簡析全密度聚乙烯生產(chǎn)工藝

黎禹

摘? 要：大慶石化公司塑料廠全密度聚乙烯二套裝置采用美國UNIVATION公司的UNIPOL低壓氣相法聚乙烯生產(chǎn)工藝專利技術(shù)，文中簡單的介紹了其生產(chǎn)工藝及特點。

關(guān)鍵詞：全密度聚乙烯;特點;生產(chǎn)工藝

大慶石化公司塑料廠全密度聚乙烯二套裝置前系統(tǒng)采用美國UNIVATION公司的UNIPOL低壓氣相法聚乙烯生產(chǎn)工藝專利技術(shù)，以乙烯為原料，1-丁烯或1-己烯為共聚單體 氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑，以異戊烷為誘導(dǎo)冷凝劑，可以生產(chǎn)高 中 低密度的聚乙烯產(chǎn)品，產(chǎn)品的密度范圍為0.915g/cm3至0.963g/cm3。后系統(tǒng)采用德國CWP公司雙螺桿擠出造粒技術(shù)及擠出機(jī)組。

一 工藝特點

本裝置主要由原料精制系統(tǒng) 聚合反應(yīng)系統(tǒng) 樹脂脫氣和排放氣回收系統(tǒng) 造粒系統(tǒng) 風(fēng)送系統(tǒng)及產(chǎn)品儲存 包裝系統(tǒng)等組成。具有以下特點：

1.1安全可靠

UNIPOL聚乙烯工藝所需原料相對無毒，適中的操作條件，無需反應(yīng)溶劑，從而減少了溶劑回收系統(tǒng)和可燃液態(tài)烴處理帶來的危險。流化床反應(yīng)動力學(xué)具有自減活效應(yīng)，消除了失控情況下設(shè)備超壓的危險性。

1.2工藝簡單

聚合反應(yīng)在較低溫度 壓力下進(jìn)行，其工藝流程較短。高催化活性和準(zhǔn)確的分子量的控制，可始終如一地生產(chǎn)出高質(zhì)量樹脂，使系統(tǒng)兼有穩(wěn)定性和靈活性。

1.3產(chǎn)品靈活

根據(jù)市場的需要，較易調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。在生產(chǎn)能力不變的情況下，用單一的反應(yīng)器可生產(chǎn)出各種不同密度的聚乙烯產(chǎn)品。

二 生產(chǎn)工藝

本裝置的生產(chǎn)工藝可以分為原料精制 反應(yīng)系統(tǒng) 樹脂脫氣 排放氣回收 樹脂添加劑處理 造粒 風(fēng)送 PPB循環(huán)系統(tǒng)等單元。

2.1原料精制

本裝置的主要原輔料除乙烯和氫氣外，還有共聚單體1-丁烯 1-己烯以及誘導(dǎo)冷凝劑異戊烷。乙烯（C2H4）是生產(chǎn)聚乙烯的主要原料。聚乙烯樹脂是乙烯分子在聚合反應(yīng)器中發(fā)生聚合反應(yīng)形成長鏈分子而組成的聚合物。己烯或丁烯用作共聚單體以使聚合鏈出現(xiàn)分支，并影響聚合物的性能。氫氣在聚合反應(yīng)中用作鏈終止劑以控制聚合物分子的分子量，并影響聚合物的性能。氮氣是一種惰性氣體，用作吹掃氣體來脫除產(chǎn)品中夾帶的烴類氣體，在正常操作中和設(shè)備維修準(zhǔn)備中用于吹掃設(shè)備。異戊烷作為誘導(dǎo)冷凝劑用于反應(yīng)器冷凝模式操作。

原料精制系統(tǒng)主要有乙烯精制 1-丁烯/1-己烯精制 氮氣精制 異戊烷精制 T?儲存壓送等工藝過程。目的是將來自界區(qū)外的各原料中的雜質(zhì)脫除，以達(dá)到聚合反應(yīng)的原料質(zhì)量條件。

2.2聚合反應(yīng)系統(tǒng)

聚合反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器 循環(huán)氣冷卻器 循環(huán)氣壓縮機(jī)和各反應(yīng)原料進(jìn)料線。經(jīng)過原料精制系統(tǒng)的氣體反應(yīng)物（乙烯 丁烯或己烯及氫氣的混合物）和惰性組分（氮氣）通過循環(huán)氣壓縮機(jī)在含有少量催化劑的樹脂流化床中不斷地循環(huán)并反應(yīng)。聚合反應(yīng)機(jī)理屬于陰離子配位聚合。乙烯單體是具有π-π共軛體系的烯烴類單體，處于絡(luò)合狀態(tài)的鈦鋁活性中心，使乙烯單體雙鍵上的電子云密度減少，從而打開乙烯雙鍵，使乙烯單體不斷在鈦鋁活性中心處聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)過程。

均聚型聚乙烯分子結(jié)構(gòu)為線型排列，有較少或幾乎沒有短支鏈，結(jié)晶度較高，因此有較高的密度。在共聚合反應(yīng)中，引入共聚單體1-丁烯 1-己烯等α-烯烴，增加了分子支鏈數(shù)量和支鏈長度，降低了分子結(jié)晶度和產(chǎn)品密度。

2.3樹脂脫氣

粉料樹脂由反應(yīng)出料系統(tǒng)輸送到立式沉降床產(chǎn)品脫氣倉，并在其中停留約3小時，以脫除樹脂中溶解的烴。樹脂粉末由產(chǎn)品脫氣倉旋轉(zhuǎn)加料器依靠重力經(jīng)過一個振動篩，除掉樹脂粉末中所有的大顆粒物質(zhì)。樹脂繼續(xù)靠重力作用進(jìn)入樹脂添加劑處理系統(tǒng)，同時篩出的大塊顆粒排入廢料料斗。

2.4排放氣回收

排放氣回收系統(tǒng)通過逐級壓縮冷卻的過程，使回收氣體中的可凝組分（共聚單體 ICA）被冷凝，并回收重新使用?；厥盏臍怏w用于排料系統(tǒng)輔助輸送載氣，從而降低了氮氣的消耗。從脫氣倉頂部過濾器出來的排放氣經(jīng)排放氣回收壓縮機(jī)后收集的凝液送回反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)，氣體一部分用作從產(chǎn)品吹出罐至產(chǎn)品脫氣倉樹脂的密相輸送氣，一部分排火炬。高壓冷凝器的冷劑由排放氣回收制冷系統(tǒng)供給。

2.5樹脂添加劑處理

樹脂通過脫氣倉下部的振動篩后靠重力作用下落，進(jìn)入樹脂緩沖料斗，經(jīng)過換向閥和粉末旋轉(zhuǎn)加料器流入樹脂/添加劑給料器，添加劑在此加入。固體添加劑通過添加劑系統(tǒng)直接進(jìn)料到造粒系統(tǒng)。添加劑系統(tǒng)包括四個倒袋站 添加劑緩沖倉和四個失重式加料器，可以處理不同的添加劑。添加劑從固體添加劑加料器靠重力流到樹脂/添加劑輸送器與粉料樹脂主物流混和進(jìn)入混煉機(jī)料斗。

2.6造粒

在強(qiáng)耦合 低能耗的造粒系統(tǒng)中，粉末樹脂和添加劑在一個連續(xù)運行的混煉機(jī)中被混合在一起并且被塑煉。應(yīng)用電機(jī)驅(qū)動的雙速混煉機(jī)可使造粒系統(tǒng)有較好的操作彈性?；鞜挋C(jī)將熔融的樹脂直接送入熔融泵的入口，熔融的樹脂靠熔融泵產(chǎn)生的壓力通過熔融樹脂過濾器和模板，經(jīng)水下切粒機(jī)切成樹脂顆粒。聚乙烯樹脂與不同類型添加劑混合，經(jīng)過高溫加熱，達(dá)到熔融狀態(tài)，在雙螺桿擠壓機(jī)和齒輪泵的作用下，通過模板進(jìn)行水下造粒。其主要目的是加入各類添加劑，改進(jìn)產(chǎn)品性能;便于產(chǎn)品包裝運輸;提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.7風(fēng)送

干燥后的粒料樹脂經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)送到摻混料倉摻混后再風(fēng)送到包裝料倉進(jìn)行成品包裝。在送往成品包裝系統(tǒng)前，樹脂還要用淘析器除去風(fēng)送過程中產(chǎn)生的細(xì)粉或拉絲。摻混過程通過不同的重力沉降速度，使不同時段的產(chǎn)品均勻摻混，降低產(chǎn)品分散性，提高產(chǎn)品性能。

2.8PPB循環(huán)系統(tǒng)

PPB循環(huán)系統(tǒng)用在保持產(chǎn)品脫氣倉（PPB）內(nèi)粉末樹脂的流動，來防止造粒系統(tǒng)停車時脫氣倉內(nèi)物料粘結(jié)。該操作是間歇進(jìn)行的，通過使用氮氣輸送管線的“密相壓力罐”。粉末樹脂在重力作用下，通過V型分流閥和換向閥，間歇進(jìn)入PPB循環(huán)系統(tǒng)壓力發(fā)送罐中，粉末樹脂通過氮氣壓力輸送到PPB的頂端進(jìn)入產(chǎn)品脫氣倉。

三 結(jié)束語

由于全密度聚乙烯裝置可以通過改變進(jìn)料組成和工藝參數(shù)來生產(chǎn)低壓和線性產(chǎn)品，具有相當(dāng)大的靈活性及市場應(yīng)變能力，因此未來仍將是國內(nèi)石化企業(yè)投建的熱點。隨著國內(nèi)全密度聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)及研發(fā)能力的不斷提高，全球的市場競爭力會不斷提升，未來我國聚乙烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將更加合理。