摘 要：文章介紹了SPHERIZONE聚丙烯工藝生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時的特點與問題。該工藝主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器，生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時溫度控制較困難，應從阻隔液及吹掃氣流量和下降段流速上進行優(yōu)化控制。

關鍵詞：spherizone；聚丙烯；雙峰

中沙（天津）石化聚丙烯裝置采用Lyondellbasell公司最新開發(fā)的“spherizone”工藝，由一條生產(chǎn)線生產(chǎn)均聚產(chǎn)品、無規(guī)共聚產(chǎn)品、抗沖共聚產(chǎn)品和三元共聚產(chǎn)品。設計年產(chǎn)45萬噸（按8000小時計算）聚丙烯本色粒料。該工藝屬氣相法工藝，其主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器和氣相共聚反應器，其中多區(qū)循環(huán)反應器為一種新型式的反應器，也是該工藝技術的核心所在，反應器可分成兩個反應區(qū)域，便于生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品。

1 國際上雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

目前已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)雙峰聚丙烯的工藝主要有Borealis公司的北星雙峰（Borstar）、LyondellBasell 公司spheripol和spherizone和 Dow公司的Unipol，據(jù)稱Dow用Novolen工藝裝置也開發(fā)過雙峰聚丙烯產(chǎn)品[1]。上述工藝除spherizone外，都采用兩個反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品，spherizone工藝采用一個反應器進行雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2 多區(qū)循環(huán)反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品的機理

多區(qū)循環(huán)反應器為氣相反應器，可分為上升段和下降段兩部分（如圖1），聚合物顆粒在上升段被循環(huán)氣流化并被輸送至下降段，經(jīng)下降段頂部內(nèi)置旋風分離器分離后，在下降段靠重力下落，下降段為平推流形式的緊密床，在底部重新進入上升段。循環(huán)氣在旋風分離器頂部排出，經(jīng)壓縮機及換熱器后返回上升段底部，部分循環(huán)氣隨固體顆粒進入下降段。在生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品期間，在下降段頂部加入阻隔丙烯，使上升段氣體不能進入下降段，從而使兩部分氣體組分不一樣，在每個部分生成的聚合物分子量不同，從而實現(xiàn)雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于聚合物顆粒在兩部分反復循環(huán)，使不同分子量聚合物反復包裹，微觀上產(chǎn)品更加均一，性能優(yōu)異穩(wěn)定（如圖2）。

2.1 在單峰聚丙烯生產(chǎn)時，由于并不需要阻隔作用，因此阻隔液分配器僅保持最低流量防止噴嘴堵塞，反應器上升段和下降段中氫氣、共聚單體乙烯濃度相同。

2.2 生產(chǎn)雙峰聚丙烯時，阻隔液使用液相丙烯，加大流量，來自阻隔液分離回收區(qū)T240的丙烯作為阻隔液的主要成份進入阻隔區(qū)。

根據(jù)產(chǎn)品類別的不同，基本分為以下三種情況。

2.2.1 生產(chǎn)熔體流動速率不同的均聚物。一般通過阻隔區(qū)丙烯進料，阻止上升段氣體中的氫氣進入下降段，使下降段氫氣組分含量較低，生成低熔融指數(shù)的聚合物。阻隔區(qū)進料是T240丙烯和新鮮丙烯，T240丙烯來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收再重新進入反應器，調(diào)節(jié)該路丙烯量是反應器物料平衡的重要部分，在回收量大時T240液位升高，可提高再沸器蒸汽量，使丙烯經(jīng)塔頂直接進入反應器循環(huán)氣壓縮機吸入段，可在流量不足時補充新鮮丙烯。氫氣也來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收系統(tǒng)分離后重新按比例投入反應器下降段。

2.2.2 生產(chǎn)熔融指數(shù)相同，而下降段不含乙烯的無規(guī)共聚產(chǎn)品。由于阻隔區(qū)的作用，氫氣及乙烯難以進入下降段。為維持熔融指數(shù)，需補充氫氣，從而使下降段氫氣濃度與上升段相同。而乙烯在反應器中被阻隔液阻擋，經(jīng)阻隔液回收區(qū)被分離出來，重新進入多區(qū)反應器上升段。

2.2.3 在下降段生成低熔融指數(shù)，并且乙烯含量不同的無規(guī)產(chǎn)品。多區(qū)循環(huán)反應器的重要特點是能生產(chǎn)含不同乙烯含量的雙子雙峰無規(guī)共聚產(chǎn)品，該種產(chǎn)品已不同于傳統(tǒng)意義的雙峰產(chǎn)品。該種產(chǎn)品改善了剛性與抗沖性能之間的平衡，可用于擠出吹塑與熱成型。

在生產(chǎn)該類產(chǎn)品時，阻隔區(qū)乙烯進料采用新鮮乙烯，而阻隔區(qū)中的乙烯在T240中由塔頂蒸出，進入反應器上升段。阻隔液由丙烯、氫氣、新鮮乙烯組成。

3 雙峰產(chǎn)品生產(chǎn)控制難點與問題

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量控制難點

對于生產(chǎn)均聚雙峰產(chǎn)品，要求上升段氣體中保持較高的氫氣濃度，而下降段保持較低的氫氣濃度，使兩部位生成的聚合物分子量不同，達到雙峰產(chǎn)品的質(zhì)量要求，本工藝采用單一反應器，反應器內(nèi)兩部分壓力是相同的，僅靠阻隔液進行隔斷，因此實現(xiàn)這一目標有兩方面手段：增加阻隔液流量和減小下降段流速。

3.1.1 增加阻隔液流量

增加阻隔液流量目的在于通過加入不含氫氣的阻隔液（丙烯），使富氫的上升段氣流被阻斷，從下降段頂部經(jīng)壓縮機返回上升段底部，而阻隔液立即氣化后隨聚合物進入下降段，從而實現(xiàn)下降段氫氣低濃度。缺點是大量丙烯氣化吸熱將使該部位溫度驟降。

3.1.2 減小下降段物料流速

通過減小下降段底部蝶閥HV2300開度，使向下流動的物流速度減慢，有助于提高阻隔液氣化時的氣提效果，從而降低下降段氫氣含量。但是下降段流速降低將使散熱更加困難，下降段溫度上升，易形成熱點造成結塊。

3.2 氫氣濃度滿足要求后對下降段溫度及催化劑消耗的影響

下表列出了均聚生產(chǎn)和雙峰生產(chǎn)時下降段由上至下12個溫度監(jiān)測點的情況

表中可見均聚生產(chǎn)時由上至下溫度逐漸上升，但各層三個監(jiān)測點溫度一致，溫度范圍75.4-85.1℃。在雙峰生產(chǎn)時各點溫差大，這是因為為了控制下降段溫度，如圖一所示，四路吹掃氣由氣相丙烯轉(zhuǎn)為液相丙烯，這樣造成距吹掃氣近的部位因丙烯氣化溫度極低，遠的部位溫度仍較高的狀況。由于下降段固體聚合物較緊密，處于非流化狀態(tài)，因此傳熱困難，溫度難以均一。

溫度的變化也造成了催化劑消耗的上升，雙峰生產(chǎn)時催化劑消耗大幅度上升。根據(jù)Lyondellbasell相關資料，催化劑在75-80℃時活性最高，過低和過高的溫度都將造成催化劑活性下降，這樣在阻隔區(qū)附近以及吹掃氣附近的低溫將造成反應減弱，距吹掃氣遠的部位溫度過高也會使反應下降。改善這一狀況的方法是精細操作，盡量保持較低的阻隔液量、吹掃氣量和較高的流速，使生產(chǎn)控制在滿足雙峰質(zhì)量要求的臨界點附近，其中的吹掃氣采用經(jīng)下游回收的較高溫度的丙烯，阻隔液需求量比較大，以回收丙烯為主，溫度較低的新鮮丙烯為輔，而下降段溫度監(jiān)測以低于90℃為宜，否則將有熱點結塊產(chǎn)生，易造成裝置出料困難而停車。

3.3 多區(qū)循環(huán)反應器的操作難度大于液相環(huán)管反應器，氣相流化床反應器及氣相攪拌床反應器，這些反應器氣（液、固）的流動為單一通道，單一方向，而多區(qū)循環(huán)反應器由下至上存在上升管和下降管兩個并聯(lián)的通道，正常情況下氣流和聚合物在兩部分沿順時針方向運動，如果操作不當下降段物料也可以向上運動。因此，為保持固體在反應器內(nèi)正常循環(huán)，務必使上升保持稀相輸送狀態(tài)，務必使下降段聚合物顆粒向下運動且保持緊密狀態(tài)，其核心內(nèi)容是防止下降段產(chǎn)生流化使床層膨脹。

4 結束語

多區(qū)循環(huán)反應器是一種新型的聚丙烯反應器，在單一反應器中可生產(chǎn)包含有不同熔體速率或不同乙烯含量的聚合物產(chǎn)品。為使其能穩(wěn)定生產(chǎn)具有優(yōu)異性能的雙峰產(chǎn)品，必須優(yōu)化控制其阻隔液流量、吹掃氣流量及下降段流速，控制的關鍵是防止下降段溫度過高或過低，以防范結塊危險并減少催化劑用量。

參考文獻

[1]張宇.雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝[J].石化技術，2005，12（2）：57.

作者簡介：王剛（1970-），男，漢族，天津，1992年畢業(yè)于天津理工學院化學工程專業(yè)，學士學位，工程師，主要從事聚丙烯生產(chǎn)技術工作。endprint

摘 要：文章介紹了SPHERIZONE聚丙烯工藝生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時的特點與問題。該工藝主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器，生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時溫度控制較困難，應從阻隔液及吹掃氣流量和下降段流速上進行優(yōu)化控制。

關鍵詞：spherizone；聚丙烯；雙峰

中沙（天津）石化聚丙烯裝置采用Lyondellbasell公司最新開發(fā)的“spherizone”工藝，由一條生產(chǎn)線生產(chǎn)均聚產(chǎn)品、無規(guī)共聚產(chǎn)品、抗沖共聚產(chǎn)品和三元共聚產(chǎn)品。設計年產(chǎn)45萬噸（按8000小時計算）聚丙烯本色粒料。該工藝屬氣相法工藝，其主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器和氣相共聚反應器，其中多區(qū)循環(huán)反應器為一種新型式的反應器，也是該工藝技術的核心所在，反應器可分成兩個反應區(qū)域，便于生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品。

1 國際上雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

目前已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)雙峰聚丙烯的工藝主要有Borealis公司的北星雙峰（Borstar）、LyondellBasell 公司spheripol和spherizone和 Dow公司的Unipol，據(jù)稱Dow用Novolen工藝裝置也開發(fā)過雙峰聚丙烯產(chǎn)品[1]。上述工藝除spherizone外，都采用兩個反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品，spherizone工藝采用一個反應器進行雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2 多區(qū)循環(huán)反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品的機理

多區(qū)循環(huán)反應器為氣相反應器，可分為上升段和下降段兩部分（如圖1），聚合物顆粒在上升段被循環(huán)氣流化并被輸送至下降段，經(jīng)下降段頂部內(nèi)置旋風分離器分離后，在下降段靠重力下落，下降段為平推流形式的緊密床，在底部重新進入上升段。循環(huán)氣在旋風分離器頂部排出，經(jīng)壓縮機及換熱器后返回上升段底部，部分循環(huán)氣隨固體顆粒進入下降段。在生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品期間，在下降段頂部加入阻隔丙烯，使上升段氣體不能進入下降段，從而使兩部分氣體組分不一樣，在每個部分生成的聚合物分子量不同，從而實現(xiàn)雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于聚合物顆粒在兩部分反復循環(huán)，使不同分子量聚合物反復包裹，微觀上產(chǎn)品更加均一，性能優(yōu)異穩(wěn)定（如圖2）。

2.1 在單峰聚丙烯生產(chǎn)時，由于并不需要阻隔作用，因此阻隔液分配器僅保持最低流量防止噴嘴堵塞，反應器上升段和下降段中氫氣、共聚單體乙烯濃度相同。

2.2 生產(chǎn)雙峰聚丙烯時，阻隔液使用液相丙烯，加大流量，來自阻隔液分離回收區(qū)T240的丙烯作為阻隔液的主要成份進入阻隔區(qū)。

根據(jù)產(chǎn)品類別的不同，基本分為以下三種情況。

2.2.1 生產(chǎn)熔體流動速率不同的均聚物。一般通過阻隔區(qū)丙烯進料，阻止上升段氣體中的氫氣進入下降段，使下降段氫氣組分含量較低，生成低熔融指數(shù)的聚合物。阻隔區(qū)進料是T240丙烯和新鮮丙烯，T240丙烯來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收再重新進入反應器，調(diào)節(jié)該路丙烯量是反應器物料平衡的重要部分，在回收量大時T240液位升高，可提高再沸器蒸汽量，使丙烯經(jīng)塔頂直接進入反應器循環(huán)氣壓縮機吸入段，可在流量不足時補充新鮮丙烯。氫氣也來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收系統(tǒng)分離后重新按比例投入反應器下降段。

2.2.2 生產(chǎn)熔融指數(shù)相同，而下降段不含乙烯的無規(guī)共聚產(chǎn)品。由于阻隔區(qū)的作用，氫氣及乙烯難以進入下降段。為維持熔融指數(shù)，需補充氫氣，從而使下降段氫氣濃度與上升段相同。而乙烯在反應器中被阻隔液阻擋，經(jīng)阻隔液回收區(qū)被分離出來，重新進入多區(qū)反應器上升段。

2.2.3 在下降段生成低熔融指數(shù)，并且乙烯含量不同的無規(guī)產(chǎn)品。多區(qū)循環(huán)反應器的重要特點是能生產(chǎn)含不同乙烯含量的雙子雙峰無規(guī)共聚產(chǎn)品，該種產(chǎn)品已不同于傳統(tǒng)意義的雙峰產(chǎn)品。該種產(chǎn)品改善了剛性與抗沖性能之間的平衡，可用于擠出吹塑與熱成型。

在生產(chǎn)該類產(chǎn)品時，阻隔區(qū)乙烯進料采用新鮮乙烯，而阻隔區(qū)中的乙烯在T240中由塔頂蒸出，進入反應器上升段。阻隔液由丙烯、氫氣、新鮮乙烯組成。

3 雙峰產(chǎn)品生產(chǎn)控制難點與問題

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量控制難點

對于生產(chǎn)均聚雙峰產(chǎn)品，要求上升段氣體中保持較高的氫氣濃度，而下降段保持較低的氫氣濃度，使兩部位生成的聚合物分子量不同，達到雙峰產(chǎn)品的質(zhì)量要求，本工藝采用單一反應器，反應器內(nèi)兩部分壓力是相同的，僅靠阻隔液進行隔斷，因此實現(xiàn)這一目標有兩方面手段：增加阻隔液流量和減小下降段流速。

3.1.1 增加阻隔液流量

增加阻隔液流量目的在于通過加入不含氫氣的阻隔液（丙烯），使富氫的上升段氣流被阻斷，從下降段頂部經(jīng)壓縮機返回上升段底部，而阻隔液立即氣化后隨聚合物進入下降段，從而實現(xiàn)下降段氫氣低濃度。缺點是大量丙烯氣化吸熱將使該部位溫度驟降。

3.1.2 減小下降段物料流速

通過減小下降段底部蝶閥HV2300開度，使向下流動的物流速度減慢，有助于提高阻隔液氣化時的氣提效果，從而降低下降段氫氣含量。但是下降段流速降低將使散熱更加困難，下降段溫度上升，易形成熱點造成結塊。

3.2 氫氣濃度滿足要求后對下降段溫度及催化劑消耗的影響

下表列出了均聚生產(chǎn)和雙峰生產(chǎn)時下降段由上至下12個溫度監(jiān)測點的情況

表中可見均聚生產(chǎn)時由上至下溫度逐漸上升，但各層三個監(jiān)測點溫度一致，溫度范圍75.4-85.1℃。在雙峰生產(chǎn)時各點溫差大，這是因為為了控制下降段溫度，如圖一所示，四路吹掃氣由氣相丙烯轉(zhuǎn)為液相丙烯，這樣造成距吹掃氣近的部位因丙烯氣化溫度極低，遠的部位溫度仍較高的狀況。由于下降段固體聚合物較緊密，處于非流化狀態(tài)，因此傳熱困難，溫度難以均一。

溫度的變化也造成了催化劑消耗的上升，雙峰生產(chǎn)時催化劑消耗大幅度上升。根據(jù)Lyondellbasell相關資料，催化劑在75-80℃時活性最高，過低和過高的溫度都將造成催化劑活性下降，這樣在阻隔區(qū)附近以及吹掃氣附近的低溫將造成反應減弱，距吹掃氣遠的部位溫度過高也會使反應下降。改善這一狀況的方法是精細操作，盡量保持較低的阻隔液量、吹掃氣量和較高的流速，使生產(chǎn)控制在滿足雙峰質(zhì)量要求的臨界點附近，其中的吹掃氣采用經(jīng)下游回收的較高溫度的丙烯，阻隔液需求量比較大，以回收丙烯為主，溫度較低的新鮮丙烯為輔，而下降段溫度監(jiān)測以低于90℃為宜，否則將有熱點結塊產(chǎn)生，易造成裝置出料困難而停車。

3.3 多區(qū)循環(huán)反應器的操作難度大于液相環(huán)管反應器，氣相流化床反應器及氣相攪拌床反應器，這些反應器氣（液、固）的流動為單一通道，單一方向，而多區(qū)循環(huán)反應器由下至上存在上升管和下降管兩個并聯(lián)的通道，正常情況下氣流和聚合物在兩部分沿順時針方向運動，如果操作不當下降段物料也可以向上運動。因此，為保持固體在反應器內(nèi)正常循環(huán)，務必使上升保持稀相輸送狀態(tài)，務必使下降段聚合物顆粒向下運動且保持緊密狀態(tài)，其核心內(nèi)容是防止下降段產(chǎn)生流化使床層膨脹。

4 結束語

多區(qū)循環(huán)反應器是一種新型的聚丙烯反應器，在單一反應器中可生產(chǎn)包含有不同熔體速率或不同乙烯含量的聚合物產(chǎn)品。為使其能穩(wěn)定生產(chǎn)具有優(yōu)異性能的雙峰產(chǎn)品，必須優(yōu)化控制其阻隔液流量、吹掃氣流量及下降段流速，控制的關鍵是防止下降段溫度過高或過低，以防范結塊危險并減少催化劑用量。

參考文獻

[1]張宇.雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝[J].石化技術，2005，12（2）：57.

作者簡介：王剛（1970-），男，漢族，天津，1992年畢業(yè)于天津理工學院化學工程專業(yè)，學士學位，工程師，主要從事聚丙烯生產(chǎn)技術工作。endprint

摘 要：文章介紹了SPHERIZONE聚丙烯工藝生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時的特點與問題。該工藝主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器，生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品時溫度控制較困難，應從阻隔液及吹掃氣流量和下降段流速上進行優(yōu)化控制。

關鍵詞：spherizone；聚丙烯；雙峰

中沙（天津）石化聚丙烯裝置采用Lyondellbasell公司最新開發(fā)的“spherizone”工藝，由一條生產(chǎn)線生產(chǎn)均聚產(chǎn)品、無規(guī)共聚產(chǎn)品、抗沖共聚產(chǎn)品和三元共聚產(chǎn)品。設計年產(chǎn)45萬噸（按8000小時計算）聚丙烯本色粒料。該工藝屬氣相法工藝，其主反應器為多區(qū)循環(huán)反應器和氣相共聚反應器，其中多區(qū)循環(huán)反應器為一種新型式的反應器，也是該工藝技術的核心所在，反應器可分成兩個反應區(qū)域，便于生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品。

1 國際上雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

目前已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)雙峰聚丙烯的工藝主要有Borealis公司的北星雙峰（Borstar）、LyondellBasell 公司spheripol和spherizone和 Dow公司的Unipol，據(jù)稱Dow用Novolen工藝裝置也開發(fā)過雙峰聚丙烯產(chǎn)品[1]。上述工藝除spherizone外，都采用兩個反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品，spherizone工藝采用一個反應器進行雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2 多區(qū)循環(huán)反應器生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品的機理

多區(qū)循環(huán)反應器為氣相反應器，可分為上升段和下降段兩部分（如圖1），聚合物顆粒在上升段被循環(huán)氣流化并被輸送至下降段，經(jīng)下降段頂部內(nèi)置旋風分離器分離后，在下降段靠重力下落，下降段為平推流形式的緊密床，在底部重新進入上升段。循環(huán)氣在旋風分離器頂部排出，經(jīng)壓縮機及換熱器后返回上升段底部，部分循環(huán)氣隨固體顆粒進入下降段。在生產(chǎn)雙峰產(chǎn)品期間，在下降段頂部加入阻隔丙烯，使上升段氣體不能進入下降段，從而使兩部分氣體組分不一樣，在每個部分生成的聚合物分子量不同，從而實現(xiàn)雙峰產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于聚合物顆粒在兩部分反復循環(huán)，使不同分子量聚合物反復包裹，微觀上產(chǎn)品更加均一，性能優(yōu)異穩(wěn)定（如圖2）。

2.1 在單峰聚丙烯生產(chǎn)時，由于并不需要阻隔作用，因此阻隔液分配器僅保持最低流量防止噴嘴堵塞，反應器上升段和下降段中氫氣、共聚單體乙烯濃度相同。

2.2 生產(chǎn)雙峰聚丙烯時，阻隔液使用液相丙烯，加大流量，來自阻隔液分離回收區(qū)T240的丙烯作為阻隔液的主要成份進入阻隔區(qū)。

根據(jù)產(chǎn)品類別的不同，基本分為以下三種情況。

2.2.1 生產(chǎn)熔體流動速率不同的均聚物。一般通過阻隔區(qū)丙烯進料，阻止上升段氣體中的氫氣進入下降段，使下降段氫氣組分含量較低，生成低熔融指數(shù)的聚合物。阻隔區(qū)進料是T240丙烯和新鮮丙烯，T240丙烯來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收再重新進入反應器，調(diào)節(jié)該路丙烯量是反應器物料平衡的重要部分，在回收量大時T240液位升高，可提高再沸器蒸汽量，使丙烯經(jīng)塔頂直接進入反應器循環(huán)氣壓縮機吸入段，可在流量不足時補充新鮮丙烯。氫氣也來自反應器頂部，經(jīng)阻隔液回收系統(tǒng)分離后重新按比例投入反應器下降段。

2.2.2 生產(chǎn)熔融指數(shù)相同，而下降段不含乙烯的無規(guī)共聚產(chǎn)品。由于阻隔區(qū)的作用，氫氣及乙烯難以進入下降段。為維持熔融指數(shù)，需補充氫氣，從而使下降段氫氣濃度與上升段相同。而乙烯在反應器中被阻隔液阻擋，經(jīng)阻隔液回收區(qū)被分離出來，重新進入多區(qū)反應器上升段。

2.2.3 在下降段生成低熔融指數(shù)，并且乙烯含量不同的無規(guī)產(chǎn)品。多區(qū)循環(huán)反應器的重要特點是能生產(chǎn)含不同乙烯含量的雙子雙峰無規(guī)共聚產(chǎn)品，該種產(chǎn)品已不同于傳統(tǒng)意義的雙峰產(chǎn)品。該種產(chǎn)品改善了剛性與抗沖性能之間的平衡，可用于擠出吹塑與熱成型。

在生產(chǎn)該類產(chǎn)品時，阻隔區(qū)乙烯進料采用新鮮乙烯，而阻隔區(qū)中的乙烯在T240中由塔頂蒸出，進入反應器上升段。阻隔液由丙烯、氫氣、新鮮乙烯組成。

3 雙峰產(chǎn)品生產(chǎn)控制難點與問題

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量控制難點

對于生產(chǎn)均聚雙峰產(chǎn)品，要求上升段氣體中保持較高的氫氣濃度，而下降段保持較低的氫氣濃度，使兩部位生成的聚合物分子量不同，達到雙峰產(chǎn)品的質(zhì)量要求，本工藝采用單一反應器，反應器內(nèi)兩部分壓力是相同的，僅靠阻隔液進行隔斷，因此實現(xiàn)這一目標有兩方面手段：增加阻隔液流量和減小下降段流速。

3.1.1 增加阻隔液流量

增加阻隔液流量目的在于通過加入不含氫氣的阻隔液（丙烯），使富氫的上升段氣流被阻斷，從下降段頂部經(jīng)壓縮機返回上升段底部，而阻隔液立即氣化后隨聚合物進入下降段，從而實現(xiàn)下降段氫氣低濃度。缺點是大量丙烯氣化吸熱將使該部位溫度驟降。

3.1.2 減小下降段物料流速

通過減小下降段底部蝶閥HV2300開度，使向下流動的物流速度減慢，有助于提高阻隔液氣化時的氣提效果，從而降低下降段氫氣含量。但是下降段流速降低將使散熱更加困難，下降段溫度上升，易形成熱點造成結塊。

3.2 氫氣濃度滿足要求后對下降段溫度及催化劑消耗的影響

下表列出了均聚生產(chǎn)和雙峰生產(chǎn)時下降段由上至下12個溫度監(jiān)測點的情況

表中可見均聚生產(chǎn)時由上至下溫度逐漸上升，但各層三個監(jiān)測點溫度一致，溫度范圍75.4-85.1℃。在雙峰生產(chǎn)時各點溫差大，這是因為為了控制下降段溫度，如圖一所示，四路吹掃氣由氣相丙烯轉(zhuǎn)為液相丙烯，這樣造成距吹掃氣近的部位因丙烯氣化溫度極低，遠的部位溫度仍較高的狀況。由于下降段固體聚合物較緊密，處于非流化狀態(tài)，因此傳熱困難，溫度難以均一。

溫度的變化也造成了催化劑消耗的上升，雙峰生產(chǎn)時催化劑消耗大幅度上升。根據(jù)Lyondellbasell相關資料，催化劑在75-80℃時活性最高，過低和過高的溫度都將造成催化劑活性下降，這樣在阻隔區(qū)附近以及吹掃氣附近的低溫將造成反應減弱，距吹掃氣遠的部位溫度過高也會使反應下降。改善這一狀況的方法是精細操作，盡量保持較低的阻隔液量、吹掃氣量和較高的流速，使生產(chǎn)控制在滿足雙峰質(zhì)量要求的臨界點附近，其中的吹掃氣采用經(jīng)下游回收的較高溫度的丙烯，阻隔液需求量比較大，以回收丙烯為主，溫度較低的新鮮丙烯為輔，而下降段溫度監(jiān)測以低于90℃為宜，否則將有熱點結塊產(chǎn)生，易造成裝置出料困難而停車。

3.3 多區(qū)循環(huán)反應器的操作難度大于液相環(huán)管反應器，氣相流化床反應器及氣相攪拌床反應器，這些反應器氣（液、固）的流動為單一通道，單一方向，而多區(qū)循環(huán)反應器由下至上存在上升管和下降管兩個并聯(lián)的通道，正常情況下氣流和聚合物在兩部分沿順時針方向運動，如果操作不當下降段物料也可以向上運動。因此，為保持固體在反應器內(nèi)正常循環(huán)，務必使上升保持稀相輸送狀態(tài)，務必使下降段聚合物顆粒向下運動且保持緊密狀態(tài)，其核心內(nèi)容是防止下降段產(chǎn)生流化使床層膨脹。

4 結束語

多區(qū)循環(huán)反應器是一種新型的聚丙烯反應器，在單一反應器中可生產(chǎn)包含有不同熔體速率或不同乙烯含量的聚合物產(chǎn)品。為使其能穩(wěn)定生產(chǎn)具有優(yōu)異性能的雙峰產(chǎn)品，必須優(yōu)化控制其阻隔液流量、吹掃氣流量及下降段流速，控制的關鍵是防止下降段溫度過高或過低，以防范結塊危險并減少催化劑用量。

參考文獻

[1]張宇.雙峰聚丙烯生產(chǎn)工藝[J].石化技術，2005，12（2）：57.

作者簡介：王剛（1970-），男，漢族，天津，1992年畢業(yè)于天津理工學院化學工程專業(yè)，學士學位，工程師，主要從事聚丙烯生產(chǎn)技術工作。endprint