氣相流化床法生產(chǎn)聚乙烯工藝技術(shù)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(lǐng)域產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，進行聚乙烯生產(chǎn)采用技術(shù)手段較為常見的為氣相流化床法，多種氣相流化床法的優(yōu)缺點各有不同。本文圍繞氣相流化床法在聚乙烯生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用進行分析，希望能夠?qū)?yōu)化聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)具有參考價值。

關(guān)鍵詞：聚乙烯;氣相流化床;聚乙烯工藝

聚乙烯的生產(chǎn)隨著技術(shù)手段的優(yōu)化，在工藝上不斷完善，氣相法就是應(yīng)用技術(shù)之一。世界各國這一聚乙烯生產(chǎn)，對各項工藝研究投入了很多精力物力人力，經(jīng)過實踐證明，工藝的優(yōu)劣與催化劑的使用有很緊密的聯(lián)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(chǎn)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(wěn)定的化學(xué)性，能夠適應(yīng)零下70攝氏度-100攝氏度的超低溫，特別是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)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(tài)下也不溶解溶劑，具有多種酸堿抗腐蝕（氧化性質(zhì)的酸除外）性，還能夠應(yīng)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(chǎn)以聚合方式形成鏈結(jié)構(gòu)狀態(tài)、以分子量為基礎(chǔ)，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(chǎn)工藝，溶液法以及氣相法同樣較多應(yīng)用在生產(chǎn)中，低密度的聚乙烯則主要是以高壓法進行生產(chǎn)，在高密度的聚乙烯溶液法以及氣相法基礎(chǔ)上加入共聚單體后，生產(chǎn)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(chǎn)中的應(yīng)用

在聚乙烯生產(chǎn)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(chǎn)技術(shù)，其能力在于安全可靠、環(huán)保簡單，能夠為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。技術(shù)應(yīng)用建立在塑料組織分子結(jié)構(gòu)工程理論基礎(chǔ)上，分類上課根據(jù)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(guī)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(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展角度上看，當前采用氣相流化床法進行聚乙烯生產(chǎn)產(chǎn)品、形式多樣，氣相流化床、藝技術(shù)，運用氣限流化床反應(yīng)器來作為聚合單元設(shè)備，實際操作中，在反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力同時出現(xiàn)的情況下，可以不需要采用冷凝技術(shù)即可生產(chǎn)聚乙烯。

2.2流化床反應(yīng)器工藝的非，首先應(yīng)探討冷凝態(tài)技術(shù)，流化床穩(wěn)定性在領(lǐng)凝液迅速蒸發(fā)下不會發(fā)生任何影響。反應(yīng)器撤熱能力增加，改造后的分布板和導(dǎo)熱流解決了底部積液的問題。改良的原循環(huán)導(dǎo)流器能夠?qū)怏w進行循環(huán)運行，符合冷靜態(tài)操作要求，在混合室內(nèi)一股氣流沿底部內(nèi)部上升循環(huán)，流體沿中心開孔懸壁出現(xiàn)循環(huán)狀態(tài)，非冷凝可以實現(xiàn)氣流的自如切換，通過導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)，避免了技術(shù)方法操作中出現(xiàn)積液和顆粒聚集等問題。

2.3氣相流化床法技術(shù)當前采用串聯(lián)的氣相流化床反應(yīng) 對分子質(zhì)量聚合物生產(chǎn)中產(chǎn)生的氫氣進行調(diào)節(jié)，顯著提升生產(chǎn)質(zhì)量。PE生產(chǎn)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(jīng)過反應(yīng)器聚合之后，可以在操作技術(shù)應(yīng)用下使得生產(chǎn)數(shù)量倍增。雙峰技術(shù)入手，進行聚乙烯催化劑生產(chǎn)技術(shù)的成本核算，其突破了原有的生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，應(yīng)用系列催化劑，雙峰高密度聚乙烯的生產(chǎn)效率大大提升，產(chǎn)品的擠出性能、耐環(huán)境應(yīng)力和沖擊強度也得到了優(yōu)化。例如茂金屬催化劑的應(yīng)用，結(jié)合UNIPOL技術(shù)優(yōu)勢，生產(chǎn)出了線性低密度聚乙烯產(chǎn)品這種產(chǎn)品，在力學(xué)方面是傳統(tǒng)產(chǎn)品不能比擬的。二代茂金屬催化劑生產(chǎn)出的PE線性低密度聚乙烯樹脂，更是具有良好的光學(xué)性能和熱封性，應(yīng)用領(lǐng)域隨之拓展。

3、多種氣相流化床法優(yōu)缺點比較

以 univation氣相流化床工藝技術(shù)為例，工藝選擇含鎂載體催化劑，采取反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度控制的方式，進行雙蜂產(chǎn)品串聯(lián)操作，流化床反應(yīng)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(yīng)器中。反應(yīng)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(huán)的氣壓縮機，生產(chǎn)出的產(chǎn)品透明性好，樹脂凝膠少[3]。

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

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

innovene氣相流化床工藝當前在工業(yè)生產(chǎn)中所占比例較大，優(yōu)勢在于熔融指數(shù)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(yīng)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(huán)冷卻器加以利用，反應(yīng)器上部是半球形封頭，優(yōu)點在于生產(chǎn)出的產(chǎn)品透明性好，缺點在于能量消耗較大。

4、結(jié)束語

聚乙烯生產(chǎn)應(yīng)用氣相流化床法，工藝手段各有不同。每種應(yīng)用均有其優(yōu)缺點，采用何種技術(shù)需要根據(jù)化工生產(chǎn)的需求而進行選擇。但是，多種技術(shù)經(jīng)過實踐證明都是成熟和可靠的，能夠在工業(yè)生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

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

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

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

（作者單位：大慶石化公司塑料廠）