簡析全密度聚乙烯生產工藝

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工藝專利技術，文中簡單的介紹了其生產工藝及特點。

關鍵詞：全密度聚乙烯;特點;生產工藝

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

一 工藝特點

本裝置主要由原料精制系統 聚合反應系統 樹脂脫氣和排放氣回收系統 造粒系統 風送系統及產品儲存 包裝系統等組成。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，無需反應溶劑，從而減少了溶劑回收系統和可燃液態烴處理帶來的危險。流化床反應動力學具有自減活效應，消除了失控情況下設備超壓的危險性。

1.2工藝簡單

聚合反應在較低溫度 壓力下進行，其工藝流程較短。高催化活性和準確的分子量的控制，可始終如一地生產出高質量樹脂，使系統兼有穩定性和靈活性。

1.3產品靈活

根據市場的需要，較易調節產品質量和產量。在生產能力不變的情況下，用單一的反應器可生產出各種不同密度的聚乙烯產品。

二 生產工藝

本裝置的生產工藝可以分為原料精制 反應系統 樹脂脫氣 排放氣回收 樹脂添加劑處理 造粒 風送 PPB循環系統等單元。

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-己烯以及誘導冷凝劑異戊烷。乙烯（C2H4）是生產聚乙烯的主要原料。聚乙烯樹脂是乙烯分子在聚合反應器中發生聚合反應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分支，并影響聚合物的性能。氫氣在聚合反應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品中夾帶的烴類氣體，在正常操作中和設備維修準備中用于吹掃設備。異戊烷作為誘導冷凝劑用于反應器冷凝模式操作。

原料精制系統主要有乙烯精制 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。目的是將來自界區外的各原料中的雜質脫除，以達到聚合反應的原料質量條件。

2.2聚合反應系統

聚合反應系統包括反應器 循環氣冷卻器 循環氣壓縮機和各反應原料進料線。經過原料精制系統的氣體反應物（乙烯 丁烯或己烯及氫氣的混合物）和惰性組分（氮氣）通過循環氣壓縮機在含有少量催化劑的樹脂流化床中不斷地循環并反應。聚合反應機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，處于絡合狀態的鈦鋁活性中心，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，聚合反應是放熱反應過程。

均聚型聚乙烯分子結構為線型排列，有較少或幾乎沒有短支鏈，結晶度較高，因此有較高的密度。在共聚合反應中，引入共聚單體1-丁烯 1-己烯等α-烯烴，增加了分子支鏈數量和支鏈長度，降低了分子結晶度和產品密度。

2.3樹脂脫氣

粉料樹脂由反應出料系統輸送到立式沉降床產品脫氣倉，并在其中停留約3小時，以脫除樹脂中溶解的烴。樹脂粉末由產品脫氣倉旋轉加料器依靠重力經過一個振動篩，除掉樹脂粉末中所有的大顆粒物質。樹脂繼續靠重力作用進入樹脂添加劑處理系統，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。回收的氣體用于排料系統輔助輸送載氣，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排放氣回收壓縮機后收集的凝液送回反應循環系統，氣體一部分用作從產品吹出罐至產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，進入樹脂緩沖料斗，經過換向閥和粉末旋轉加料器流入樹脂/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直接進料到造粒系統。添加劑系統包括四個倒袋站 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入混煉機料斗。

2.6造粒

在強耦合 低能耗的造粒系統中，粉末樹脂和添加劑在一個連續運行的混煉機中被混合在一起并且被塑煉。應用電機驅動的雙速混煉機可使造粒系統有較好的操作彈性。混煉機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生的壓力通過熔融樹脂過濾器和模板，經水下切粒機切成樹脂顆粒。聚乙烯樹脂與不同類型添加劑混合，經過高溫加熱，達到熔融狀態，在雙螺桿擠壓機和齒輪泵的作用下，通過模板進行水下造粒。其主要目的是加入各類添加劑，改進產品性能;便于產品包裝運輸;提高產品質量。

2.7風送

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

2.8PPB循環系統

PPB循環系統用在保持產品脫氣倉（PPB）內粉末樹脂的流動，來防止造粒系統停車時脫氣倉內物料粘結。該操作是間歇進行的，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，間歇進入PPB循環系統壓力發送罐中，粉末樹脂通過氮氣壓力輸送到PPB的頂端進入產品脫氣倉。

三 結束語

由于全密度聚乙烯裝置可以通過改變進料組成和工藝參數來生產低壓和線性產品，具有相當大的靈活性及市場應變能力，因此未來仍將是國內石化企業投建的熱點。隨著國內全密度聚乙烯生產技術及研發能力的不斷提高，全球的市場競爭力會不斷提升，未來我國聚乙烯產品結構也將更加合理。