降低Hostalen低壓淤漿工藝聚乙烯裝置協議品量的方法

郭云亮，池 亮，劉愛民，李連鵬

(中國石油吉林石化公司 乙烯廠，吉林 吉林 132022)

聚乙烯(PE)具有優良的加工性能、耐低溫性、耐化學腐蝕性以及化學穩定好等優點，廣泛地應用于農業、建筑業、石化行業和漁業等領域。聚乙烯是合成樹脂中應用最廣泛的品種，其生產能力長期居各塑料品種的第一位，在中國聚乙烯的消費結構主要包括薄膜、注塑制品、中空制品以及管材等。

聚乙烯樹脂主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和一些特殊性能的產品。從聚合工藝來講，聚乙烯的主要生產工藝有氣相法的Unipol工藝，Innovene G工藝，Spherilene工藝和Borealis工藝等，溶液法的Sclairtech工藝和Dowlex工藝；淤漿法的Hostalen工藝，Chevron Phillips環管工藝，CX工藝以及Innovene S工藝等[1-5]。其中Hostalen淤漿工藝主要用來生產HDPE產品，由于其生產的產品具有出眾的機械性能和加工性能等優點，在國內市場上的認可度相對較高，越來越多的石化企業引進了Hostalen淤漿生產裝置，以滿足國內用戶的需求。

1 Hostalen低壓淤漿工藝介紹

20世紀60年代中期，德國Hoechst公司開發了Hostalen聚乙烯工藝，目前該工藝為利安德巴塞爾工業公司(LyondellBasell)所有。Hostalen淤漿聚合工藝采用兩臺攪拌釜式反應器進行并聯或串聯聚合(見圖1)，定制生產出高附加值的聚乙烯產品。Hostalen技術最突出特點是把最終產品的性能與聚合工藝過程完美地結合，該工藝可制備具有雙峰分子量分布并且在高分子量PE鏈上具有高含量共聚單體的HDPE產品[6-7]。

圖1 Hostalen聚合工藝流程

Hostalen工藝高密度聚乙烯裝置由原料精制、聚合單元、粉料處理及輸送、己烷精餾與回收、己烷儲存與烷基鋁稀釋、擠壓造粒、產品摻混及輸送、夾套水、冷凍及公用工程等單元組成。聚合反應以乙烯為原料、1-丁烯為共聚單體、氫氣為分子量調節劑、己烷為分散劑。

2 Hostalen低壓淤漿工藝產品介紹

Hostalen工藝高密度聚乙烯裝置可生產高強度薄膜料、壓力管道材料、吹塑和注塑料、拉絲料、瓶蓋料等高性能產品。高密度聚乙烯樹脂具有良好的耐熱性、耐寒性、化學穩定性，還具有較高的剛性和韌性，且機械強度好?？刹捎米⑸?、擠出、吹塑和旋轉成型等方法成型塑料制品[8-10]。

3 協議品產生過程

化工產品根據所執行的產品標準的規定，其質量等級可分為優級(等)品、一級(等)品、合格品；質量不符合產品標準的化工產品，根據使用價值的不同，可分為協議品、過渡料和劣質品。

協議品指的是非關鍵項目指標不合格但具有較高使用價值的不合格品，在化工銷售企業與用戶達成一致意見，簽訂定向銷售協議的情況下進行產品降級出廠銷售，一般協議品的價格低于合格品價格。因此，降低協議品比例可以提高裝置競爭力，為企業創造效益。

協議品的產生主要因裝置運行波動造成，比較典型的有以下五方面。一是原料質量波動，二是操作調整不及時，三是設備設施故障，四是各單元崗位間信息溝通不及時，五是添加劑問題。

4 降低協議品量的方法

(1)穩定控制聚合反應單元，加強產品質量監控。聚合反應過程是產品質量優劣的決定性環節，在實際操作過程中要依據中間過程分析結果，維持反應器內穩定的氫氣乙烯比和丁烯乙烯比，減少粉料熔融指數和密度的波動，以保證良好且穩定的產品質量(Hostalen低壓淤漿工藝中，熔融指數通過調節氫氣用量或催化劑用量控制氫氣乙烯比來實現，密度通過調節丁烯用量實現)，摸索建立反應參數與中控分析數據對應關系，依據此關系對運行參數進行必要的優化調整，縮小參數波動范圍，防止產品質量超標。

氫氣終止聚合反應，調控聚合物產品分子量。理論上，氫氣和乙烯單體的比率越高，聚合反應越易終止，反應器內獲得聚合物的分子量越低，相應的熔融指數越高。經過一段時間的收集，第一反應器氫氣乙烯比和熔融指數數據見表1。其中，氫氣乙烯比數據依據反應器在線分析中氫氣分壓和乙烯分壓的比值計算得出；熔融指數為反應器淤漿樣品，利用GB/T 3682.1—2018分析方法進行表征，條件為190 ℃、5 kg。

表1 第一反應器(R1)參數與中控分析數據對應關系

依據表1數據，獲得圖2。從中較為直觀看出隨著氫氣乙烯比的增加，淤漿聚合物的熔融指數越高，與理論一致。此外，對于串聯模式，氫氣閃蒸罐壓力越高，第二反應器中氫氣濃度越高，鏈終止反應越容易，分子量越低，熔融指數越高。

P氫氣/P乙烯圖2 第一反應器(R1)參數與中控分析數據對應關系

(2)借鑒以往事故事件處理經驗，完善應急預案，提高崗位員工應急水平。通過事故事件及應急處置培訓提高班組崗位員工應急處置能力，避免或減少裝置生產波動次數，降低協議品產生。

日常培訓中要明確產品質量控制要求及原料質量出現異常時的處理思路。讓各級管理人員、技術人員以及班組操作人員熟知崗位職責，清楚裝置波動(事故)狀態下，參數調整的方向和重要程度。

(3)加強關鍵設備及重要機組狀態監測，提高機電儀專業日常維護水平，做好重要設備備品備件管理，推行預知性檢修，減少機電儀故障造成裝置波動等原因產生協議品。

反應器攪拌槳、淤漿泵、離心機、粉料輸送風機、造粒機組等關鍵設備，要建立特保特護制度，指派專人定期巡檢。

(4)優化己烷精制系統和丁烯回收系統運行方式。己烷是聚合反應的分散劑、丁烯為共聚單體，其質量的好壞，對產品質量影響同樣較大。

己烷精制系統主要工藝流程見圖3，應嚴格控制己烷蒸汽加熱量等工藝參數保證己烷精餾塔對輕組分的脫除效果，使己烷中的不飽和烴達到要求。

圖3 己烷精制系統主要工藝流程

加強對己烷及回收丁烯水含量監控，強化對己烷蒸發器殼程壓力、精餾塔液位、回收丁烯洗滌塔底溫等重點部位監控，保證己烷和回收丁烯質量穩定，主要工藝參數控制范圍見表2。

表2 己烷精制系統主要參數控制范圍

(5)加強各崗位之間的信息溝通，通過平穩生產運行來減少產品質量波動。重點監控己烷、回收丁烯中水含量，合理安排固定床(塔)切換周期，一般分子篩吸附塔不超過1個月，保證雜質脫除效果。

回收丁烯系統盡量長周期引入聚合反應，生產穩定情況下避免回收丁烯切除。如由于生產調整要求切除回收丁烯，應及時上提純丁烯量保證熔融指數和密度合格，引入回收丁烯前反應崗位與回收崗位做好溝通，引入回收丁烯時要及時下調純丁烯量保證指數和密度合格。

(6)加強造粒系統控制，避免粒料拖尾。造粒機組開停車時，模板一定要清理干凈(尤其是開車切粒機合車前)，及時調整進刀壓力、切粒機轉速、顆粒水水溫等參數。依據切粒模板使用情況，定期更換模板；停車時，務必檢查切刀是否鋒利，及時調整切刀與模板的配合間隙。

(7)消除造粒色粒問題。造粒色粒通常在造粒開停車階段產生，尤其在更換模板或切刀后極易產生色粒，如模板填充不完全或填充時間過短。為避免色?；烊氤善穫}應采取以下措施。一是每次更換造粒模板后，務必保證模板填充完全，將模板內雜質完全置換，待經模板后的樹脂顏色恢復正常方可進行合車；二是做好日常粒子檢查，發現黑色粒子，立即切入不合格倉，避免不合格料混入成品倉；三是平穩控制熔融泵波動，保持樹脂對混煉機螺桿的支撐和潤滑。防止因壓力大幅波動，造成混煉機腔體內盲區碳化物受壓力波動影響脫落，然后混入熔融樹脂并造粒，生成黑色粒子；四是根據造粒停、開車間隔時間，保證好開車初期粒子送入不合格品倉的時間，防止開車初期由于置換不徹底，造成零星黑色粒子混入成品倉，引起產品質量問題。

(8)加強與銷售公司以及下游客戶的交流聯系，通過定期走訪或從銷售公司處了解下游客戶加工使用情況，依據反饋意見進行工藝優化調整，不斷提升產品質量，避免產品質量投訴，減少裝置協議品的產生。

5 總 結

生產裝置協議品的大量產生，既影響企業經濟效益，又影響品牌形象。全面分析協議品產生原因，通過優化工藝過程控制，可以從根本上降低裝置協議品產生量。對于Hostalen裝置，加強產品質量的控制，要從全方位、多角度去優化控制，不僅關注聚合反應參數，還要關注己烷精制、丁烯回收、風送造粒等系統的運行情況。此外淤漿泵、離心機、造粒機組等關鍵設備要重點監控，避免設備故障引起的產品質量波動。不斷提高技術和操作人員的應急水平，同樣有助于減少裝置波動次數，降低裝置協議品產生量。