乙烯轉(zhuǎn)化率的工藝控制

馬庭洲 馬庭峰 張?zhí)m

摘 要：針對(duì)釜式淤漿法合成高密度聚乙烯（簡(jiǎn)稱HDPE），介紹了聚合工藝過程，說明了乙烯轉(zhuǎn)化率的工藝控制方法。

關(guān)鍵詞：高密度聚；乙烯釜式淤漿法；乙烯轉(zhuǎn)化率

中圖分類號(hào)：TQ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-02-00-02

石油化工廠HDPE裝置是乙烯工程的下游生產(chǎn)裝置之一，主要生產(chǎn)高密度聚乙烯，多用于注塑、擠塑、吹塑等領(lǐng)域。在生產(chǎn)過程中，乙烯轉(zhuǎn)化率對(duì)裝置的產(chǎn)量及物耗影響很大，乙烯轉(zhuǎn)化率低會(huì)導(dǎo)致裝置產(chǎn)量下降及物耗增加，導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加。因此，控制好乙烯轉(zhuǎn)化率尤為重要。

一、聚合工藝過程介紹

HDPE裝置采用齊格勒-納塔型高效催化劑及日本三井CX工藝，主催化劑PZ、助催化劑AT及調(diào)節(jié)釜內(nèi)漿液濃度的己烷按照規(guī)定的速率加入聚合釜（D-201）內(nèi)；原料乙烯、分子量調(diào)節(jié)劑氫氣及共聚單體丙烯分別以規(guī)定的速率加入聚合釜的循環(huán)氣管線，并通過釜內(nèi)八根插底管注入聚臺(tái)釜底部。加入的原料氣由帶有三檔渦輪的攪拌器攪動(dòng)分散溶解于己烷中，并與己烷中的催化劑作用進(jìn)行聚合反應(yīng)。

二、乙烯轉(zhuǎn)化率的工藝控制

乙烯轉(zhuǎn)化率的影響因素有很多，原料中的雜質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、淤漿濃度、[Al]/[Ti]（摩爾比）及聚合釜循環(huán)氣量等都對(duì)乙烯轉(zhuǎn)化率有一定影響。因此，對(duì)乙烯轉(zhuǎn)化率的工藝控制從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制。

（一）控制原料雜質(zhì)含量

（二）控制反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度是聚合反應(yīng)最重要的控制參數(shù)之一，也是乙烯轉(zhuǎn)化率最重要的影響因素之一。

從圖3聚合釜內(nèi)反應(yīng)溫度的波動(dòng)情況可以看出，平穩(wěn)生產(chǎn)時(shí)，聚合釜內(nèi)反應(yīng)溫度控制在84.0～84.6℃。

（三）控制反應(yīng)壓力

從圖4聚合釜內(nèi)反應(yīng)壓力的波動(dòng)情況可以看出，平穩(wěn)生產(chǎn)時(shí)，聚合釜內(nèi)反應(yīng)壓力控制在0.41～0.46MPa。

（四）控制淤漿濃度

催化劑活性為每毫克鈦催化劑所能生成的PE克數(shù)。當(dāng)淤漿濃度<400g/L時(shí)，催化劑的活性基本為常量；當(dāng)淤漿濃度>400g/L時(shí)，催化劑活性將急劇下降，即為達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率必須消耗更多的催化劑。

根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備狀況，聚合釜內(nèi)的淤漿濃度控制在250～290g/L比較理想。圖6是穩(wěn)定操作下，聚合釜內(nèi)淤漿濃度波動(dòng)情況。

從表2催化劑流量與[Al]/[Ti]的關(guān)系可以看出，[Al]/[Ti]隨著PZ、AT催化劑加入量的不同而變化，穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，[Al]/[Ti]控制在25～41；在生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)在催化劑泵沖程一定的情況下，催化劑流量一直在波動(dòng)。所以，導(dǎo)致[Al]/[Ti]波動(dòng)。

（六）控制聚合釜循環(huán)氣量

從圖7聚合釜循環(huán)氣量波動(dòng)情況可以看出，平穩(wěn)生產(chǎn)時(shí)，聚合釜循環(huán)氣量控制在3300～4000Nm3/h。

（七）平穩(wěn)工藝條件下的乙烯轉(zhuǎn)化率

通過對(duì)原料中的雜質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、淤漿濃度、[Al]/[Ti]（摩爾比）及聚合釜循環(huán)氣量等的控制，乙烯轉(zhuǎn)化率如表3所示。

表3平穩(wěn)工藝條件下的乙烯轉(zhuǎn)化率

從表3平穩(wěn)工藝條件下的乙烯轉(zhuǎn)化率可以看出，在平穩(wěn)的工藝條件下，乙烯轉(zhuǎn)化率能控制在97%。

三、結(jié)論

（一）控制乙烯轉(zhuǎn)化率有利于控制裝置的物耗和產(chǎn)品質(zhì)量。

（二）通過控制原料中的雜質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、淤漿濃度、[Al]/[Ti]及聚合釜循環(huán)氣量，控制乙烯轉(zhuǎn)化率。

（三）在平穩(wěn)的工藝條件下，乙烯轉(zhuǎn)化率能達(dá)到97%。

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