降低Hostalen低壓淤漿工藝聚乙烯裝置協(xié)議品量的方法

郭云亮，池 亮，劉愛(ài)民，李連鵬

(中國(guó)石油吉林石化公司 乙烯廠(chǎng)，吉林 吉林 132022)

聚乙烯(PE)具有優(yōu)良的加工性能、耐低溫性、耐化學(xué)腐蝕性以及化學(xué)穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石化行業(yè)和漁業(yè)等領(lǐng)域。聚乙烯是合成樹(shù)脂中應(yīng)用最廣泛的品種，其生產(chǎn)能力長(zhǎng)期居各塑料品種的第一位，在中國(guó)聚乙烯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)主要包括薄膜、注塑制品、中空制品以及管材等。

聚乙烯樹(shù)脂主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、線(xiàn)型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和一些特殊性能的產(chǎn)品。從聚合工藝來(lái)講，聚乙烯的主要生產(chǎn)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(huán)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(lái)生產(chǎn)HDPE產(chǎn)品，由于其生產(chǎn)的產(chǎn)品具有出眾的機(jī)械性能和加工性能等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的認(rèn)可度相對(duì)較高，越來(lái)越多的石化企業(yè)引進(jìn)了Hostalen淤漿生產(chǎn)裝置，以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)用戶(hù)的需求。

1 Hostalen低壓淤漿工藝介紹

20世紀(jì)60年代中期，德國(guó)Hoechst公司開(kāi)發(fā)了Hostalen聚乙烯工藝，目前該工藝為利安德巴塞爾工業(yè)公司(LyondellBasell)所有。Hostalen淤漿聚合工藝采用兩臺(tái)攪拌釜式反應(yīng)器進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)聚合(見(jiàn)圖1)，定制生產(chǎn)出高附加值的聚乙烯產(chǎn)品。Hostalen技術(shù)最突出特點(diǎn)是把最終產(chǎn)品的性能與聚合工藝過(guò)程完美地結(jié)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(chǎn)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(chǔ)存與烷基鋁稀釋、擠壓造粒、產(chǎn)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(yīng)以乙烯為原料、1-丁烯為共聚單體、氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑、己烷為分散劑。

2 Hostalen低壓淤漿工藝產(chǎn)品介紹

Hostalen工藝高密度聚乙烯裝置可生產(chǎn)高強(qiáng)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(chǎn)品。高密度聚乙烯樹(shù)脂具有良好的耐熱性、耐寒性、化學(xué)穩(wěn)定性，還具有較高的剛性和韌性，且機(jī)械強(qiáng)度好?？刹捎米⑸?、擠出、吹塑和旋轉(zhuǎn)成型等方法成型塑料制品[8-10]。

3 協(xié)議品產(chǎn)生過(guò)程

化工產(chǎn)品根據(jù)所執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其質(zhì)量等級(jí)可分為優(yōu)級(jí)(等)品、一級(jí)(等)品、合格品；質(zhì)量不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的化工產(chǎn)品，根據(jù)使用價(jià)值的不同，可分為協(xié)議品、過(guò)渡料和劣質(zhì)品。

協(xié)議品指的是非關(guān)鍵項(xiàng)目指標(biāo)不合格但具有較高使用價(jià)值的不合格品，在化工銷(xiāo)售企業(yè)與用戶(hù)達(dá)成一致意見(jiàn)，簽訂定向銷(xiāo)售協(xié)議的情況下進(jìn)行產(chǎn)品降級(jí)出廠(chǎng)銷(xiāo)售，一般協(xié)議品的價(jià)格低于合格品價(jià)格。因此，降低協(xié)議品比例可以提高裝置競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

協(xié)議品的產(chǎn)生主要因裝置運(yùn)行波動(dòng)造成，比較典型的有以下五方面。一是原料質(zhì)量波動(dòng)，二是操作調(diào)整不及時(shí)，三是設(shè)備設(shè)施故障，四是各單元崗位間信息溝通不及時(shí)，五是添加劑問(wèn)題。

4 降低協(xié)議品量的方法

(1)穩(wěn)定控制聚合反應(yīng)單元，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。聚合反應(yīng)過(guò)程是產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的決定性環(huán)節(jié)，在實(shí)際操作過(guò)程中要依據(jù)中間過(guò)程分析結(jié)果，維持反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定的氫氣乙烯比和丁烯乙烯比，減少粉料熔融指數(shù)和密度的波動(dòng)，以保證良好且穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量(Hostalen低壓淤漿工藝中，熔融指數(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)氫氣用量或催化劑用量控制氫氣乙烯比來(lái)實(shí)現(xiàn)，密度通過(guò)調(diào)節(jié)丁烯用量實(shí)現(xiàn))，摸索建立反應(yīng)參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，依據(jù)此關(guān)系對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行必要的優(yōu)化調(diào)整，縮小參數(shù)波動(dòng)范圍，防止產(chǎn)品質(zhì)量超標(biāo)。

氫氣終止聚合反應(yīng)，調(diào)控聚合物產(chǎn)品分子量。理論上，氫氣和乙烯單體的比率越高，聚合反應(yīng)越易終止，反應(yīng)器內(nèi)獲得聚合物的分子量越低，相應(yīng)的熔融指數(shù)越高。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的收集，第一反應(yīng)器氫氣乙烯比和熔融指數(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。其中，氫氣乙烯比數(shù)據(jù)依據(jù)反應(yīng)器在線(xiàn)分析中氫氣分壓和乙烯分壓的比值計(jì)算得出；熔融指數(shù)為反應(yīng)器淤漿樣品，利用GB/T 3682.1—2018分析方法進(jìn)行表征，條件為190 ℃、5 kg。

表1 第一反應(yīng)器(R1)參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

依據(jù)表1數(shù)據(jù)，獲得圖2。從中較為直觀(guān)看出隨著氫氣乙烯比的增加，淤漿聚合物的熔融指數(shù)越高，與理論一致。此外，對(duì)于串聯(lián)模式，氫氣閃蒸罐壓力越高，第二反應(yīng)器中氫氣濃度越高，鏈終止反應(yīng)越容易，分子量越低，熔融指數(shù)越高。

P氫氣/P乙烯圖2 第一反應(yīng)器(R1)參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

(2)借鑒以往事故事件處理經(jīng)驗(yàn)，完善應(yīng)急預(yù)案，提高崗位員工應(yīng)急水平。通過(guò)事故事件及應(yīng)急處置培訓(xùn)提高班組崗位員工應(yīng)急處置能力，避免或減少裝置生產(chǎn)波動(dòng)次數(shù)，降低協(xié)議品產(chǎn)生。

日常培訓(xùn)中要明確產(chǎn)品質(zhì)量控制要求及原料質(zhì)量出現(xiàn)異常時(shí)的處理思路。讓各級(jí)管理人員、技術(shù)人員以及班組操作人員熟知崗位職責(zé)，清楚裝置波動(dòng)(事故)狀態(tài)下，參數(shù)調(diào)整的方向和重要程度。

(3)加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備及重要機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提高機(jī)電儀專(zhuān)業(yè)日常維護(hù)水平，做好重要設(shè)備備品備件管理，推行預(yù)知性檢修，減少機(jī)電儀故障造成裝置波動(dòng)等原因產(chǎn)生協(xié)議品。

反應(yīng)器攪拌槳、淤漿泵、離心機(jī)、粉料輸送風(fēng)機(jī)、造粒機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備，要建立特保特護(hù)制度，指派專(zhuān)人定期巡檢。

(4)優(yōu)化己烷精制系統(tǒng)和丁烯回收系統(tǒng)運(yùn)行方式。己烷是聚合反應(yīng)的分散劑、丁烯為共聚單體，其質(zhì)量的好壞，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響同樣較大。

己烷精制系統(tǒng)主要工藝流程見(jiàn)圖3，應(yīng)嚴(yán)格控制己烷蒸汽加熱量等工藝參數(shù)保證己烷精餾塔對(duì)輕組分的脫除效果，使己烷中的不飽和烴達(dá)到要求。

圖3 己烷精制系統(tǒng)主要工藝流程

加強(qiáng)對(duì)己烷及回收丁烯水含量監(jiān)控，強(qiáng)化對(duì)己烷蒸發(fā)器殼程壓力、精餾塔液位、回收丁烯洗滌塔底溫等重點(diǎn)部位監(jiān)控，保證己烷和回收丁烯質(zhì)量穩(wěn)定，主要工藝參數(shù)控制范圍見(jiàn)表2。

表2 己烷精制系統(tǒng)主要參數(shù)控制范圍

(5)加強(qiáng)各崗位之間的信息溝通，通過(guò)平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)行來(lái)減少產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。重點(diǎn)監(jiān)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(guò)1個(gè)月，保證雜質(zhì)脫除效果。

回收丁烯系統(tǒng)盡量長(zhǎng)周期引入聚合反應(yīng)，生產(chǎn)穩(wěn)定情況下避免回收丁烯切除。如由于生產(chǎn)調(diào)整要求切除回收丁烯，應(yīng)及時(shí)上提純丁烯量保證熔融指數(shù)和密度合格，引入回收丁烯前反應(yīng)崗位與回收崗位做好溝通，引入回收丁烯時(shí)要及時(shí)下調(diào)純丁烯量保證指數(shù)和密度合格。

(6)加強(qiáng)造粒系統(tǒng)控制，避免粒料拖尾。造粒機(jī)組開(kāi)停車(chē)時(shí)，模板一定要清理干凈(尤其是開(kāi)車(chē)切粒機(jī)合車(chē)前)，及時(shí)調(diào)整進(jìn)刀壓力、切粒機(jī)轉(zhuǎn)速、顆粒水水溫等參數(shù)。依據(jù)切粒模板使用情況，定期更換模板；停車(chē)時(shí)，務(wù)必檢查切刀是否鋒利，及時(shí)調(diào)整切刀與模板的配合間隙。

(7)消除造粒色粒問(wèn)題。造粒色粒通常在造粒開(kāi)停車(chē)階段產(chǎn)生，尤其在更換模板或切刀后極易產(chǎn)生色粒，如模板填充不完全或填充時(shí)間過(guò)短。為避免色?；烊氤善穫}(cāng)應(yīng)采取以下措施。一是每次更換造粒模板后，務(wù)必保證模板填充完全，將模板內(nèi)雜質(zhì)完全置換，待經(jīng)模板后的樹(shù)脂顏色恢復(fù)正常方可進(jìn)行合車(chē)；二是做好日常粒子檢查，發(fā)現(xiàn)黑色粒子，立即切入不合格倉(cāng)，避免不合格料混入成品倉(cāng)；三是平穩(wěn)控制熔融泵波動(dòng)，保持樹(shù)脂對(duì)混煉機(jī)螺桿的支撐和潤(rùn)滑。防止因壓力大幅波動(dòng)，造成混煉機(jī)腔體內(nèi)盲區(qū)碳化物受壓力波動(dòng)影響脫落，然后混入熔融樹(shù)脂并造粒，生成黑色粒子；四是根據(jù)造粒停、開(kāi)車(chē)間隔時(shí)間，保證好開(kāi)車(chē)初期粒子送入不合格品倉(cāng)的時(shí)間，防止開(kāi)車(chē)初期由于置換不徹底，造成零星黑色粒子混入成品倉(cāng)，引起產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

(8)加強(qiáng)與銷(xiāo)售公司以及下游客戶(hù)的交流聯(lián)系，通過(guò)定期走訪(fǎng)或從銷(xiāo)售公司處了解下游客戶(hù)加工使用情況，依據(jù)反饋意見(jiàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化調(diào)整，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品質(zhì)量投訴，減少裝置協(xié)議品的產(chǎn)生。

5 總 結(jié)

生產(chǎn)裝置協(xié)議品的大量產(chǎn)生，既影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又影響品牌形象。全面分析協(xié)議品產(chǎn)生原因，通過(guò)優(yōu)化工藝過(guò)程控制，可以從根本上降低裝置協(xié)議品產(chǎn)生量。對(duì)于Hostalen裝置，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的控制，要從全方位、多角度去優(yōu)化控制，不僅關(guān)注聚合反應(yīng)參數(shù)，還要關(guān)注己烷精制、丁烯回收、風(fēng)送造粒等系統(tǒng)的運(yùn)行情況。此外淤漿泵、離心機(jī)、造粒機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備要重點(diǎn)監(jiān)控，避免設(shè)備故障引起的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。不斷提高技術(shù)和操作人員的應(yīng)急水平，同樣有助于減少裝置波動(dòng)次數(shù)，降低裝置協(xié)議品產(chǎn)生量。