摘要：床重是Unipol聚丙烯工艺控制反应的重要参数之一，床重的正常与否直接影响反应器内的流化状态，同时是PDS出料系统正常运行的关键性控制指标。一旦床重偏离正常值过大时，会造成床层流化状态不好，热量无法及时撤出，细粉夹带过多，堵塞循环器冷却器或分布板，严重时造成装置紧急停车甚至结块爆聚，本文基于Unipol聚丙烯装置生产数据，重点分析了床重偏高或偏低对反应器控制的影响因素及处理措施，为确保反应系统连续稳定运行打下坚实的基础。
关键词：Unipol聚丙烯 床重 流化 反应器控制
一、概述
青海大美煤业股份有限公司４０万吨/年聚丙烯装置，采用GRACE公司Unipol聚丙烯工艺。以丙烯为原料、氢气为链转移剂、采用高效催化剂体系，在气相流化床反应器中进行聚合反应，生产均聚、无规共聚和抗冲共聚聚丙烯树脂产品。
为了保证聚丙烯装置长周期稳定运行，研究分析床重偏离的影响因素和处理措施对反应系统的控制尤为重要，对青海大美煤业股份有限公司聚丙烯装置的“安”“稳”“长”“满”“优”运行具有重要的现实意义。
二、床重偏离对生产控制的影响
床重偏离直接影响聚合反应的正常流化，导致聚丙烯产品质量不合格，同时造成装置停车，企业遭受严重的经济损失。造成床重偏离存在多种原因，但是影响结果不尽相同，显示床重比实际床重偏大，如果不及时处理，PDS系统由于持续出料，将造成床层料位拉低，催化剂停留时间减少，产率降低，造成催化剂的损耗增加。显示床重比实际床重偏小，如处理不及时，实际床重增加，粉料在反应中的停留时间过长，容易形成低等规度、无规物以及细粉增加，细粉含量增加易出现静电、温度波动，催化剂活性降低等情况。
三、原因分析及处理措施
.png)
图1 流化床反应器循环回路及仪表示意图
1、床重偏大的原因及处理措施
（1）反应器内存在块料，堵塞PDS出料口，造成床重偏高。
处理措施：观察反应器上、中、下流化松密度显示是否升高，如果升高则说明在循环气速维持不变的前提下床重升高，同时底部流化松密度变化较大。
检查PDS系统A阀的反吹流量是否降低，计算PDS的出料效率是否降低，同时PDS取样器取样检查，观察是否存在片料块料，如出现以上情况，说明反应器存在片料，此时监控好反应温度及壁温变化，缓慢降低反应负荷，适量提高床层冷凝量，防止静电出现大的波动，控制好循环气速和流化状态，将床层中的片料缓慢排至脱气系统，待反应状态趋于平稳后，缓慢将负荷提至正常负荷。如在控制过程中出现反应温度、流化状态的恶化等不可控情况，反应执行终止，防止反应爆聚。
（2）PDS系统E阀故障，导致PDS出料系统停运，其余PDS出料系统无法满足反应负荷，致使床重偏高。
处理措施：立即将故障PDS出料系统切至手动出料，手动关闭E阀，与之配套的PDS出料系统由交叉出料切至单组自动出料，联系仪表处理E阀，手动对故障的PDS泄压并氮气置换，防止粉料融罐。
观察床重曲线与PDS排料情况，防止其他PDS出料系统故障造成反应波动，根据PDS出料能力，适当调整反应负荷，使之与PDS系统的出料能力相匹配，以防床重缓慢偏高，造成反应波动而停车。
（3）因催化剂堆积导致的活性突然爆发造成产率上升，床重偏高。
处理措施：催化剂活性瞬间的爆发，一般由催化剂自身分散性不均或受反应器内杂质的影响所致，在杂质消失后，催化剂活性瞬间升高，这些都会导致床重升高。遇此类情况时，首先反应温度升高、分压快速下降，在可控的范围内应增加丙烯进料，通过液相丙烯气化降低反应温度，同时压制催化剂的活性，控制好PDS的出料情况。密切监控床重、料位、流化松密度和循环气速等参数变化，确保反应系统正常流化，必要时终止反应以防止反应结块爆聚的发生。
为了保证催化剂分散性好，确认催化剂在翻滚器上滚动6至8小时，滚动时间短会造成催化剂分散不均匀，滚动时间过长则会因为过度翻滚造成催化剂颗粒因机械摩擦导致颗粒碎裂。催化剂加入前定要确认催化剂的规格、批次和钛含量，中途静止时间不能超过30分钟。控制好催化剂进料负载流量和催化剂支撑管管吹扫气流量，确保催化剂进入到反应器内均匀分布。
（4）床重正引压口有树脂粉料粘连，出现堵塞情况，导致反吹气在正压侧憋压，导致正负压管口压差增大，床重逐渐升高。
处理措施：现场强制吹扫正压侧管口，同时联系仪表吹扫床重的仪表表头，若床重显示未恢复正常，及时适当调高床重设定值，防止PDS持续出料将床重拉低。
引压口钻孔处理，考虑到反应器床重总压共用同一个引压管口，避免操作时联锁导致一系列的恶性事件，钻孔前将床重和总压设定假值或采取旁路措施。此时由床高控制PDS出料，根据回收压缩机的入口压力变化曲线趋势，调整PDS系统A套和B套出料时间间隔，使PDS出料平稳。
通过观察反应上、中、下流化松密度、丙烯进料、床层各点温度、循环气速变化、压缩机功率变化、以及脱气仓料位等参数观察和判断反应状况来调整，避免过度排料将床重拉低。
.png)
图2 床重引压管口钻孔示意图
（5）床重测量表头吹扫氮气压力不一致
处理措施：床重测量仪表表头采用高压精制氮气进行吹扫，表头两股吹扫氮气压力不一致导致表头压差变大，造成测量不准确，及时调整表头吹扫氮气管线上可调单向阀的压力，保证仪表表头反吹气压力一致。
2、床重偏小的原因及处理措施
（1）反应活性突然下降，产率降低，导致床重偏低。
处理措施：反应活性降低主要是反应器内杂质突然升高导致，原料丙烯、氢气、氮气立即进行化验分析，查找杂质原因，同时提高反应器排放量和AL/TI比，以减少系统内杂质含量。
反应活性降低，首先反应温度明显下降，反应总压、分压升高，及时调整反应负荷，同时提高催化剂注入量，但必须保证可控，防止催化剂堆积，若出现反应温度无法满足生产需要时投用反应加热蒸汽，维持反应温度，保证反应系统正常流化，待反应活性恢复后反应恢复正常负荷运行。
（2）床重负引压管口有树脂粉料粘连，出现堵塞情况且堵塞不严重，导致反吹气体在负压侧憋压，引压口压差降低，床重逐渐降低。
处理措施：及时适当调低床重设定值，同正引压口有树脂粉料粘连处理措施一致，但一般不建议负引压侧管口钻孔，因为负引压管口在反应器的最顶部，粉料在反应器扩大段会沉降，携带上升的粉料很少，加上有反吹，负引压侧管口堵的可能性很小，负引压侧管口带压钻孔存在钻头掉入反应器的风险，一旦钻头落入反应器内必须停车处理。
（3）正压侧管口吹扫气存在微量泄漏，管口吹扫气伴热不好。
处理措施：现场检查正压侧管口吹扫气管线，查看压力，及时消除漏点。检查伴热温度是否正常，如果存在伴热效果不佳的情况，及时处理。
6.结论
文章重点分析了Unipol聚丙烯工艺正常生产过程中床重偏离对生产控制的影响因素及应对措施。床重偏高会造成粉末夹带过多，造成循环器冷却器、反应器分布板堵塞，床重偏低则造成反应系统流化状态不好，扩大段冲刷不完全，造成结片脱落，细粉含量升高，产品质量不合格，严重时反应系统停车处理。文章中总结了床重偏离时的控制措施，在实际生产中有很好的指导意义，对确保聚丙烯装置长周期稳定运行，为企业的安全发展提供保障。
参考文献：
[1] 洪定一，聚丙烯原理、工艺与技术[M]，第 2 版. 北京：中国石化出版社，20141：1-12；495-499
[2] DOW Unipol 聚丙烯工艺技术手册[M].休斯敦：DOW 化学，1986：35-425