淺析淤漿催化劑加料系統堵塞原因及處理方法

紀彬

上海立得催化劑有限公司 （上海 201512）

上海立得催化劑有限公司（以下簡稱“立得”）獨立開發研制、具有自主知識產權的機電一體化撬裝設備——淤漿催化劑加料系統，采用集成和模塊化的設計及制作理念，不但便于組裝、運輸、維護、巡檢，更有利于工藝控制。在設計及制作過程中，以縮短物料路徑，減少磨耗，降低系統壓差，防止物料沉降、堵塞為宗旨，吸取了各套系統在裝置中運行的經驗，進行精心改進，充分考慮現場操作方便、機電儀表維護簡單、系統清堵簡單、節能減排等方面。

1 淤漿催化劑簡介

立得淤漿催化劑是一種無載體干粉催化劑分散于特殊礦物油中的漿液型催化劑母體，可完全替代進口催化劑UCAT J1P-25，屬于Ziegler/Natta 型催化劑。其活性為15 000～30 000 kgPE/kgcat，適合Univation 和GPE 等氣相法聚乙烯工藝在干態、冷凝態和超冷凝模式下的穩定操作，可完全取代傳統干粉催化劑，生產窄相對分子質量分布的低、中、高密度聚乙烯。這種特殊的礦物油可有效保護催化劑粒子；可根據礦物油黏度與溫度的關系調節淤漿催化劑的黏度，以滿足運輸、加料等要求；工業化應用時無不良影響，有助于裝置穩定操作、降低成本、產品優良。

2 淤漿催化劑加料系統流程簡介

氣相法聚乙烯流化床工藝使用的催化劑活性成分有Mg-Ti，Cr，MAO（甲基鋁氧烷）等，聚乙烯淤漿催化劑屬于鎂鈦系。因為淤漿催化劑的活性高，直接注入反應器會導致控制較難，因此需通過淤漿催化劑加料系統進行在線還原，以調整催化劑活性、堆積密度、氫調性、共聚性能等。另外，跟干粉催化劑相比，通過在線調整三正己基鋁（T3）、一氯二乙基鋁（DC）的還原比，能生產出更多的聚乙烯產品。

淤漿催化劑在螺桿泵作用下與T3 一起進入靜態混合器，充分反應后進入T3 停留罐，并從頂部以柱塞流的形式流出，然后與DC 一起進入靜態混合器，充分反應后進入DC 停留罐，并從頂部以柱塞流的形式流出，最后通過高壓N2注入反應器。如果聚乙烯裝置反應器出現短時間停車，可通過邏輯聯鎖控制進行催化劑大循環操作，淤漿催化劑加料系統不需要停車。

聚乙烯產品以催化劑顆粒為模板進行復制增長，催化劑進入聚乙烯裝置時若發生破損會造成產品細粉料增加、產品流動性變差等問題，因此催化劑顆粒形貌的保持對聚乙烯產品生產及加工具有重要影響。淤漿催化劑加料系統模塊集成化設計有效地縮短了催化劑在加料系統中的輸送路徑，減少了輸送過程中管線對催化劑的磨耗；同時，模塊化設計過程盡量避免加料管線中彎頭、袋型部分，減少管道對催化劑顆粒造成的沖擊破壞，對催化劑顆粒形態起到有效的保護作用。

3 淤漿催化劑加料系統常見堵塞部位及原因

立得淤漿催化劑加料系統堵塞次數明顯較進口系統少，運行周期也較進口系統長，但不可避免地都 會發生堵塞現象，具體如表1 所示。

表1 聚乙烯裝置催化劑系統堵塞情況

要了解淤漿催化劑加料系統經常出現堵塞的部位，首先需了解淤漿加料系統的一些特殊部件。

（1）靜態混合器：長度為0.629 m，直徑為DN15 mm，主要材質為316 L，內部元件按一定規則排列，這些元件借助淤漿催化劑自身動能，可使催化劑和T3，DC 充分混合。因靜態混合器內部特殊、管徑小，加之催化劑黏度較高，所以常有堵塞現象發生。

（2）質量流量計：安裝在催化劑螺桿泵出口處，管口尺寸為6.35 mm，堵塞原因和靜態混合器相似。

（3）單向閥：烷基鋁管線中如果殘留少量氧氣容易引起反應進而堵塞升程器，導致單向閥堵塞影響淤漿催化劑還原效果。

（4）工藝管線：整個淤漿催化劑加料系統工藝管線都為DN15 mm，管線過細，最容易發生堵管的部位為DC 停留罐出口到催化劑注入口這段管線。

（5）催化劑鋼瓶：淤漿催化劑加入母液罐時，一定要在專用暖房中至少搖勻24 h，使催化劑顆粒能均勻懸浮在礦物油中。如未搖勻，催化劑顆粒會產生沉降，堵塞壓料管線或淤漿催化劑過濾器。

（6）保溫效果：整個淤漿催化劑加料系統采用電伴熱進行控溫，用保溫棉進行保溫。溫度太低，催化劑流動性下降，易堵塞管線；反之，易影響催化劑活性，導致催化劑不能完全釋放，影響產品質量[1]。

4 淤漿催化劑加料系統堵塞判斷及處理方法

4.1 堵塞位置判斷

淤漿催化劑加料系統管線堵塞判斷的依據主要是螺桿泵、T3 泵和DC 泵出口壓力及各泵電機的轉速是否異常。

（1）螺桿泵出口管線或質量流量計堵塞

如果T3 泵、DC 泵出口壓力無異常，但螺桿泵出口壓力增加，電機轉速異常，可基本判斷為螺桿泵出口管線或質量流量計堵塞[2]。

（2）T3/DC 泵出口單向閥、T3/DC 停留罐前靜態混合器堵塞

T3 相關堵塞：如果螺桿泵、T3 泵出口壓力上升，對應的泵轉速也上升，但是DC 泵出口壓力和轉速無異常，則判斷堵塞部位在DC 靜態混合器前，可能是螺桿泵出口質量流量計、T3 泵出口單向閥、T3停留罐前靜態混合器，需逐一檢查、局部處理。DC 相關堵塞以同樣的方法進行處理。

（3）整個系統的單向閥、靜態混合器、管線堵塞

如果螺桿泵、T3 泵、DC 泵出口壓力、轉速都明顯上升，則可能是整個系統相關管線和閥門堵塞[3]。

4.2 堵塞處理方法

（1）質量流量計

需要利用流量計的跨線，將質量流量計隔離，用N2吹通后投入使用，整個反應無需調整任何參數。

（2）靜態混合器

處理前，在不影響裝置運行的前提下先切換備用靜態混合器，而后對工藝管線進行泄壓，將靜態混合器中相應介質排盡。泄壓時注意安全，由于烷基鋁的存在容易引起火災等，對拆卸完的靜態混合器用低壓蒸汽進行吹掃，待吹掃完成用精制N2繼續吹掃，回裝并進行置換，填充礦物油，備用。

（3）單向閥

拆下單向閥時，需利用專用接頭將管線內介質排盡，為防止管線內殘留烷基鋁導致火災，需對相應管線進行礦物油沖洗并用N2進行置換，置換完全后方可拆除清理。清理干凈后再用N2進行吹掃，置換干凈后回裝投用。如有必要，單向閥需解體清理。

（4）催化劑注入套管

催化劑注入套管時常發生堵塞，處理時需快速拔出注入套管，更換新的注入套管以免影響裝置運行。堵塞的注入套管用N2進行吹掃，如未吹通可用蒸汽吹掃直至吹通，再用氮氣吹掃，置換干凈備用。如上述方法無效，建議更換新的注入套管[4]。

5 淤漿催化劑加料系統優化

5.1 螺桿泵操作

由于淤漿催化劑的壓力由螺桿泵通過擠壓提供，因此螺桿泵的定子不容許有磨損，否則會出現螺桿泵不打壓的現象；但因其不間歇運轉，所以磨損持續緩慢地進行。在裝置正常運行期間，不建議定期切換使用螺桿泵，因為不論螺桿泵運行與否，定子都存在老化現象；需要將備用泵用礦物油填充，保證其隨時可正常切換使用。

5.2 靜態混合器定期清理

根據地理位置和環境溫度的不同，建議北方地區裝置氣溫較低時每月切換一次靜態混合器，夏季的北方地區和南方地區裝置可以每2～3 個月切換一次靜態混合器，這樣有助于淤漿催化劑加料系統的長期運行，且在線混合器的清理也會比較容易。

5.3 增加備件數量

催化劑注入套管、靜態混合器、單向閥等部件需要有相應備件，當發生堵塞時，可快速換上備件，使催化劑注入和反應裝置運行波動最小，大大降低成本。拆下來的堵塞部件，可清理后備下次使用。

5.4 淤漿催化劑加料系統外部增加暖房

淤漿催化劑加料系統電伴熱溫度要求為30～45℃：溫度過低，淤漿催化劑流動性下降，管線容易堵塞；溫度過高，會使催化劑老化，導致活性降低。所以，必須保證淤漿催化劑溫度控制在合適的范圍內，建議將淤漿催化劑加料系統放在暖房內。暖房采用蒸汽伴熱，溫度控制在35～40 ℃；暖房的存在也有利于避免雨水對催化劑加料系統設備的腐蝕[5]。

6 結語

淤漿催化劑黏度高，加料系統管線細、特殊部件多，因此堵塞時有發生。立得有專業的淤漿催化劑加料系統服務團隊，會派遣技術人員到現場進行服務，幫助客戶開展裝置安裝、調試、開車等工作；開車期間，立得技術人員免費為裝置操作工培訓加料系統運行的相關知識；裝置正常運行后，立得會派遣專業技術服務人員解決系統運行過程中的所有問題，確保裝置正常生產；立得還有資深的聚乙烯專家團隊，可以提供生產技術指導，包括裝置運行、裝置故障診斷、催化劑理論知識、催化劑應用及切換等方面的培訓。通過種種技術支持，來緩解裝置堵塞現象的發生，延長淤漿催化劑加料系統的運行周期。