氣相流化床法生產聚乙烯工藝技術分析

姜天鶴

摘要：聚乙烯擁有價格低廉、特性良好特點，是一種合成樹脂，在各個生領域產中廣泛應用，進行聚乙烯生產采用技術手段較為常見的為氣相流化床法，多種氣相流化床法的優缺點各有不同。本文圍繞氣相流化床法在聚乙烯生產工藝中的應用進行分析，希望能夠對優化聚乙烯生產技術具有參考價值。

關鍵詞：聚乙烯;氣相流化床;聚乙烯工藝

聚乙烯的生產隨著技術手段的優化，在工藝上不斷完善，氣相法就是應用技術之一。世界各國這一聚乙烯生產，對各項工藝研究投入了很多精力物力人力，經過實踐證明，工藝的優劣與催化劑的使用有很緊密的聯系，因此，做好工藝以及催化劑的分析是非常重要的。

1、聚乙烯生產工藝概述

聚乙烯（PE）是將述職聚合加工生成的熱塑性材料，其熱塑性能良好，以乙烯作為主要材料，聚合物有穩定的化學性，能夠適應零下70攝氏度-100攝氏度的超低溫，特別是應用于工業領域，具有良好的吸水性和絕緣性。作為一種共聚物，由乙烯以及α-烯烴共同聚合而成，處在常溫狀態下也不溶解溶劑，具有多種酸堿抗腐蝕（氧化性質的酸除外）性，還能夠應對零下七十到零下一百攝氏度的超低溫，同時具有良好的絕緣性能以及較低的吸水性[1]。

聚乙烯生產以聚合方式形成鏈結構狀態、以分子量為基礎，工藝上按照密度可分為高密度、低密度以及線型低密度幾個種類。目前，高密度的聚乙烯主要是以低壓法中的淤漿法為主要生產工藝，溶液法以及氣相法同樣較多應用在生產中，低密度的聚乙烯則主要是以高壓法進行生產，在高密度的聚乙烯溶液法以及氣相法基礎上加入共聚單體后，生產工藝要求更高，以氣相法為例，又分為Spherilene、Innovene等類型。

2、氣相流化床法在聚乙烯生產中的應用

在聚乙烯生產過程中，越來越多的使用到氣相流化床法，這是一種較強的聚乙烯生產技術，其能力在于安全可靠、環保簡單，能夠為工業生產創造較好的經濟效益。技術應用建立在塑料組織分子結構工程理論基礎上，分類上課根據密度分為高密度和低密度等類型。高密度的聚乙烯密度在0.94～0.97克每立方米之間[2]。低密度聚乙烯濾堵在0.9～0.93克每立方米之間。低密度聚乙烯不規則分布，排列為線性分子。另外超低密度聚乙烯密度更是低于0.85克每立方米。

2.1從現階段技術發展角度上看，當前采用氣相流化床法進行聚乙烯生產產品、形式多樣，氣相流化床、藝技術，運用氣限流化床反應器來作為聚合單元設備，實際操作中，在反應溫度和反應壓力同時出現的情況下，可以不需要采用冷凝技術即可生產聚乙烯。

2.2流化床反應器工藝的非，首先應探討冷凝態技術，流化床穩定性在領凝液迅速蒸發下不會發生任何影響。反應器撤熱能力增加，改造后的分布板和導熱流解決了底部積液的問題。改良的原循環導流器能夠將氣體進行循環運行，符合冷靜態操作要求，在混合室內一股氣流沿底部內部上升循環，流體沿中心開孔懸壁出現循環狀態，非冷凝可以實現氣流的自如切換，通過導流器結構，避免了技術方法操作中出現積液和顆粒聚集等問題。

2.3氣相流化床法技術當前采用串聯的氣相流化床反應 對分子質量聚合物生產中產生的氫氣進行調節，顯著提升生產質量。PE生產采用超高活性催化劑進行工藝流程的催化，將聚乙烯單體分子進行混合，經過反應器聚合之后，可以在操作技術應用下使得生產數量倍增。雙峰技術入手，進行聚乙烯催化劑生產技術的成本核算，其突破了原有的生產技術瓶頸，應用系列催化劑，雙峰高密度聚乙烯的生產效率大大提升，產品的擠出性能、耐環境應力和沖擊強度也得到了優化。例如茂金屬催化劑的應用，結合UNIPOL技術優勢，生產出了線性低密度聚乙烯產品這種產品，在力學方面是傳統產品不能比擬的。二代茂金屬催化劑生產出的PE線性低密度聚乙烯樹脂，更是具有良好的光學性能和熱封性，應用領域隨之拓展。

3、多種氣相流化床法優缺點比較

以 univation氣相流化床工藝技術為例，工藝選擇含鎂載體催化劑，采取反應壓力和反應溫度控制的方式，進行雙蜂產品串聯操作，流化床反應器在具體操作中不要冷凝就可以在流化床層上使氣體進入到反應器中。反應器上部一般是半球形，封頭下部為圓通，增加中部錐筒以形成循環的氣壓縮機，生產出的產品透明性好，樹脂凝膠少[3]。

再例如采用ANNOVENE一臺流化床反應器來作為聚合單元，在實際操作時采取冷凝技術，冷凝率在15%左右，使用的是惰性氣體氮氣，反應溫度控制在95攝氏度左右，該技術采取的是旋風分離器分離夾帶例子，將循環氣系統進入到反應器中，反應器側面將循環器冷卻后的氣體進行壓縮，利用高產率技術進行循環及冷卻器的運行。其優點在于反應條件溫和，能夠進行產品的薄膜生產注塑等。缺點在于需要較多的數設備資金投入較大。

PE氣相流化床工藝技術，同樣使用一臺流化床反應器作為聚合單元，相較于前幾種技術來說，這種技術流程也使用的是惰性、氣體、氮氣，但是技術流程較為簡單。實際操作中采用冷凝技術，冷靜率達到14%以下，反應溫度在100攝氏度左右，氣體通過反應器側面出料，通過循環再回到反應器中。循環氣冷卻器放置在壓縮機的后方，并設置有兩套出料系統。

innovene氣相流化床工藝當前在工業生產中所占比例較大，優勢在于熔融指數范圍大、強度高、韌性好，催化共聚物分子分布更加均勻。

spherilene氣相流化床工藝，反應溫度在85攝氏度左右，反映壓力在2.4MPA左右。在具體操作中，氣體通過硫化床層上部將循環冷卻器加以利用，反應器上部是半球形封頭，優點在于生產出的產品透明性好，缺點在于能量消耗較大。

4、結束語

聚乙烯生產應用氣相流化床法，工藝手段各有不同。每種應用均有其優缺點，采用何種技術需要根據化工生產的需求而進行選擇。但是，多種技術經過實踐證明都是成熟和可靠的，能夠在工業生產中推廣和應用。

參考文獻：

[1]李曉霞，吳黎濤.氣相法聚乙烯流化床反應器偏流現象研究[J].石油化工設計，2019，36（4）：16-19，23.

[2]毛國軍.UNIPOL工藝氣相流化床反應器結片原因分析及控制措施[J].石化技術，2019，26（9）：316-317.

[3]孫海濤.氣相流化床法聚乙烯工藝技術比較[J].石化技術，2019，26（2）：133，132.

（作者單位：大慶石化公司塑料廠）