大庆石化公司高压聚乙烯一装置采用德国伊姆豪逊专利,由德国伍德公司承包。设计生产能力6.0万吨/年,在一条生产线上完成,年操作时间7513小时,装置于1986年7月建成投产。是以乙烯为原料,氧气作引发剂,丙烯、丙烷、丁烯-1作分子量调整剂,采用一热三冷四点进料的管式法反应。反应温度为270~330℃,反应压力为210~270 MPa,最高单程转化率达32%,可生产13个不同牌号的聚乙烯产品
一 产生有色粒子的原因分析
有色粒子在颗粒中主要以黑点、焦黄、灰色等几种形态存在,这些污染粒子的产生使产品的优级品率降低,影响产品等级,影响产品的断裂伸长率,透明度,透光率,外观性等。
为了验证找出的主要原因,确定主要因素,我们对78次取样时间生产进行了调查、分析、整理,并作排列图:从因果图中我们分析出影响产品切合格的主要原因有:
① 壁板、低巡排油不及时,使废油存在系统中,对产品造成污染
② 反应局部超温分解产生灰色颗粒进入系统
③ 添加剂本身有污染粒子,经小挤压机进入低压分离器内
④ 挤压机长时间停车,未关小蒸汽加热阀,使筒体内树脂长期停滞导致氧化碳化
⑤ 原料不合格纯度不够,含杂质量较多,对产品质量造成影响
⑥ 冷流阀波动造成反应大幅波动,高低分液位变化大,内壁滞留的氧化层进入聚合物中
⑦ 反应器内壁不光滑,聚乙烯长时间附着滞留,导致颗粒氧化变色
⑧ 由高指数向低指数产品切换时,由于树脂的流变性能发生较大的变化,随着熔融指数降低或密度增大,粘性增大剪切力增加,聚乙烯与筒体内壁摩擦力增大,碳化的物质更容易随聚乙烯带出来,形成有色粒子
分析论证查找原因
对以往灰色粒的调查中得出结论:在实际生产中,排除反应温峰对产生有色粒子等特殊情况,如果乙烯气体含杂质并在合格范围内,产品的其它指标也随之进入合格范围,因此工艺人员把产品合格的标准紧紧锁定在系统含油对产品的影响上。针对这一结论,我们随后对影响熔融指数的因素展开了广泛调查、讨论, 从图中我们分析出影响产品切合格的主要原因有:
经过以上分析我们得出,影响产品灰色粒子的主要因素是:
①压缩机、低巡不及时排油低巡杂质、油蜡被带入系统
②反应局部分解产生炭黑粒子,随机进入高低分罐内
③添加剂本身有污染粒子夹带到造粒机组腔体内,和聚乙烯形成有色粒子
④造粒机组腔体内有死区形成,停车时间长,未将蒸汽阀关小,导致树脂长期停滞导致氧化碳化,在拉料时未能将碳化树脂清理干净
⑤停车后机组保温时间长,导致树脂在螺杆和机组内表面碳化形成黑垢
⑥反应器反内壁不光滑,聚乙烯附着物滞留时间长导致聚乙烯颜色发生变化
⑦脱盐水含有杂质,对聚乙烯颗外观造成影响
因此找出下列操作最佳工艺条件。
(1)严格执行工艺指令,合理分配注氧量,控制高压热水压力、流量,精心操作避免反应超温分解,对于停车超过24小时以上的时间,要将造粒系统蒸汽停用或者减少蒸汽量,缩短保温时间,以保证机组中残留的聚乙烯不被大量氧化。
(2)利用大检修,抽出螺杆进行检查清理停车后,根据开车时间适当降低挤压机组2.8Mpa蒸汽温度,停车后对系统通氮气保护。
(3)助剂岗位加料时严格检查助剂质量,并留样品备检,严格选择正规合格的添加剂供货商,防止助剂在加入过程中有异物或尘土落入添加剂系统。
(4)从源头确保脱盐水纯度,并定期检测颗粒水PH值,适时对颗粒水箱进行置换,防止颗粒水箱管道腐蚀严重,将铁锈带至颗粒水中,导致颗粒数量超标。
(5)反应管壁光泽度不够,可在大检修中进行探伤检查,对不光滑反应管进行计划更换或对反应管光滑度进行修复。
(6)严格监测混炼筒体温度,缩短树脂在混炼机中停留时间,减少树脂的受热程度,过低的混炼温度使添加剂的分散性和分布性降低而产生有色粒子。
(7)减少高、低粘度的聚乙烯切换频率,并在高低粘度切换时停加添加剂,这样易将筒体内积存的原批料带出,减少有色粒子的生成
(8)由于压缩机长周期运行,填料活塞环的原因,注油量会逐渐加大,高低循环器的气流会将油带到压缩机内,残余的油在系统内,会导致颗粒氧化变色,为此,我们大胆提出通过一次机/辅机五个排油阀增加高低巡排油频次而降系统内的油排净,并由化验分析供参考。
结论
反应管光洁度不好,表面容易附着粘壁料,从而加重有色粒子产生几率,因此可以将更换抛光反应管列入调整措施中,LDPE装置可以利用停车检修的机会更换抛光反应管,但如果每次更换的抛光反应管数量较少,效果仍不会很明显,所以LDPE装置应该多准备几根备用反应管,利用停车检修机会按顺序对反应管进行抛光更换,这样降低装置的有色粒子产生几率。
排油时间改为每小时二次,间隔15分钟以上,无名罐每小时排油一次,排油见气后关阀。 一、二次机运转,高低循必须按要求排油,由挤压人员在振动筛和取样口进行检查,根据粘壁情况,可在生产运行时对循环器进行粘壁处理,停车时降低2.8Mpa蒸汽温度,对可能产生有色粒子的部位进行氮气保护,利用大检修对低分罐内壁的挂壁糊料进行清除,通过在生产中不断优化指标,采取及时有效的措施,有效地控制聚乙烯颗粒中有色粒子的产生,产品的优级品率已经达到97.9%。
参考文献
1、田玉善:田光明造粒过程聚乙烯颗粒产生污染粒子的原因分析及预防塑料工业,2006-07-20.
2、张福平.聚乙烯颗粒中污染粒子产生的原因及对策.(J)河南化工.2007(09).