鄧東升

（中韓（武漢）石油化工有限公司聚烯烴二部，湖北 武漢 430000）

1 工藝簡介

Basell公司的Hostalen低壓淤漿聚合工藝為懸浮聚合[1]，己烷作為分散劑，將乙烯、1-丁烯、催化劑、聚乙烯粒子均勻分散，使用齊格勒·納塔催化劑，生產(chǎn)分子量分布為單雙多峰的高密度聚乙烯產(chǎn)品。目前，Basell聚烯烴公司專供的Z501催化劑主要用于生產(chǎn)PE80、PE100級管材料產(chǎn)品，Z509催化劑主要用于生產(chǎn)雙多峰高性能聚乙烯薄膜料產(chǎn)品。高密度聚乙烯是Hostalen低壓淤漿聚合工藝的主要產(chǎn)品，此外還有副產(chǎn)物蠟生成。

2 聚乙烯蠟的排出操作

聚乙烯是典型的半晶高聚物，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)由晶區(qū)和非晶區(qū)組成[2]。結(jié)晶度的大小以及晶片的厚度是材料剛性的主要影響因素。蠟是在聚合期間反應(yīng)生成的低聚物，從己烷精制系統(tǒng)排出并送至蠟蒸餾單元。部分鏈長極短的非晶體聚乙烯蠟[3]，可在反應(yīng)溫度下溶解于分散劑中。這些低聚物的分子量通常低于1萬，由于分子量相對較低且粒徑小，很難通過離心分離將其與己烷分離出來，因此己烷母液中通常夾帶有較多的低聚物[4]。聚乙烯蠟的正常排出，是決定裝置穩(wěn)定生產(chǎn)的重要因素。蠟的量大且塊狀較多時(shí)，可能會造成管線堵塞。

聚乙烯蠟排出操作的主要步驟如下：蠟罐D(zhuǎn)-3302A接收蠟液位至20%時(shí)，打開HV-33018，關(guān)閉HV-33017，切換至蠟罐D(zhuǎn)-3302B進(jìn)料。打開底部的低壓蒸汽閥FV-33102，將D-3302A蠟罐溫度升至100℃，對蠟中的己烷進(jìn)行閃蒸并恒溫0.5h，確保己烷脫除完全。恒溫結(jié)束后，關(guān)閉底部的低壓蒸汽供應(yīng)。通知現(xiàn)場操作人員打開D-3302A頂部的工業(yè)水進(jìn)蠟罐手閥，將蠟罐溫度降至50℃以下，關(guān)閉工業(yè)水進(jìn)蠟罐手閥，準(zhǔn)備排蠟?，F(xiàn)場操作人員與中控確認(rèn)可以進(jìn)行排蠟作業(yè)后，將蠟槽放置于排蠟口，打開D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104,打開排蠟口現(xiàn)場球閥，將蠟罐D(zhuǎn)-3302A中的水排出。由于水與蠟的密度不同，起初蠟槽接收的是大量的水及少部分帶出的固體蠟。當(dāng)大量的固體蠟排入蠟槽時(shí)，關(guān)閉排蠟口現(xiàn)場球閥，逐一打開其他已安裝好蠟袋的排蠟口，接收固體蠟。排蠟完畢后，關(guān)閉D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104及排蠟口球閥，并給蠟罐充壓至20kPa左右，關(guān)閉充壓線。打開D-3302A底部的排蠟切斷閥HV-33104，及排蠟口現(xiàn)場球閥吹掃D-3302A底部排蠟口、切斷閥HV-33104、排蠟管線防止堵塞。吹掃結(jié)束后，關(guān)閉D-3302A底部排蠟切斷閥HV-33104，打開頂部D-3302A工業(yè)水進(jìn)水線。流程給D-3302A充液至6%，準(zhǔn)備再次接蠟。為確保各排蠟口通暢，現(xiàn)場打開排蠟線上的氮?dú)馐珠y充壓，逐一打開排蠟口現(xiàn)場球閥，檢查是否有堵塞現(xiàn)象。

由于生產(chǎn)牌號多樣，在實(shí)際的排蠟操作過程中，排蠟溫度可視牌號、蠟量、蠟狀而定。例如HS GC 7260牌號生產(chǎn)的蠟狀態(tài)正常，排蠟溫度在48℃左右；ACP 5831D牌號中的蠟為拉絲狀，排蠟溫度在80℃左右。若塊狀蠟或拉絲蠟較多、出現(xiàn)排蠟困難的情況，可多次升溫并重復(fù)排蠟操作，例如生產(chǎn)ACP 5831D牌號時(shí)，D-3302B罐重復(fù)進(jìn)行了3次排蠟操作。

由于有聚乙烯蠟生成，Hostalen淤漿工藝的特點(diǎn)導(dǎo)致在設(shè)備、管線的低點(diǎn)彎頭等處易發(fā)生堵塞。若發(fā)生堵塞，工藝退料無法進(jìn)行，檢維修作業(yè)存在較大的安全隱患，特別是聚合反應(yīng)系統(tǒng)的各處退料管線會頻繁發(fā)生堵塞。

3 技術(shù)改造

在實(shí)際生產(chǎn)中，聚乙烯蠟的形態(tài)并非標(biāo)準(zhǔn)的球狀或粉末狀，其形態(tài)較難控制，因此拉絲狀、塊狀的蠟在高丁烯-1加入牌號時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)。大量的拉絲狀、塊狀蠟的生成，會造成蠟蒸發(fā)器/分離器的負(fù)荷提高。隨著生產(chǎn)負(fù)荷提高，聚合副反應(yīng)又產(chǎn)生了較多的蠟，使得蠟液變得黏稠，流動性能下降，逐漸累積并黏附于蒸發(fā)器的管束上，導(dǎo)致蠟蒸發(fā)器的殼程壓力迅速上漲，換熱效果明顯下降，已不能及時(shí)有效地處理聚合系統(tǒng)產(chǎn)生的母液，嚴(yán)重影響了裝置高負(fù)荷生產(chǎn)。當(dāng)蠟的生成量超過己烷精制系統(tǒng)的處理量時(shí)，會造成聚合系統(tǒng)降產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致裝置停車。

為此我們進(jìn)行了技術(shù)改造，新增了圖1所示的重組分脫除裝置蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101。蠟蒸發(fā)器/分離器的工作原理是熱虹吸現(xiàn)象。母液進(jìn)入蒸發(fā)器后被加熱，變成氣液混合物，密度變小，可從蒸發(fā)器上部進(jìn)入分離罐。而分離罐底部的母液因密度較大，自動流向蒸發(fā)器。分離罐→分離罐底部→蒸發(fā)器→分離罐頂部，形成了一個(gè)自然循環(huán)，母液不斷被加熱蒸發(fā)分離。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷提高時(shí)，聚合副反應(yīng)產(chǎn)生了較多的蠟，使蠟液變得黏稠，流動性能下降，逐漸累積黏附于蒸發(fā)器的管束上。新增加1臺蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101后，2臺蠟蒸發(fā)器/分離器一同運(yùn)行，提高了母液的處理負(fù)荷，避免了因反應(yīng)生成大量蠟導(dǎo)致己烷精制單元處理能力不足造成的聚合反應(yīng)降產(chǎn)及裝置停車的情況。

圖1 蠟蒸發(fā)器/分離器E3102-V3101