分離器如設計結構比例不合理，則無法把氮氣中夾雜的聚合物完全的分離開來，而聚合物的細粉如果堵塞到管線和設備，就會使得羅茨風機C-502 的電流變得更高，增加了能耗。細粉在風機殼內極易粘壁，因此風機也經常容易出現問題，增加了檢修時間和費用。

2 聚丙烯在制作中可通過一些異常現象提前預判故障

2.1 長時間的連續運行

因整個系統和設備均為24小時連續運行，所以聚丙烯裝置經常會出現一些問題。首先是齒輪箱和循環反應器出現很大的振動情況，通過對過程的分析，發現工作人員操作的軸流泵啟動以及關閉次數過多，在第二單元的反應器和管線上面停留產生結壁層，檢修人員會頻繁進行沖洗，但會滯留很多異物殘渣，長時間累積則形成塊料粘壁難以清理，汽蒸干燥系統工藝操作之后，極大可能會使得下料線管被堵塞。

2.2 電機軸承振動增加

通常情況，反應器內部包括分布板上是不會積料的，但聚丙烯裝置在長時間運行中，如發現電機軸承突然出現明顯的震動，這時工作人員需要及時的停工，然后進行修理。產生振動主要的原因很是反應器內堆積了很多的粉料，這些粉料很容易被清洗，但如果發現不及時就很容易讓振動現象再次發生。因此及時發現以及清洗其中的粉料是極為重要的，。

3 提升操作的優化

3.1 聚丙烯設備組件選擇

聚丙烯裝置在進行故障測評的過程當中，選用高效載體催化劑的組合流體能夠清楚反映出聚合循環當中所運行的設備，這對于聚丙烯設備中最重要的組成部分。國內諸多聚丙烯裝置均優先選用有供貨使用業績的可靠廠商，因為這樣的供貨廠商設計制造的設備及系統組件相對而言比較成熟也更為精密，經過很多相關數據的調研可以標明，這樣的系統設備在運行超過十年之后設備仍然可以正常使用并且狀態也較為穩定，其故障發生概率偏小，維修的成本也較低，無論是從提高生產效率還是在節約成本方面都是最理想的選擇。

3.2 聚丙烯設備堵塞問題

聚丙烯設備本身帶有清理堵塞狀況的設備與設施，旋風分離器主要功能是用來消除粉末，底部的控制閥其主要目的是為了能夠調節系統當中的惰性成分含量，且還可以提供反應器的氣相組裝的成色譜采出點，關于抗沖產品也需要進行品質的提升，且具有明顯的效果。由于反應器的氣相有關，因此對于控制旋風分離器的運轉方面影響比較大。由于局部的聚合物溫度迅速升高，因而會造成堵塞的情況，一般情況下，反應器的出料口以及旋風分離器出口線上的色譜采出點產生堵塞的原因大多都是因流化氣不均勻所導致的。而旋風分離器壁上的粉末主要組成成分就是二聚物當中的無定形態的部分，如果清理不妥當或者不夠及時就可能出現積聚增多，因此在使用機器的過程中，清理粉末的工作是極為重要的，能夠使用以下幾方面的解決策略。

首先，抗沖單元在開車之前要進行有效的準備工作，產品的參數要嚴格控制，對于其質量分數以及催化劑活性在分離后掌握好時間，還需要做到能按照參數設定來操作，需逐級把關，不能有失誤。

其次，均聚物進行進入反應器時，下料液位的自動控制閥直角不能過小，且不可以小于30度，并且要經常的使用該閥門。

再次，設備正常運轉時，下料液位自動控制閥直角不低于40度。無論是自動控制閥還是手動閥，把粘在器壁上面的粉末盡量的進行清除。在經過優化之后，主要的運行時間將會在原層次上得到很大提升，雖然之前的設備經常會因堵塞的情況導致使用不到半個月就面臨停工，但是優化之后的設備內堵塞現象得到了很大改進，且共聚反應器在連續運行的時間上也相對得到比較顯著的提升，然而由于干燥器形成的氣體循環造成的堵塞停工，卻到目前仍然難以解決。

3.3 管制反應壓力閃蒸罐D-301出料困難

出料困難的主要原因是由于壓力較高造成的，當反應壓力變低就會使反應的速率變高，而反應熱的消散就相比而言較為困難，反應壓力和催化劑所剩下的活性以及聚合物的顆粒所停留的時間還有富有惰性組成含量的關系都是十分微妙的，按照之前的操作可以發現，對反應壓力的條件可以整理出以下幾方面的順序。

首先，使用旋風分離器的底部閥門來進行惰性成分的調整，若下料的自動控制閥的直角減小，那么惰性成分的濃度就會增加，且系統的壓力就會有所提高，閥門開度減少惰性組成含量會逐漸上升，在使用設備下料的過程當中，自動控制閥必須要保持在一定的高度且不能夠完全的關閉。

其次，就是聚合物顆粒停留時間以及反應壓力，通過反應器的料位高低來進行一系列的調整，反應器的料位如果增大，那么聚合物停留的時間也會變長，當系統壓力降低，則反應器的料位也會因此降低，聚合物顆粒停留的時間就變得更少，那么系統的壓力就會獲得更大提升，如果以上這些措施反應壓力沒有達到預期的效果，且系統壓力持續不斷地上升，就需要立即調節環管反應器的操作數據，盡量提升催化劑剩余的活性。

上述兩種方法可以達到相同的結果，均可縮短催化劑在環管內的時間，保持殘余的活性用來投入到共聚反應器當中。

4 結語

綜上所述，首先在使用聚丙烯的過程當中要不斷的提高對設備的管理，讓員工能夠在崗位上投入更多的熱情，進而可延長設備的使用年限，執行嚴謹的工作紀律，務必做到使用合格的配方來調配母料，使裝置單元設備能夠安全有效運行。需要注意的是不要在放置添加劑的時候，因不謹慎而掉入其他雜物，還包括在檢修設備時也需特別注意這一點。在進行設備故障診斷的時候，工作人員要敏感和嚴謹，就算從一些復雜的信號以及細微的現象當中都應該可以做到提取關鍵的信息，且對一些基本的故障也需做到詳細清楚并了解問題的所在，有針對性地提出解決的方法。不僅如此還應注意對閥門的把控度，且需要使用高壓蒸汽進行清理，解決裝置被堵塞的問題應重點把握反應壓力和溫度，只有這樣才可以讓產品的質量獲得更好提升，與此同時應及時更換掉一些已經無法使用的設備或系統組件，進而提升企業的生產效益。