Hostalen淤浆法高密度聚乙烯工艺副产物蜡的排出操作及技术改造

邓东升

（中韩（武汉）石油化工有限公司聚烯烃二部，湖北 武汉 430000）

1 工艺简介

Basell公司的Hostalen低压淤浆聚合工艺为悬浮聚合[1]，己烷作为分散剂，将乙烯、1-丁烯、催化剂、聚乙烯粒子均匀分散，使用齐格勒·纳塔催化剂，生产分子量分布为单双多峰的高密度聚乙烯产品。目前，Basell聚烯烃公司专供的Z501催化剂主要用于生产PE80、PE100级管材料产品，Z509催化剂主要用于生产双多峰高性能聚乙烯薄膜料产品。高密度聚乙烯是Hostalen低压淤浆聚合工艺的主要产品，此外还有副产物蜡生成。

2 聚乙烯蜡的排出操作

聚乙烯是典型的半晶高聚物，其聚集态结构由晶区和非晶区组成[2]。结晶度的大小以及晶片的厚度是材料刚性的主要影响因素。蜡是在聚合期间反应生成的低聚物，从己烷精制系统排出并送至蜡蒸馏单元。部分链长极短的非晶体聚乙烯蜡[3]，可在反应温度下溶解于分散剂中。这些低聚物的分子量通常低于1万，由于分子量相对较低且粒径小，很难通过离心分离将其与己烷分离出来，因此己烷母液中通常夹带有较多的低聚物[4]。聚乙烯蜡的正常排出，是决定装置稳定生产的重要因素。蜡的量大且块状较多时，可能会造成管线堵塞。

聚乙烯蜡排出操作的主要步骤如下：蜡罐D-3302A接收蜡液位至20%时，打开HV-33018，关闭HV-33017，切换至蜡罐D-3302B进料。打开底部的低压蒸汽阀FV-33102，将D-3302A蜡罐温度升至100℃，对蜡中的己烷进行闪蒸并恒温0.5h，确保己烷脱除完全。恒温结束后，关闭底部的低压蒸汽供应。通知现场操作人员打开D-3302A顶部的工业水进蜡罐手阀，将蜡罐温度降至50℃以下，关闭工业水进蜡罐手阀，准备排蜡。现场操作人员与中控确认可以进行排蜡作业后，将蜡槽放置于排蜡口，打开D-3302A底部的排蜡切断阀HV-33104,打开排蜡口现场球阀，将蜡罐D-3302A中的水排出。由于水与蜡的密度不同，起初蜡槽接收的是大量的水及少部分带出的固体蜡。当大量的固体蜡排入蜡槽时，关闭排蜡口现场球阀，逐一打开其他已安装好蜡袋的排蜡口，接收固体蜡。排蜡完毕后，关闭D-3302A底部的排蜡切断阀HV-33104及排蜡口球阀，并给蜡罐充压至20kPa左右，关闭充压线。打开D-3302A底部的排蜡切断阀HV-33104，及排蜡口现场球阀吹扫D-3302A底部排蜡口、切断阀HV-33104、排蜡管线防止堵塞。吹扫结束后，关闭D-3302A底部排蜡切断阀HV-33104，打开顶部D-3302A工业水进水线。流程给D-3302A充液至6%，准备再次接蜡。为确保各排蜡口通畅，现场打开排蜡线上的氮气手阀充压，逐一打开排蜡口现场球阀，检查是否有堵塞现象。

由于生产牌号多样，在实际的排蜡操作过程中，排蜡温度可视牌号、蜡量、蜡状而定。例如HS GC 7260牌号生产的蜡状态正常，排蜡温度在48℃左右；ACP 5831D牌号中的蜡为拉丝状，排蜡温度在80℃左右。若块状蜡或拉丝蜡较多、出现排蜡困难的情况，可多次升温并重复排蜡操作，例如生产ACP 5831D牌号时，D-3302B罐重复进行了3次排蜡操作。

由于有聚乙烯蜡生成，Hostalen淤浆工艺的特点导致在设备、管线的低点弯头等处易发生堵塞。若发生堵塞，工艺退料无法进行，检维修作业存在较大的安全隐患，特别是聚合反应系统的各处退料管线会频繁发生堵塞。

3 技术改造

在实际生产中，聚乙烯蜡的形态并非标准的球状或粉末状，其形态较难控制，因此拉丝状、块状的蜡在高丁烯-1加入牌号时经常出现。大量的拉丝状、块状蜡的生成，会造成蜡蒸发器/分离器的负荷提高。随着生产负荷提高，聚合副反应又产生了较多的蜡，使得蜡液变得黏稠，流动性能下降，逐渐累积并黏附于蒸发器的管束上，导致蜡蒸发器的壳程压力迅速上涨，换热效果明显下降，已不能及时有效地处理聚合系统产生的母液，严重影响了装置高负荷生产。当蜡的生成量超过己烷精制系统的处理量时，会造成聚合系统降产，严重时导致装置停车。

为此我们进行了技术改造，新增了图1所示的重组分脱除装置蜡蒸发器/分离器E3102-V3101。蜡蒸发器/分离器的工作原理是热虹吸现象。母液进入蒸发器后被加热，变成气液混合物，密度变小，可从蒸发器上部进入分离罐。而分离罐底部的母液因密度较大，自动流向蒸发器。分离罐→分离罐底部→蒸发器→分离罐顶部，形成了一个自然循环，母液不断被加热蒸发分离。当生产负荷提高时，聚合副反应产生了较多的蜡，使蜡液变得黏稠，流动性能下降，逐渐累积黏附于蒸发器的管束上。新增加1台蜡蒸发器/分离器E3102-V3101后，2台蜡蒸发器/分离器一同运行，提高了母液的处理负荷，避免了因反应生成大量蜡导致己烷精制单元处理能力不足造成的聚合反应降产及装置停车的情况。

图1 蜡蒸发器/分离器E3102-V3101