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塑料廠高壓聚乙烯裝置乙烯分解原因分析
塑料廠高壓聚乙烯裝置乙烯分解原因分析
摘 要：本文對(duì)某石化公司塑料廠高壓聚乙烯裝置聚合反應(yīng)中乙烯發(fā)生分解反應(yīng)的原因進(jìn)行了分析，闡述了分解反應(yīng)機(jī)理和造成分解反應(yīng)發(fā)生的因素，提出了避免乙烯分解反應(yīng)發(fā)生的措施，保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：高壓 塑料廠 分解 聚乙烯
前言
某石化公司塑料廠低密度聚乙烯裝置自開(kāi)車以來(lái)，高壓聚乙烯裝置曾發(fā)生過(guò)多次乙烯分解造成反應(yīng)器溫度高連鎖而導(dǎo)致停車的事件，影響了裝置的正常運(yùn)行，造成裝置長(zhǎng)時(shí)間停車，系統(tǒng)受到污染，產(chǎn)生大量的廢料，且需要大量的乙烯置換清洗，瞬間產(chǎn)生的高溫高壓對(duì)設(shè)備造成不良的影響，甚至發(fā)生事故。
一、分解反應(yīng)機(jī)理
乙烯在高壓、中溫下按照自由基聚合機(jī)理生成聚合物的過(guò)程，主要經(jīng)過(guò)鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移等過(guò)程。在氣相反應(yīng)中，反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)放熱過(guò)程。在140MPa壓力下，150-300℃范圍內(nèi)，乙烯的比熱容為251-2.85J/（g·K），所以乙烯聚合轉(zhuǎn)化率升高l%，即每l%的乙烯聚合，則反應(yīng)物料溫度將升高12-13℃，每千克聚乙烯聚合時(shí)約放出3350-3765KJ的熱量，如果熱量不及時(shí)移出，溫度上升到350℃以上則發(fā)生爆炸性反應(yīng)。此反應(yīng)是在50微秒內(nèi)形成，伴隨大量的熱放出，造成瞬間反應(yīng)的不可控制。
二、造成分解反應(yīng)發(fā)生的因素
2.1原料乙烯中存在雜質(zhì)
LDPE裝置使用的是我廠乙烯裝置送來(lái)的聚合級(jí)乙烯，純度大多在99.95%以上，有時(shí)乙烯純度不合格，氣體雜質(zhì)的主要包括惰性組分和參與反應(yīng)的雜質(zhì)兩種。惰性雜質(zhì)包括氮、甲烷、乙烷還有二氧化碳等，這些惰性雜質(zhì)在整個(gè)系統(tǒng)中不參加化學(xué)反應(yīng)，而積存在整個(gè)系統(tǒng)中，使乙烯分壓下降。參與聚合的雜質(zhì)包括乙炔、氧氣和某些高級(jí)烯烴。乙塑料廠高壓聚乙烯裝置乙烯分解原因分析炔與乙烯同屬于不飽和烴類，故乙炔也富于反應(yīng)性，會(huì)與增長(zhǎng)著的聚合物游離基反應(yīng)，有干擾聚合反應(yīng)的作用，使反應(yīng)變的無(wú)規(guī)律并可能促進(jìn)分解，影響反應(yīng)的正常進(jìn)行。
2.2過(guò)氧化物注入過(guò)量
在開(kāi)車反應(yīng)或正常生產(chǎn)中，對(duì)于一定的二次壓縮機(jī)氣體速率，對(duì)于某一牌號(hào)聚合物，通常催化劑過(guò)氧化物的注射速率即單位時(shí)間的注人量，應(yīng)該是相對(duì)固定的，瞬間的催化劑注入量過(guò)多，由于聚合速率與引發(fā)劑濃度平方根、單體濃度成正比，就會(huì)使反應(yīng)加劇，溫度驟升失調(diào)往往導(dǎo)致分解反應(yīng)。
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