摘要：神华包头煤化工有限责任公司采用UNIPOL低压气相法流化床工艺。在生产过程中反应器易产生静电并导致结片，严重影响生产的正常运行。当静电波动较大时，反应器内聚乙烯粉末和催化剂细粉易被吸附到反应器器壁上，形成一个不流化层，并在此继续反应，因为该区域不流化或者流化不充分，导致反映热无法撤出，细粉受热熔融，形成片状物，并随着时间的延续而不断增大，严重时刻堵塞分布板，结片使反应器工况恶化，打乱了生产平稳操作。
关键词：UNIPOL；流化床；静电；结片
1.静电产生的机理
反应器中的静电是由于流化床内粒子与粒子之间的摩擦，粒子和器壁之间的摩擦，以及颗粒与气体的摩擦而产生，前两种为主要摩擦方式[1]。原料中存在的杂质在与活化剂三乙基铝反应的过程中会分别生成正负静电引发剂因此不可避免的会造成静电的产生和积累，而电量的大小则取决于颗粒的属性、颗粒的尺寸分布、表面粗糙度、湿度、床体材料、表观气速和操作时间等。一般来说，产生电荷和消除电荷是同时进行的，整个系统的带电情况遵循电荷守恒定律：聚合电荷=产生电荷-消除电荷。粉料与粉料的接触会产生偶极电荷粒子分布，粉料与反应器壁的接触会产生同性电荷。
产生的静电会严重影响流化床内的流体流动行为，形成死区和沟流，并造成颗粒团聚、粘壁甚至熔融结片等现象，当静电积累到一定程度，还可能引起火花放电甚至爆炸。
反应器的静电情况对能否顺利开车成功有很大的影响，也是平稳运行时需要注意的最重要参数之一，因此，弄清楚流化床反应器中静电的产生机理对今后的生产有着至关重要的意义。
2.影响静电平衡的因素
反应器处于平衡状态下才能平稳生产，但这种平衡是暂时的，是有条件的。当外界条件改变时，这种平衡将被破坏，而在新的条件下建立新的平衡关系。静电平衡也是如此，也是有条件的，反应器的平稳和波动，都是“平衡”的作用。
2.1原辅材料中的杂质
原料中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、水、醇类等杂质与三乙基铝反应，所产生的物质是静电引发剂，原辅材料中的杂质较少时，产生的静电较少，静电可以通过反应器接地以及反应器的出料导出，维持原有的静电平衡，若原料中的杂质浓度较高，杂质与三乙基铝作用后导致反应器内出现较大的静电，且温度波动较大，若静电持续较长时间，将打破反应器内的静电平衡，导致反应器结片。
2.2操作过程失控的影响
在生产过程中，过程失控通常包括：原辅材料的中断,包括乙烯、共聚单体、氢气、催化剂和三乙基铝等的中断，以及工艺变量的大幅波动等，由于过程失控或反应条件的突然改变导致平衡的破坏，导致反应器的静电波动而造成反应器结片，严重可导致反应器爆聚，特别是三乙基铝的中断，三乙基铝在钛系催化剂中起助催化剂作用，二次还原催化剂，增加催化剂活性。在开工初期，三乙基铝用来消除水、氧等杂质，通过三乙基铝和杂质的作用暂时改变粒子表面和反应器壁产生静电的趋势。
2.3固体循环的影响
在反应器开工初期，6-10个床层是传统的结片期，静电波动比较频繁，分布板上方1.5m处易产生块料，这是固体相对运动较低的区域，粉料的流动形式可以是单循环也可以是双循环，，这取决于表观气速、床重和反应器的直径。在分布板上方1.5m处是两种循环相交的地方，固体循环形式以及静电的双重作用，导致细粉易吸附在反应器壁，进而导致片料的产生。
3.反应器结片的产生
Unipol流化床易产生静电的这一特性，决定了反应将始终处于静电的环境中，当静电力超过拖拽力时，细粉及催化剂吸附在反应器壁上，形成含有催化剂的细粉层，由于反应器壁附近流化不充分，导致热量无法撤出，细粉熔融，并粘附在反应器壁上形成片料，而其它粉料继续粘附在熔融层上，片料逐渐增大并从反应器上脱离。另外，反应器扩大段的特殊设计，当料位控制不当或者表观气速控制过低，细粉落在扩大段斜坡上，随着时间的推移，易形成片料。
4.判断反应器结片及结块的方法
（1）反应器壁温的不正常波动，先增高后降低，表示结片已完成并脱离器壁。（2）反应器的结块探测器报警。（3）PDS出料系统频繁堵塞。（4）催化剂注射口频繁堵塞。（5）TDIA-4001-44A/B/C/D报警。（6）Y-5012脱脱块器有大量块料产生。（7）D-6210造粒系统料位频繁波动。
5.反应器静电的预防措施
（1）严格控制原辅材料的杂质含量，防止超标的水、一氧化碳、二氧化碳和醇类等杂质进入反应器，可通过精制床层出入口分析仪表及精制床层的温度变化来判断，当杂质含量超标时，及时切换床层并再生床层，保证良好的脱水、氧等杂质效果。神华包头煤化工有限责任公司聚乙烯装置界区原料规格汇表如下：
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（2）精心操作，避免工艺参数的大幅度波动导致的静电波动。（3）保证良好的流化气速，一般控制在0.65-0.72m/s。（4）保证静电检测仪表的正常使用。（5）开工初期反应系统不清洁易产生较大静电，因此开工不要急于求成，保证足够的脱杂质时间。（6）作为种子床，反应器停车倒空床层前必须进行水解操作，防止种子床层中残存的催化剂及烷基铝被氧化，进入反应系统后诱导产生静电。（7）冷凝状态下操作时，要使反应器的入口温度低于露点温度3℃以上。
6.反应系统中静电的消除方法
（1）当反应器中静电很小时，即500V一下，且正负不稳定时，主要采取稳定工艺参数，降低催化剂注入量，同时提高三乙基铝的加入量25％，注意静电变化及反应器壁温变化。
（2）在静电达到500V以上时，小心加入静电消除剂，正电加水，负电加醇，并注意观察静电变化，当静电无法消除并开始逐渐扩大无法控制时，综合反应器其它参数，工况逐渐恶化，立即杀死反应。
（3）冷凝态操作时，静电会自动消除，当反应器出现静电时，首先应降低或停止催化剂注入，同时追加冷剂注入量，迅速建立起循环气中冷剂浓度，使露点提高，消除静电。
7结语
Unipol流化床反应器中静电与几篇问题不能100％消除，对静电形成的机理以及结片现象的研究仍有待深化和不断完善，因此，应该立足于生产实际，不断积累经验，刻苦专研，以求更好的解决反应器产生静电的问题，避免或者减少静电的产生以及危害，将结片、结块等问题降到最低，使企业安稳长满优保驾护航。
参考文献
[1]邓世强. 静电对Unipol反应器的影响 [J].石油化工技术经济，1992,3（08）:72-75
作者简介
何宝。1989.01.07、男、苗族、四川省巴中市、神华包头煤化工有限责任公司、工程师、硕士研究生、机械制造及其自动化。
论文作者:何宝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：反应器论文; 静电论文; 杂质论文; 催化剂论文; 乙基论文; 电荷论文; 流化床论文; 《基层建设》2018年第29期论文;