全密度聚乙烯生產(chǎn)工藝簡析

李林響

【摘 要】文中簡單的介紹了大慶石化公司塑料廠全密度聚乙烯二套裝置的生產(chǎn)工藝及特點。

【關(guān)鍵詞】特點；原料；工藝

大慶石化公司塑料廠全密度聚乙烯二套裝置采用UNIVATION公司的UNIPOL氣相流化床聚乙烯冷凝技術(shù)生產(chǎn)工藝，以乙烯為原料，丁烯-1或己烯-1為共聚單體、氫氣為鏈轉(zhuǎn)移劑、異戊烷為誘導(dǎo)冷凝劑可生產(chǎn)高、中、低各種密度的聚乙烯產(chǎn)品。

一、工藝特點

大慶石化公司塑料廠全密度聚乙烯二套裝置采用UNIVATION公司的UNIPOL氣相流化床聚乙烯冷凝技術(shù)生產(chǎn)工藝，工藝流程簡單源于其先進(jìn)的氣相流化床技術(shù)、先進(jìn)的催化劑技術(shù)以及較低的操作壓力。操作條件溫和，無溶劑回收，且流化床反應(yīng)為自限性的，即使反應(yīng)失控，也不會造成反應(yīng)設(shè)備超壓。因此，潛在的不安全因素小，而且三廢排放量較小，易處理，能滿足各種環(huán)保法規(guī)的要求。

二、原料部分

本裝置生產(chǎn)工藝的原料主要由乙烯、氫氣、丁烯、己烯、異戊烷等組成，各原料在反應(yīng)過程中的作用及精制過程如下表所示：

三、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)送等單元。

3.1反應(yīng)系統(tǒng)

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)。反應(yīng)熱通過誘導(dǎo)冷凝劑（異戊烷）汽化和來自循環(huán)冷卻器的低溫氣體吸收，氣化后的誘導(dǎo)冷凝劑和吸熱后的氣體又通過循環(huán)氣冷卻器將熱量帶走，通過氣體的不斷循環(huán)將反應(yīng)熱不斷帶出使反應(yīng)系統(tǒng)的溫度保持穩(wěn)定。必要時可將少量的循環(huán)氣通過脫氣倉排放到火炬以維持反應(yīng)系統(tǒng)中合適的反應(yīng)物濃度。聚合反應(yīng)在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，通過外部循環(huán)的反應(yīng)氣既讓反應(yīng)器床層流化又能撤除反應(yīng)熱。催化劑和精制后的反應(yīng)物（乙烯、丁烯或己烯和氫氣）連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，粉料樹脂產(chǎn)品通過兩套出料系統(tǒng)的交替操作間歇排出。

反應(yīng)器有兩套產(chǎn)品出料系統(tǒng)，每條排料系統(tǒng)分別由兩罐組成，產(chǎn)品出料罐和產(chǎn)品吹出罐。正常情況下兩條排料系統(tǒng)交替排料，但每套出料系統(tǒng)也可獨立工作。當(dāng)其中一條產(chǎn)品出料系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)還提供產(chǎn)品出料系統(tǒng)單線排料的功能，單條產(chǎn)品出料系統(tǒng)的排料也能滿足正常生產(chǎn)的要求。在交替排料模式下，通過氣體在兩套排料系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移，減少排料過程中氣體的排出量，節(jié)約反應(yīng)氣。粉料樹脂和反應(yīng)氣從反應(yīng)器間歇地排入到產(chǎn)品出料罐中，氣體和樹脂在出料罐中分離，氣體返回到反應(yīng)器，粉料樹脂產(chǎn)品從出料罐排到產(chǎn)品吹出罐，然后再用來自排放氣回收單元的排放氣或氮氣密相輸送到產(chǎn)品脫氣倉。反應(yīng)器床層料位達(dá)到預(yù)定高度時，出料循環(huán)自動啟動。

3.2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。脫氣倉的工作壓力略高于大氣壓，樹脂溫度接近于反應(yīng)器溫度。

產(chǎn)品脫氣倉由兩部分構(gòu)成，上段用于脫除樹脂中的烴，下段用于水解樹脂中殘留的烷基鋁和活性催化劑。通過向產(chǎn)品脫氣倉的上部分注入氮氣來脫除溶解于樹脂中的烴類。樹脂從產(chǎn)品脫氣倉中流下，返混量很小，氮氣由下至上通過樹脂。通過將產(chǎn)品脫氣倉上部分樹脂料位控制在預(yù)定范圍內(nèi)來維持脫氣所需充分的停留時間。料位由產(chǎn)品脫氣倉旋轉(zhuǎn)加料器的轉(zhuǎn)速控制。氮氣通過兩個位置進(jìn)入脫氣倉的上段，一個是內(nèi)部倒錐分配器的頂部，一個是器壁內(nèi)錐的下部，此內(nèi)錐與倒錐基本位于同一高度，氮氣流量在這兩個位置上均分為兩股。氮氣、輸送氣和從樹脂中脫除的烴類經(jīng)產(chǎn)品脫氣倉過濾器從脫氣倉頂部排出。過濾器出口物料進(jìn)入排放氣回收系統(tǒng)。離開產(chǎn)品脫氣倉底部的樹脂僅含有微量的烴類，滿足了安全與環(huán)保的要求。

3.3排放氣回收

排放氣回收系統(tǒng)用于回收產(chǎn)品脫氣倉排放氣中的共聚單體和異戊烷，提高單體利用率。回收的氣體用于排料系統(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。

3.4樹脂添加劑處理

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)入混煉機料斗。

3.5造粒

粉料樹脂和各種添加劑在混煉機中熔融、混合，經(jīng)水下切粒、干燥后送往樹脂后處理系統(tǒng)。

3.6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。粉料輸送用于種子床更換、存儲，PPB循環(huán)等。

結(jié)束語

本裝置的生產(chǎn)工藝靈活性大，能生產(chǎn)高、中、低各種密度的全系列產(chǎn)品，且具有較大的操作彈性，產(chǎn)品性能均一，易于操作。在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)了“冷凝”技術(shù)，使生產(chǎn)能力大幅提高，投資費用降低，原材料和公用工程消耗降低，經(jīng)濟(jì)性能顯著提高。

（作者單位：大慶石化公司塑料廠）