影響高壓聚乙烯產(chǎn)品質(zhì)量的因素和應(yīng)對策略

李丹

中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司化工分公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯 017399

1 影響高壓聚乙烯產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素

1.1 原料條件

（1）原料界區(qū)條件。原料的進(jìn)料溫度和壓力不僅對反應(yīng)進(jìn)料量有很大的影響，還對產(chǎn)品熔體的流動指數(shù)造成很大的影響，這會對產(chǎn)品質(zhì)量有非常大的影響。由于當(dāng)前乙烯制造技術(shù)的限制，在當(dāng)前的乙烯產(chǎn)品中會混有氮氣、甲烷、乙烷、二氧化碳，這些氣體雖然不直接參加反應(yīng)，但會導(dǎo)致乙烯的分壓下降，這會直接降低聚乙烯產(chǎn)品的分子量。

（2）原料雜質(zhì)。有些雜質(zhì)甚至?xí)苯訁⒓臃磻?yīng)，如乙炔、一氧化碳等，它們會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，使產(chǎn)品的MI降低，甚至降低聚乙烯產(chǎn)品的抗氧化能力和介電性能。在聚乙烯生產(chǎn)中的聚合工藝參數(shù)，如反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度、丙醛濃度等，都會對聚乙烯生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。如果操作人員在生產(chǎn)過程中，操作不得當(dāng)，很容易造成工藝參數(shù)波動較大，這會對高壓聚乙烯生產(chǎn)造成很大的影響，如丙烯的注入量控制不穩(wěn)定，就會對聚乙烯的分子質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。

1.2 操作條件

（1）熔融指數(shù)。在聚合反應(yīng)中通過調(diào)節(jié)劑控制熔融指數(shù)。。弱調(diào)節(jié)劑促使鏈增長的能力主要依靠反應(yīng)溫度，改變用量只對MFI有很小的影響，即在使用弱調(diào)整劑時如要改變MFI，則必須改變反應(yīng)溫度，但改變溫度會改變密度，為了做出相同的密度就又不得調(diào)整壓力，峰值溫度及調(diào)整劑流量，控制轉(zhuǎn)化率。

（2）粒料摻混時間。在聚乙烯的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的質(zhì)量是波動的，為了穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，我們會對產(chǎn)品進(jìn)行摻混，雖然摻混時間越長，產(chǎn)品的質(zhì)量也就越均勻，但時間過長，就會造成顆粒在管線中的磨損現(xiàn)象增加，這會造成大量的碎屑浪費，并能加摻混的能耗。

1.3 設(shè)備條件

（1）反應(yīng)器粘壁。在管式高壓聚乙烯的生產(chǎn)過程中發(fā)生反應(yīng)器粘壁的主要原因是：聚合物的分子量越大，其黏度也越大，流動性能就越差，容易黏附到反應(yīng)器壁上，從而造成反應(yīng)器粘壁現(xiàn)象。粘壁的聚合物長期停留在反應(yīng)器壁上回發(fā)生交聯(lián)、氧化反應(yīng)，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。如產(chǎn)品出現(xiàn)“魚眼”、“色?！?、凝膠等現(xiàn)象。

（2）高壓循環(huán)氣冷卻器粘壁。再生產(chǎn)過程中，來自高壓分離器未反應(yīng)的未反應(yīng)的乙烯氣經(jīng)冷卻、分離再循環(huán)進(jìn)入二次壓縮機(jī)入口使用。由于氣體中夾帶少量的額低聚物，經(jīng)第三段冷卻后低聚物冷凝在管壁上，從而換熱器換熱效果不好，高循出口溫度升高。這樣導(dǎo)致進(jìn)入二次壓縮機(jī)的乙烯溫度升高，壓縮機(jī)的排氣量下降，反應(yīng)器內(nèi)乙烯分壓下降，反應(yīng)溫度明顯降低，產(chǎn)出低MI的產(chǎn)品和超高分子量的物質(zhì)使產(chǎn)品吹膜魚眼增加或斷泡。

（3）丙烯注入量不穩(wěn)定。丙烯泵入口過濾器堵塞，泵沖程與轉(zhuǎn)速匹配不合適，丙烯罐壓力波動大，膜片破裂，泵夾帶氣體等原因造成丙烯注入量不穩(wěn)定，而使產(chǎn)品熔融指數(shù)波動大生產(chǎn)出不合格質(zhì)量的產(chǎn)品。

2 高壓聚乙烯生產(chǎn)的質(zhì)量控制措施

2.1 優(yōu)化工藝指標(biāo)，確保統(tǒng)一操作

聚合工藝參數(shù)是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，從影響質(zhì)量的幾個因素來看，產(chǎn)品質(zhì)量主要由反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、過氧化物和分子量調(diào)節(jié)劑來控制的，而過氧化物又直接影響反應(yīng)溫度，分子量調(diào)節(jié)劑通過控制擠壓機(jī)模頭壓力來達(dá)到控制產(chǎn)品的熔融指數(shù)，因此控制產(chǎn)品質(zhì)量的主要工藝因素是過氧化物和分子量調(diào)節(jié)劑。

2.2 合理的粒料摻混時間，確保產(chǎn)品質(zhì)量均一

生產(chǎn)中應(yīng)該根據(jù)旋轉(zhuǎn)閥的輸送能力以及批量的大小來調(diào)整摻混時間。批量大，產(chǎn)品熔融指數(shù)分布寬，摻混時間久就長，反之若指數(shù)分布窄則摻混時間就短。檢驗有代表性的樣品，其結(jié)果與計算的平均熔融指數(shù)值接近，說明摻混達(dá)到預(yù)期效果，則可以停止摻混；若沒有達(dá)到則繼續(xù)摻混。

2.3 反應(yīng)器粘壁處理

在生產(chǎn)過程中，通常采取保持一定的鏈轉(zhuǎn)移速率，阻止高相對分子質(zhì)量聚合物的形成等進(jìn)行措施來預(yù)防粘壁的發(fā)生。開車之前控制好公用水溫度，防止乙烯在高溫靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生聚合。同時有氣體流化及沖刷的消失，聚合產(chǎn)物極易結(jié)垢，下次開車時，會在熱水升溫過程中或其他熱作用下增加粘壁的程度，所以裝置停車時，及時降溫降壓。在生產(chǎn)過程中及時根據(jù)的負(fù)荷的變化對反應(yīng)夾套水進(jìn)行升溫操作來對反應(yīng)器進(jìn)行除垢。因此反應(yīng)器粘壁的處理方法一般有；升高夾套水溫度對反應(yīng)器除垢、調(diào)整脈沖閥的參數(shù)、生產(chǎn)高熔體流動指數(shù)產(chǎn)品等。

2.4 高壓循環(huán)氣冷卻器粘壁處理

在生產(chǎn)過程中，循環(huán)乙烯中的蠟或夾帶的聚合產(chǎn)物，會在冷卻器冷卻作用下聚合物沉積在列管管壁上，降低了導(dǎo)熱能力。通常采取在線升高兩組換熱器冷卻水溫度的方法進(jìn)行除垢，來補償冷卻能力的喪失并將沉積在列管內(nèi)壁的聚合物熔融。在除垢過程中，由于循環(huán)乙烯溫度升高，會導(dǎo)致進(jìn)入二次壓縮機(jī)入口的氣體溫度升高，此時需調(diào)整循環(huán)乙烯與一次壓縮機(jī)冷乙烯的量來保證二次機(jī)的入口溫度保持在控制范圍內(nèi)，以免二次壓縮機(jī)銷負(fù)荷負(fù)載過高。

2.5 丙烯泵注入控制

界區(qū)原料乙烯溫度控制，通過新鮮乙烯加熱器和溫度控制點控制乙烯的溫度。低壓分離器的液位波動大造成產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，而低分液位是由擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速以及高分的出料速度控制的，因此要控制低分液位則要控制好擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速以及調(diào)整合適的高壓下料閥位。通過將丙烯注入流量計切為手動控制密切關(guān)注丙烯注入量，從而能夠平穩(wěn)控制調(diào)節(jié)劑的注入，使產(chǎn)品熔融指數(shù)波動小。

3 結(jié)語

當(dāng)前高壓聚乙烯的生產(chǎn)工藝流程較為復(fù)雜，影響因素很多，如果控制不好，很容易造成聚乙烯的減產(chǎn)和質(zhì)量的大幅度下降。為此，我們應(yīng)該對這些影響因素，認(rèn)真進(jìn)行分析，并采取針對性的預(yù)防措施。只有這樣，才能進(jìn)一步調(diào)聚乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。