摘要：Unipol聚乙烯工艺在使用UCAT-J时必须用到助催化剂三乙基铝，该化学品性质极为活泼。三乙基铝遇高热分解，遇水或潮湿空气会引起燃烧爆炸，与酸类、卤素、醇类、胺累发生强烈反应并引起燃烧，接触空气能自燃。在生产UCAT-J系列产品时，三乙基铝不仅有可能在加入反应前的常规操作中出现危险，而且还会在脱气和回收这些后处理系统中逐渐累积，这种特点使得三乙基铝成为了UCAT-J催化剂使用过程中的重大安全隐患，如何安全高效的使用和清理它就变的尤为重要。本文针对三乙基铝在使用和清理方面遇到的一些问题，提出了一些能够提高安全性的观点和方法。
关键词：Unipol聚乙烯；UCAT-J；三乙基铝；分解；燃烧；爆炸；安全
1前言
Unipol工艺是全球应用最广的聚乙烯工艺，约占全球聚乙烯总产能的25%[1]，随着近几年国内煤制烯烃的陆续投产和千万吨级地方炼化项目的落地，使得国内的Unipol聚乙烯产能所占的比重越来越高。而大部分Unipol聚乙烯工艺都在使用UCAT-J催化剂生产通用牌号树脂，UCAT-J在使用过程中必须要用到助催化剂三乙基铝，尽管随着技术的进步和工艺的改进，UCAT-J较UCAT-A三乙基铝消耗量降低30%[2]，但是仍以45左右的Ai/Ti比加入到反应器中。不仅三乙基铝单元本身具有很高的危险性，被反应气携带到下游单元累积的三乙基铝也一样危险，这就意味着使用UCAT-J的生产周期越长，危险性就越大。
2 三乙基铝单元常见问题及处理方法
三乙基铝的泄漏和误操作是这个单元最严重的问题，泄漏很可能会引发火灾，而误操作在造成经济损失的同时难免会伤害操作者自身，无论如何，这些事故都会使整个三乙基铝单元停止运行，三乙基铝单元的停车意味着使用UCAT-J催化剂的整个装置停车。
2.1 三乙基铝钢瓶连接不当造成泄漏问题的处理
由于三乙基铝供货商变更等不可抗拒因素，三乙基铝钢瓶的连接方式会随着钢瓶类型的变更而发生变化，经常发生新的钢瓶连接口与原来的压送管口法兰大小、形状不匹配的情况，这时就需要临时加工短接配件。这里有两个因素会造成三乙基铝泄漏，一是安排加工制作的人员对新配件选型不当，造成设备本质安全方面存在缺陷；二是更换钢瓶的操作人员对新配件不熟悉，操作过程中出现诸如垫片选型不正确、四氟乙烯带使用不当等人为失误。因此在更换三乙基铝供货商时，一定要让供货商了解本公司三乙基铝单元压送管口的规格和形状，尽量提供合适的法兰接口，连接新型接口时，操作人员要专业技术人员的指导下更换三乙基铝钢瓶。这里还要提出一个特例，就是个别三乙基铝钢瓶本身存在安全隐患，连接管口被安装在一个圆形凹槽中，且管口水平面低于钢瓶瓶体上沿，操作人员在连接法兰后执行气密时无法观察到法兰连接处是否有泄漏。
2.2 Swagelok阀门使用不当造成阀芯偏移问题的处理
由于Swagelok阀门整体材料均为较碳钢质软的合金，部分操作人员在不看阀门开关方向的情况下，借助工具（F扳、管钳等）反方向拧动阀柄造成阀芯与阀柄形成偏差，借助工具正方向快速拧动长期不动作的Swagelok阀门也会造成相同后果。这种后果造成操作人员无法通过阀柄方向判定阀芯的具体位置，轻则阀门开度过小造成三乙基铝管路压降过大、流量过小，影响三乙基铝泵的工作效率和反应负荷的提升；重则阀芯位置与阀柄完全相反，造成三乙基铝中断停车事故或大量三乙基铝误排放到密封罐溢流造成火灾。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种问题目前较为有效的解决办法是加强管理和提升操作人员素质水平，如在三乙基铝单元挂“开关阀门前，请注意阀门方向”“阀门质软，请温柔操作”等字样提示牌，新员工入职培训时结合案例学习Swagelok阀门操作注意事项。
3 三乙基铝在后系统累积问题的解决方法
在使用UCAT-J催化剂时，反应器中的三乙基铝会随粉料进入到脱气仓，再经吹扫氮气携带进入到回收系统。沿途的每一台具有吸附能力的设备内部都会逐渐的累积三乙基铝，使用UCAT-J的周期越长，累积的三乙基铝就越多，设备拆开检修时面临的危险就越大，在设备拆开检修前科学合理的认识和处理这些累积的三乙基铝，显得尤为重要。
3.1 脱气仓顶部过滤器粘附三乙基铝的处理
脱气仓顶部过滤器的清理和滤袋更换一直以来都是使用UCAT-J催化剂时遇到的大事件，以年产30万吨装置为例，该过滤器位于距地面高达84米的平台上，高层平台空间本身有限，再加上是第一道过滤富含三乙基铝混合气的设备，累积量很大，拆开检修时稍有不慎就会发生火灾，轻则造成长周期的停产检修，重则造成人员伤亡。过滤器内部的滤芯由多个纵向排列的滤袋构成，虽然这些滤袋上方有定时的氮气反吹，但是在高负荷（>110%）生产的工况下，尤其是具有高粘度特性的高MI牌号产品长周期生产或原料杂质太多长周期高Al/Ti运行过程中，滤袋上面粘附三乙基铝的速度很快。一般情况下，使用水含量超过400ppm的氮气水解数个小时就可以避免滤袋在遇到空气时发生着火，但是这种方法在滤袋上粘附很厚一层树脂的时候就行不通了，三乙基铝被粘结的树脂隔离在夹层中，只要剥开粘结树脂，三乙基铝就会着火。
3.2 回收系统三乙基铝的累积和处理
随着回收系统混合气体温度的降低，一部分重组分（1-丁烯/1-己烯和异戊烷）会冷凝下来，大部分三乙基铝也会随着这些冷凝液沉积在容器底部或者管壁上。虽然有异戊烷冲洗线稀释和冲洗这些沉积在容器底部和管壁上的三乙基铝，但是受到经济成本和管理难度的制约，装置很难做到频繁的使用异戊烷冲洗这些设备和管线，这些部位并不像过滤器那样有压差监控，因此很容易被忽略。等到装置运行数年需要大检修时，这里累积的三乙基铝数量已经相当惊人，并且已经在容器底部和管壁上结垢，此时再使用异戊烷冲洗根本起不到应有的作用。不仅处理难度大，而且清理部分设备内部的三乙基铝还存在较大的危险性，如回收系统低压集液罐中的除沫器，该除沫器需要操作人进入狭小受限空间内拆除清理，一旦累积在除沫器中的三乙基铝着火，很难安全撤离。
利用蒸汽水解的确可以除去三乙基铝，但是对设备的损伤也非常大，如果操作不当造成大量水蒸气进入回收气压缩机内部，将损坏设备，因此，我们急需一种既能完全除去三乙基铝，又能不损坏设备的介质。二氧化碳是一个很好的选择，使用二氧化碳升降压置换累积三乙基铝的区域，能起到非常理想的效果，这种方法在2017年中煤榆林聚乙烯装置的大检修中得到了充分的验证。严禁在使用二氧化碳处理时将累积三乙基铝的区域完全隔离，必须要保持高点泄压至火炬的管线打开，三乙基铝与二氧化碳反应时会放出大量的热，120℃以上的加热会分解三乙基铝，使容器内压力暴增[3]，这会损坏压力容器和附件。
4结语
一直以来，危险化学品的安全高效的使用是每一位生产技术人员的永恒追求，三乙基铝又是使用UCAT-J时不可缺少的一部分，所以，探索和总结能够安全高效使用和处理三乙基铝的方法，对我国的Unipol聚乙烯流化床工艺的进步与发展具有积极意义。
参考文献：
[1]王三牛、田宏、张振祥等.Unipol气相法聚乙烯聚合过程的危险分析与控制[J].中国安全生产科学技术.2010.06（6）.
[2]张西国、栗文革、谢北等.淤浆催化剂在Unipol聚乙烯工艺中的应用[J].河南化工.1998.2.
论文作者:罗勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/21
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