高压聚乙烯装置反应器粘壁怎么办？看这里→

摘要： 高压聚乙烯装置在实际应用过程中，每年停工次数较多。而该装置在停、开工过程当中，极易 发生反应器粘壁问题，该问题会严重影响反应撤热，致使装置负荷降低。文章针对高压聚乙烯装置反应器 粘壁的成因做出了分析，提出了一系列的处理措施，阐述了反应器粘壁处理工作在实际应用中的具体表现。

数据统计，当前国内常用的高压聚乙烯装置年停工次数在 10 余次左右，部分新建装置年停工次数可达 30 次左右。该装置在停工、开工的过程中极易因反应器粘壁问题严重导致装置负荷降低。为此，岗位操作人员必须掌握反应器粘壁的处理措施，快速消除粘壁问题，确保高压聚乙烯装置能够高负荷且稳定的持续运行。

总体来讲，高压聚乙烯又被称之为高压低密度 聚乙烯，而高压聚乙烯装置主要是利用聚合反应的 方式进行生产，主要由压缩单元、聚合单元、挤压 造粒单元、风送单元、引发剂注入单元、高低压循 环气体单元等多个单元组成。其自身还有周期较短、 反应温度较高、物料流动速度较快、操作安全性较 高，控制方式便捷等诸多的特点。

从另一个角度来讲，高压聚乙烯生产装置的反 应过程当中，岗位操作人员需要通过一次压缩机将 原料乙烯进行压缩，并将其输送到二次压缩机当中， 并进行二次压缩，从而使乙烯的压力可以直接提升 到最为合适的程度，以此作为基础，能够把原料乙 烯经高压管道输送到聚合反应器当中，乙烯在反应 器当中可以发生聚合反应，过氧化物引发剂通过四 点注入的方式注入到反应器的四个区域，发生聚合 反应生成熔融的聚乙烯，聚乙烯经过脉冲阀后最终进入到高压分离器中。

完成上述的工作之后，岗位操作人员还需要对 反应器当中的聚乙烯进行高压与低压循环气体系统 的分离，进而将未反应的气体回收利用，与此同时， 岗位操作人员将生产得到的聚乙烯通过挤压造粒系 统实现造粒分离，最终输送到风送处理单元。

（1）装置生产负荷降低。

（2）反应温峰峰谷温度上涨。

（3）调整剂和过氧化物注入量减少。

（4）反应温峰峰型差。

3.1 装置停工时反应器粘壁的成因

（1）调整剂注入过少，熔融指数过低。 停工时， 调整剂注入量过 少 会导致熔融指数过低，从而导致 反应器粘壁问题的发生。 高压聚乙烯装置的反应器 中，大分子的聚乙烯与小分子乙烯处于混合流动状 态。

通常情况下，若反应器内部压力及温度不发生 变化，物料熔融指数越低，则流体越易呈现相分离状态。因此，物料熔融指数较低时，大分子聚乙烯 会从混合物料中分离出来，并粘附在反应器 壁上。

（2）停工时反应热水温度过低流速过快。在高压聚乙烯装置反应器中，聚乙烯与小分子乙烯混合 流体受外界温度影响较大。 在物料温度较高时，往 往不会发生相分离，而物料温度较低时，极易出现 相分离。

因此在靠近反应器壁的位置处，若反应热 水温度较低流速过快，则会出现局部相分离。所以 停工时反应热水温度如若过低，便会导致相分离出 的大分子聚乙烯附着在反应器壁上。

（3）系统循环时间过短。通常在装置停工时， 需要将反应器出料阀开大，并通过降低反应器压力 的循环方式将内部物料排出。

若停工过程中系统的 循环时间不足，则会导致反应器内部物料排泄不净。各类剩余杂料会在热和氧的作用下产生胶连反应， 便会在反应器内部形成大分子聚合物，这类较为顽 固的污垢便会引发反应器粘壁。

（4）停工后检修时反应器进入氧气。装置停工 后，反应器保护压力过低或未对反应器进行正压保 护，使反应器在冷态环境下静置时间过长，导致反 应器内进入氧气，再次开工会出现反应器粘壁问题。

3.2 装置开工时反应器粘壁的成因

（1）调整剂注入过少，熔融指数过低。停工时， 调整剂注入量过少，会导致熔融指数过低，从而导 致反应器粘壁问题。高压聚乙烯装置的反应器中， 大分子的聚乙烯与小分子乙烯处于混合流动状态。

通常情况下，若反应器内部压力及温度不发生变化， 物料熔融指数越低，则流体越易呈现相分离状态。因此，物料熔融指数较低时，大分子聚乙烯便会从 混合物料中分离出来，并粘附在反应器壁上。

（2）开工反应热水温度过低流速过快。停工后 再次开工时，反应热水温度如果过低流速过快，会 出现反应器粘壁问题，该问题成因与停工时反应热 水温度较低一致。

另外在开工时，第一温峰下生成 的聚合物熔融指数最低，该聚合物的流动性最差。因此反应热水温度如果过低流速过快时就准备开 工，会导致第一温峰建立结束直至所有温峰全部建 立完成的时间差内，反应器内部物料熔融指数远低 于平均水平的物料熔融指数，引发反应器粘壁问题。

（3）反应引发温度过低。引发温度指反应器预 热器的出口温度，该温度的设定值与第一注入点低 温引发剂的类型有关。通常情况下，适当降低反应 引发温度，可以有效提高高压聚乙烯装置的转化率， 因此在常规情况下，引发温度越低，对该装置的运 行效率越有帮助。

但在实际运行时，反应温度与反 应物的分子量成反比关系。因此温度较低时，会产生各类大分子长链聚乙烯，此类聚乙烯熔融指数极低，非常容易引发反应器粘壁问题。

（4）反应器在反应条件下停留时间较长。高压聚乙烯装置中反应器在具备反应条件下停留时间较长， 会使其在开工时出现反应器粘壁问题，具备反 应条件指反应热水温度处于 170~180 ℃、反应器压力维持在 250~260 MPa 时，反应器处于可加入引 发剂的状态， 此时即使系统中并未真正注入引发剂， 乙烯也会在压力及温度的作用下发生自聚现象生成 聚合物，这类聚合物分子量较高，且熔融指数非常 低，会立即在反应器壁上出现一层较为坚硬且流动 性极差的垢层。

（5）第一温峰长时间单独运行。高压聚乙烯装 置在运行过程中，不同温峰的运行差异导致各温峰 引发温度差异下的反应产物熔融指数不尽相同，且 引发温度与产物的熔融指数呈正比关系。

而反应器 末端得出的最终产物熔融指数是各个反应段产物熔 融指数的混合值。所以，若长时间只有第一温峰单 独运行，而其他温峰迟迟未建立完成，则会导致反 应器内部产物的熔融指数始终较低，形成反应器粘壁问题。

（6）长时间低温峰运行。通常，高压聚乙烯装 置温峰建立的过程应控制在 10 min 之内，若升温 时间较长，反应温峰则会长时间停留于低温阶段。

而反应器长时间在低温峰区域运行，会导致内部产 物的熔融指数远远低于常规温峰时的数据，因此， 长时间处于低温峰运行，则会得到大批低熔融指数产品，最终导致反应器粘壁 。

（7）杂质较多。高压聚乙烯装置系统内部存在 过多杂质，也会产生反应器粘壁现象，常见的杂质有乙炔、氧、硫、氯、一氧化碳等。在聚合反应中， 一氧化碳会提高聚合物的介电性能，乙炔会干扰聚合反应，可能促进分解反应。

而氧、硫、氯等杂质， 会使反应器内壁受到腐蚀。当内壁出现腐蚀情况后， 会大大提高内壁粗糙度，进一步提高了反应器粘壁的概率。除此以外，高压聚乙烯装置常使用的过氧 化物引发剂类型及其成分，对反应器也会产生一定 影响。

若叔丁基过氧化氢含量较高，则难以完全在 反应器中消耗，随高压循环气体进入反应器预热段 后，便会致使预热段内部的乙烯发生自聚，从而生成结垢层。

4.1 应器粘壁处理计划

根据高压聚乙烯装置开工后的实际情况，本次反应器粘壁设计的处理措施，借鉴了同行的反应器 粘壁处理手段，参照了该专利商提供的粘壁处理措 施，同时还查询了该装置历史粘壁现象的处理方案。最终决定尝试提高反应器内部产品的熔融指数加强 其流动性，通过高熔融指数产品的自然流动性带走 附着的大分子粘附物。

因此，岗位操作人员在确保 该装置可安全生产的基础上，提高了反应器内部熔 融产品的温度，通过升温尝试软化反应器内壁的附着物，使其脱落后随产品的自然流动流出反应器 。

4.2 反应器粘壁实际处理措施

（1）转产高熔融指数牌号。生产牌号为高熔融 指数牌号产品，由于高熔融指数产品的流动性较强， 可以在反应器内快速流动，能够提高处理反应器粘 壁的效率，还可以通过产品的流动速度带走反应器 内壁附着的大分子聚合物。

（2）降低反应温度，提高调整剂注入量。降低 反应温度并提高丙醛的注入量是较为常见的反应器 粘壁处理手段，能够有效降低反应器内部持续生产 的大分子聚合物数量，能够有效控制当前反应器的内壁粘壁问题。

（3）提高中压与低压热水温度。高压聚乙烯装 置若处于正常生产状态下，低压热水温度需根据装 置生产负荷需求控制在 165~175 ℃，而中压热水温 度应处于 175~185 ℃。在开工过程中，为避免反 应器粘壁问题，要求岗位操作人员保持热水温度始 终处于 180 ℃以上。

正常情况下，V1802 的温度处 于 188 ℃，V1801 的温度则处于 175 ℃。利用高温， 将反应器内壁附着的各类高分子聚合物软化，并降 低其附着力。然后利用熔融指数较高的产品生产过程中的自然流动性，将此类大分子聚合物带出反应器内部。

（4）降低反应器撤热的热水分支流量。当各类 大分子聚合物附着在反应器内壁时，会大大提高反 应器内壁热阻，降低其传热效率。而乙烯的聚合反 应属于自由基聚合放热反应，此时，岗位操作人员 可以适当降低反应器撤热热水分支的热水流量及流 速，便可以有效提高热水回路内的对应换热温度， 通过反应产热软化反应器内壁的垢层，便能妥善处 理反应器粘壁问题。

岗位操作人员在调整撤热热 水分支的流量时，首先降低了反应一区的热水分支 流量。根据反应一区的上升温差，调整了该区域内 聚合反应的转化率。随后，以阶梯式降低了反应器 夹套的热水流量，并持续观测数据情况，待其稳定后再做调整。

与此同时，岗位操作人员持续对反应 夹套热水温差做出了监测，当夹套热水温差趋于稳 定且不再持续上升后，观察其峰谷温度，直至峰谷 温度降低至正常生产温度后，又逐渐将热水流量以 同样的阶梯式手法调整回正常数值。岗位操作人员 还根据峰形适当调整了峰形不佳或存在问题等区域 内的热水流量，进一步提高了该区域的运行负荷， 以此实现了具有针对性的精准去除粘壁垢层。

（5）在调整剂内引入丙烯。丙烯是一种弱性调 整剂，可直接参与反应器内部的聚合反应，会为乙 烯聚合物增加支链，能有效降低聚乙烯分子的密度， 同时降低了反应热。在实际处理过程中，在保障反 应温度不发生变化的基础上增加丙烯，需要提高过 氧化物的注入量，在保证反应温度的同时，也大大 提高了生产产量。

综上所述，受高压聚乙烯装置自身的特点影响， 装置在停、开工时，常因物料熔融指数较低、反应 热水温度较低、检修时反应器进入氧气等各项原因， 导致反应器内部发生粘壁现象，从而影响其换热效 率，致使装置负荷大幅度降低。

重新开工后，岗位 操作人员需查看运行数据，在察觉出现反应器粘壁 问题后，立即采取适当的处理措施，以消除反应器 粘壁，确保该装置正常可靠运行。

从总体的角度来 讲，高压聚乙烯装置反应器粘壁问题会对装置整体 的生产造成不同程度的影响，同时也会直接降低生 产过程当中的安全性，岗位操作人员一定要对此有 一个高度的重视和正确的认识，从根本上保证设备始终保持正常稳定的运行状态。

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