聚乙烯工业

聚乙烯工业（精选7篇）

聚乙烯工业 篇1

聚乙烯 (Polyethylene, PE) 是由乙烯经聚合而成的一种合成树脂, 由于其质轻价廉的特点, 被广泛应用于各行各业, 主要用来生产薄膜, 中空吹塑制品, 注塑制品等。工业生产的聚乙烯一般可分为三类:低密度聚乙烯 (LDPE) , 线性低密度聚乙烯 (LLDPE) 和高密度聚乙烯 (HDPE) 。聚乙烯是全球消费量最大的合成树脂, 2008年全球聚乙烯树脂表观消费量达到6500万吨, 占全球五大通用树脂的40%。我国是世界上聚乙烯消费增长最快的国家, 2008年我国聚乙烯表观消费量达到1100万吨, 在五大通用树脂中排名第三。

1. 世界聚乙烯工业的发展近况

20世纪九十年代, 世界聚乙烯工业经历了快速发展时期, 产能增幅达到6%。二十世纪末的金融危机导致聚乙烯的需求增长发生了萎缩, 聚乙烯工业陷入低迷。2003年世界经济开始复苏, 特别是美国和西欧的经济复苏, 带动了世界聚乙烯消费的快速增长, 世界聚乙烯工业再次回升, 至2008年全球聚乙烯树脂总产能已达7800万吨。未来两年世界聚乙烯供应的主要地区将来自中东、中国和泰国, 2009-2010年, 世界聚乙烯将新投放产能总计1400万吨, 其中中东670万吨, 中国340万吨, 亚洲 (不含中国) 280万吨。中东地区将是世界主要的聚乙烯出口地,

2. 我国聚乙烯工业的发展近况

我国的聚乙烯工业经过近十年的发展已经具备一定规模, 体现在装置整体规模的不断扩大, 集约化生产特征逐渐显现。国内石化纷纷进行聚乙烯扩能改造, 如茂名石化, 兰州石化等, 此外还有一批合资企业的聚乙烯装置分别建成投产, 如上海赛科, 中海壳牌等。2008年我国聚乙烯产能达到710万吨, 2009年下半年至2010年, 我国将有大批新建聚乙烯产能集中释放, 包括独山子石化的90万吨聚乙烯, 福建联合的80万吨等特大型装置。预计到2010年我国聚乙烯产能将达到1100万吨, 到2012年将超过1300万吨。

3. 我国聚乙烯工业面临的威胁

近年来随着国际聚乙烯市场的饱和及我国经济的持续高速增长, 世界石化行业的巨头纷纷把目光转向中国市场, 而从2008开始的全球经济的不稳定使得中国市场吸引了更多的新进入者。跨国巨头凭借着先进的技术工艺, 稳定的产品质量和低成本的产品将对我国的聚乙烯工业产生巨大的威胁。

3.1 供给的井喷式增加

对于聚乙烯这样的大宗石化产品而言, 供给的增加并不是逐步的增加, 而是呈现出一种井喷式的释放。随着世界聚乙烯工业的规模化, 新建装置一般规模都较大。2009至2010年我国新开工工厂的产能都在近百万吨级, 这样大规模的产能释放势必会造成瞬间市场产品的大量过剩。从过去几年来看国内但凡有大规模新装置的开工都会造成市场价格的波动。同时市场的新进入者往往尚不能被客户所认可, 一般会采取较低的价格进行促销以便尽快进入市场, 这将对市场价格产生巨大打压。如果大型装置的产品投放时间出现重合, 对市场的打击力度将会非常巨大。

3.2 世界经济发展的不确定性

虽然世界经济在2009年已经有所回暖, 但未来经济是否能够持续增长仍然未知, 世界经济的走势存在着诸多不确定因素。2009年的迪拜危机令人对世界经济的发展依然不敢过分乐观。国际经济发展的不稳定将会令国际石化巨头将更多的目光转向中国, 特别是未来两年中东地区的大量装置开工投产, 这些低成本的产品在投产后并不能被本地所消化迫切需要出口, 在全球需求不畅的情况下很有可能会借助其成本优势大量进入中国。

3.3 下游产品出口受阻

西方经济的衰退, 人民币的升值预期, 国外对我国经常性的出口诉讼等诸多因素都对我国的出口产生巨大的影响, 我国的服装, 玩具等大量出口行业都是聚乙烯的下游消费产业, 出口的下降将对聚乙烯的需求产生不小的影响。

3.4 原油价格的剧烈波动

近年来原油价格波动日渐频繁。2008年原油价格曾一举突破140美金/桶, 不断高企的石油价格必然使议价能力较低的石化企业被迫将上升的原料成本转嫁给下游企业。而下游塑料加工企业将价格转移到最终消费者往往需要一定时间, 有时甚至很难转移。这将使下游企业被迫降低开工率, 造成市场的相对过剩, 从而阻碍石化产品的上涨。产品的价格上涨赶不上原料价格上涨的局面将会令石化企业的利润受到挤压, 甚至出现亏损。

3.5 外商经营模式的本土化

近几年来在华外商的市场操作手法日趋本土化, 对国内市场的把握能力日渐加强, 各种促销手段已逐渐开始被外商采用, 大量的保税仓库使得进口货源的供给更加稳定, 同时外商开始注重销售渠道的建设, 加强了对下游客户的攻势, 外商经营的本土化将对我国石化厂商的营销构成重大威胁。

3.6 环境问题

近年来, 环境问题正在成为全球的主题。2008年我国政府“限塑令”的出台使得聚乙烯的需求大幅减少。环境意识的增强使人们不再追求一次性产品的便利, 这将对聚乙烯的消费产生重要影响。

综上所述, 未来两年我国聚乙烯工业将面临重重挑战。国内石化必须加强自身建设, 不断挖潜, 节能降耗, 同时还需加强市场开拓, 关注客户和渠道建设, 牢牢把握下游市场动态做到营销策略的灵活调整方能摆脱危机。

参考文献

[1] (美) 迈克尔·波特.《竞争战略》.陈小悦译.北京:华夏出版社, 2001

[2]李洪道《工业品营销:赢在信任》北京:机械工业出版社, 2009

聚乙烯工业 篇2

随着科学技术的发展, 涌现出了大批新型材料。由于有效弥补了传统材料的不足, 所以, 新型材料得到了广泛的应用。聚乙烯 (PE) 管作为一种新型材料, 由于其自身独特的优点, 被广泛应用于建筑给排水、埋地排水管、建筑采暖、输气管、电工与电讯保护套管、工业用管和农业用管等领域。

PE管作为新型材料, 与传统材料相比有以下特点: (1) 连接可靠。聚乙烯管道系统之间采用电熔方式连接, 接头的强度高于管道本体强度。 (2) 低温抗冲击性好。聚乙烯的低温脆化温度极低, 可在-60~60℃范围内安全使用。在冬季施工时, 因为材料的抗冲击性好, 所以, 不会出现管子脆裂的情况。 (3) 抗应力开裂性好。PE管缺口敏感性较低、剪切强度比较高、抗刮痕能力较好, 耐环境应力开裂性能也非常突出。 (4) 耐化学腐蚀性好。PE管道可耐多种化学介质的腐蚀, 不会降解管道。聚乙烯是电的绝缘体, 所以, 它不会出现腐烂、生锈或电化学腐蚀的情况。 (5) 耐老化, 使用寿命长。含有2%~2.5%均匀分布碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年, 不会因为受紫外线辐射而损坏。 (6) 耐磨性好。内壁光滑, 摩擦系数极低, 介质通过能力比较高, 与钢管的耐磨性相比, 其耐磨性更好。 (7) 搬运方便。与镀锌管和钢管相比, 它更轻, 容易搬运和安装。在安装时, 所需的工作人员和设备比较少, 大大减少了安装费用。 (8) 焊接工艺简单, 施工方便。

在实际施工过程中, 大量输送腐蚀性强的介质的管道被PE管代替。随着科技的发展, 根据应用环境的不同, 逐渐研发出了不同类型的PE管。现以某焦化化产工程中2 200 m、主要介质为硫铵母液的钢骨架聚乙烯复合管 (HDPE) 为例, 阐述了施工前准备、施工、试压验收3个阶段中的质量控制重点, 探索了保证PVC-C管道施工质量的措施, 以期为提高工业塑料管道安装质量积累一些经验。

2 施工前准备

在施工前, 准备工作主要包括以下3部分: (1) 材料机具准备就绪, 施工人员最好要有HDPE管施工经验, 如果没有相关经验, 应由厂家技术代表进行必要的技术培训, 以保证工程质量和工程能够顺利进行。 (2) 仔细检查材料的品种是否符合设计要求, 按规格和品种归类存放管件, 以便在施工过程中能快速找到所需物件。 (3) 检查材料外观质量和配合比公差——配合比公差较大, 会导致管道密封性不严密而漏水。如果材料有污垢, 应在施工前将其清除, 防止污染物进入管件。另外, 不得使用不合格的产品。对于质量不合格的产品, 应与厂家代表和甲方项目负责人协商, 及时更换, 以保证工程的有序进行。

3 管道安装

具备了前期条件后便可以开始安装管道了。在安装管道时, 具体施工步骤和相关注意事项是: (1) 打磨。在连接电熔前, 用洁净棉布将连接面上的污物擦干净, 并用磨光机打磨连接管道的外表面, 用内磨机打磨管件的内表面, 使其粗糙, 打磨的尺寸应与管道承插的尺寸相同。在此切记, 打磨完成后, 要在较短时间内将管件安装起来, 不能将所有管件一次性打磨好后再安装。因为打磨后如果长时间不使用, 使用时就需要重新打磨。 (2) 下料。打磨完成后就可安装管道了。对于特殊材质的管道, 下料时一定要准确, 一旦返工就会浪费材料。在承插前, 应校对2个对应的管件, 使其在同一轴线上。如果裁切了管道, 那么, 管壁的钢丝就会外露。为了保证管壁内不被腐蚀, 应对切割处管壁进行塑料焊。 (3) 承插。承插前, 在管道上标出应插入的长度后再插入——先手动插入部分, 之后将拉紧器绑上, 一头绑在管件上, 一头绑在管道上拉伸。待拉紧器无法继续拉伸时, 借助锤子或斧子均匀地用力锤击管件周围, 直到管道插入标志处即可停止开始熔接。 (4) 防止进水。插入管道后, 在熔接前, 一定要保证管道、管件的缝隙处和管件电极处不会进入水, 否则将会严重影响管道的密封性。在施工过程中, 有一次上午将管道预制完毕并安装好准备热熔时, 因为焊口较多, 所以, 决定下午上班再熔, 但是, 中午突降小雨, 导致下午准备热熔的管道无法熔接。因此, 需要将未熔管件全部拔出后重新打磨承插。这样做, 浪费了大量的人力资源。鉴于此, 相关领导决定, 上午承插完后上午加班熔, 下午承插完下午加班熔。 (5) 熔接。将管件两头的电极挑出, 将热熔焊机的电极与管件的电极相连接通电, 加热的电压和时间应符合电熔连接机具和电熔连接厂家的规定。在保压期间, 严禁移动连接件或在连接件上施加任何外力。当管件与管道的缝隙处形成均匀的凸缘时, 则证明电熔合格。 (6) 冷却。热熔连接合格后即可将拉紧器卸下, 让HDPE管和HDPE管件自然冷却, 直至冷却到HDPE管件表面温度为常温时, 才可安装下一个管件。 (7) 支架安装。因为HDPE管比其他管道弹性大, 所以, 管道支架比其他材质管道多。在安装过程中, 支架的间距要按照厂家提供的标准执行。为了保证管道外壁不被磨损, 使用衬塑管夹为宜。

4 管道试压

在管道试压的过程中, 应注意以下几点: (1) 管道试压管段的长度应视现场具体情况而定, 对于无节点连接管道, 试压管段长度不宜大于1 500 m, 有节点管段试压长度不宜大于1 000 m。 (2) 试验前, 应隔离不能参与试验的系统设备、仪表和管道附件等, 拆除安全阀等。另外, 加置盲板的部位应有明显的标记和记录。 (3) 试验时, 环境温度不得低于5℃, 管道试验压力应设为设计压力的1.5倍。 (4) 试验介质为洁净水, 注水时应排尽空气。在管道试压时, 应缓慢升压, 待达到试验压力后, 稳压10 min再将试验压力降至设计压力, 停压30 min, 以压力不降、无渗漏为合格。 (5) 在试压过程中, 如果发现有泄漏的情况, 不得带压修理, 应泄压将缺陷消除后重新试压。 (6) 系统试压合格后, 应立即将水排到合适的地方, 尽量排放干净。此时要注意, 将所有的排气阀开启, 以防系统出现真空的情况。 (7) 试压完毕后, 要及时拆除所有临时盲板, 并核对记录, 将所拆除的仪表件和管件复位, 填写好系统试压记录。

5 结论

在工业聚乙烯PE管管道施工过程中, 工作人员经过培训熟悉了材料的性能, 明确了使用合格、配套的材料, 选择合适施工机具的重要性。另外, 在适宜的施工环境中, 要遵守聚乙烯PE管道施工的特殊要求, 从而有效保证施工质量。

参考文献

[1]中国石油化工集团公司.GB 50690—2011石油化工非金属管道工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社, 2012.

[2]上海沪标工程建设咨询有限公司.CECS 181:2005给水钢丝网骨架塑料 (聚乙烯) 复合管管道工程技术规程[S].北京:中国计划出版社, 2005.

聚乙烯工业 篇3

关键词：淤浆法聚乙烯工艺,高效催化剂,工业应用

高密度聚乙烯简称为HDPE, 是五大通用合成树脂之一, 具有机械强度高、刚性高和加工性能好的特点, 在世界树脂产量中名列前茅。就目前来看, 用于生产HDPE的工艺主要有三种, 即淤浆法、气相法和溶液法。其中, 淤浆聚合工艺具有反应压力低、操作条件易控制和产品性能好的特点, 所以成为了国内HDPE生产的主要技术。而该工艺之所以能够取得较好的应用效果, 则与高效催化剂的应用有着密切的联系。

1 Hostalen工艺

Hostalen工艺是生产双峰HDPE的世界级领先技术, 在全球的产能已超过3000kt/a。而Hostalen工艺经过了40年的发展, 具有将最终产品性能与聚合工艺过程完美结合的特点, 即利用双反应器组织方式生产性能不同的产品。就目前来看, Hostalen工艺采取的聚合方式有三种, 即BM工艺、K2工艺和K1工艺。其中, BM工艺是将两个反映条件不同的反应器串联, 并且使第二个反应器的氢气含量较低。而利用该工艺可以进行双峰分子量分布的HDPE产品的生产, 并且该产品在高分子量PE链上具有高含量共聚单体。而K2工艺也是将反应器串联, 但是生产的产品则具有宽分子量分布。此外, K1工艺是将两个条件相同的反应器并联, 以便制备窄分子量分布的HDPE产品。而从优点上来看, Hostalen工艺具有独特冷却系统, 可以快速、精确的完成产品性能重复及聚合系统的高效移热。同时, 该工艺使用了基于聚合器的原位混合技术, 可以实现混合的高度均质, 并满足高性能HDPE的管材、薄膜要求。

2 Hostalen工艺的高效催化剂的工业应用

2.1 TH系催化剂

早在上个世纪80年代, Basell公司就开发了TH系列催化剂。就目前来看, 国内的TH系催化剂装置只有两套, 分别为80kt/a和300kt/a的装置。而TH系催化剂的工艺技术则处在载体催化剂的初期工业化水平, 制备主要分为两个阶段, 即组分A的制备和组分A的预还原。利用TH系催化剂生产HDPE, 可以使整个工艺的生产过程得到平稳的控制, 并可以调节聚合物反应温度和压力。在这种情况下, 聚合系统和母液回收系统将极少出现异常变化, 从而使聚合浆液和粉末输送顺畅, 继而使装置具有良好的适应性。同时, TH系催化剂具有较高的活性, 并且本身的消耗量较小。此外, 利用TH系催化剂生产HDPE, 可以满足氯化聚乙烯的生产要求, 并且使产品具有较高的性能[1]。但是, TH系催化剂的牌号较多, 并且具有切换复杂的特点。因此, 一般不能采用单一催化剂进行全部聚乙烯牌号的生产, 其主要是用于生产单峰聚乙烯。此外, 利用TH系催化剂生产的产品的聚合物灰分含量较高, 并且产品颜色不好。

2.2 铬系催化剂

2003年, Basell公司开设了工业化生产线用于生产新的铬系催化剂。而催化剂被命名为Advent C, 主要用于生产HDPE。而该催化剂主要是由浸铬化合物的载体组成, 载体本身为多孔硅胶。在氧化高温条件下, 载体经高温煅烧而形成催化剂, 而催化剂的铬含量小于1*10-5g/ (g*cat) , 并且由于铬嵌入到了聚合物中, 所以不会被水萃取出来。而在工业生产中应用铬系催化剂时, 制备不同性能的HDPE则需要进行工艺条件的调节。相较于钛系催化剂, 铬系催化剂可以一步生产宽分子量分布的HDPE产品, 并且铬系催化剂的价格较低[2]。就目前来看, 铬系催化剂主要分为两种, 即有机铬催化剂和氧化铬催化剂。但是, 氧化铬催化剂对空气较敏感, 所以有机铬催化剂得到了更好的应用。

2.3 国产催化剂

为了使Hostalen工艺的催化剂国产化发展, 中国石油辽阳化公司研发了JM-1催化剂。而该催化剂的研发是建立在研究消化吸收TH系催化剂核心技术的基础上, 需要利用定量乙氧基镁和乙烷进行催化剂的制备。而JM-1的流动性良好, 其Ti质量分数在4%到5%之间。就目前来看, JM-1催化剂具有较高的活性, 并且具有聚合平稳、产品熔体流动速率调整较快、氢调敏感性强的特点[3]。同时, 该催化剂的寿命较长, 并且可以较好的适应HDPE的生产装置, 所以可以在HDPE的生产制备上得到较好的应用。

此外, 针对Hostalen工艺, 北京化工研究院研发了新型BCE-H100乙烯淤浆聚合高性能催化剂。在四川石化工业应用试验中, BCE-H100催化剂表现出良好的装置适应性能, 并体现出了一定的聚合性能。在利用该催化剂生成的聚合物中, 超细粉含量与低聚物生成量得到了大幅降低, 并且装置的运行周期也得到了大幅度的延长。而由辽宁向阳科华集团高分子研究所研发的XY-2型淤浆法HDPE高效催化剂则具有较高的活性, 并且聚合物的表现密度较高。因此, 由于该类型的催化剂共聚性能优异, 所以在国内也得到了推广应用。

3 结语

总而言之, 在淤浆法高效催化剂的开发应用方面, 国内已经取得了一定的成就。但相较于国外发达国家, 我国的聚烯烃生产仍然较为落后。所以, 只有创造出新型淤浆法高效催化剂, 才能够更好的进行催化剂性能的控制, 继而更好的进行催化剂的应用推广。而从本文的研究来看, Hostalen工艺催化剂的生产成本较高, 所以应该向着生产高附加值的方向发展, 并且应该更加注重对综合性能较高的催化剂的应用。

参考文献

[1]宁英男, 范娟娟, 毛国梁等.釜式淤浆法生产高密度聚乙烯工艺及催化剂研究进展[J].化工进展, 2010, 02:250-254.

[2]王立娟, 王焱鹏, 李玉江等.淤浆法聚乙烯催化剂的表征及其聚合性能[J].合成树脂及塑料, 2014, 02:17-19+24.

聚乙烯工业 篇4

聚乙烯是合成树脂工业中的重要原料, 在国民经济中发挥着重要的作用, 聚乙烯的产量常作为工业发展的标度。在聚乙烯生产中, 熔融指数和树脂密度是衡量聚合物质量的主要指标。但是通常它们无法通过在线仪表直接测量, 只能定时 (2～4h) 对产品采样进行质量指标分析, 进而凭操作经验进行质量指标手调控制, 这样的经验操作方式经常会引起控制效果的波动。同时, 聚乙烯生产过程中还存在着频繁的牌号切换, 如果不能及时地对其加以切换控制, 不仅使得产品质量下降, 而且增加生产的物耗、能耗, 甚至会出现反应器内部结块造成停车[1]。因此, 利用工业聚乙烯装置质量指标在线估计技术进行多牌号质量指标在线控制具有重要的实际意义。①

2 工艺简介

聚乙烯 (PE) 是通用塑料中产量最大的品种, 根据反应条件, 聚乙烯生产工艺可分为三类:气相法工艺、浆液法工艺和溶液法工艺。综合三类生产工艺, 气相法不仅可以大幅度地节约用于处理溶剂和除去聚合物中溶剂的设备投资、操作费用, 减少对环境的污染;而且在聚合过程中, 气相法不受反应气和聚合物在稀释剂中的溶解度及溶液粘度的限制, 可以生产性能范围较宽的聚乙烯产品[2]。

气相法流化床聚乙烯生产工艺可由图1描述。其设备主要有流化床反应器、循环气体压缩机和热交换器。包括乙烯、丁烯 (或己烯) 、氢气、氮气及其他惰性气体在内的循环气体为流化床的反应提供了流化和传热的介质, 并为聚合物颗粒的长大提供了所需要的反应物。循环气体通过反应器时一方面流化聚乙烯颗粒;另一方面部分乙烯被聚合, 从反应器出来的循环气首先进入循环气体压缩机, 再经过循环气体冷却器, 之后重新回到反应器。精制乙烯、氢气、丁烯 (或己烯) 、助催化剂从流化床循环管路进入聚合系统, 催化剂直接向流化床反应器内注入, 流化床的出料机构将生成的聚合物放出, 同时保持流化床料位高度稳定[3]。

3 气相聚乙烯工业装置质量指标的在线估计

3.1 质量指标推断模型

熔融指数 (MI) 和密度 (Den) 作为聚乙烯的主要质量指标, 在生产过程中受到反应器中诸多因素的影响。当催化剂确定之后, 产品的性能主要受聚合温度、氢气/乙烯比、共聚单体/乙烯比的影响。一般温度提高, 链转移反应加快, 聚合物分子量下降, 熔融指数升高;氢气作为链转移剂加入反应体系中主要用来控制熔融指数。氢烯比的提高使得树脂分子量降低, 而树脂的熔融指数随之提高, 对一般的催化体系而言, 它的影响是相当大的, 是调节树脂熔融指数的主要手段。共聚单体和乙烯的比值主要用来控制树脂密度, 共聚单体的加入可以增加聚乙烯分子链的支链数目。流化床料位高度和产率决定了催化剂的停留时间和分布, 对聚合物质量指标的控制也会产生影响[4]。

由聚合反应机理[5], 对于乙烯和共聚单体进行共聚合的反应体系由链引发、均聚链增长和共聚链增长、链转移、链终止等步骤组成。

链的引发:

对于有n个共聚单元, m个活性点M*链增长为:

向氢气链转移:

向共聚单体链转移:

向AlR3转移:

毒物终止:

上述提出的聚合机理还假定了不同的活性中心具有相同的活性, 忽略了活性中心向共聚单体的链转移。瞬时链增长反应速率Rp和瞬时链终止反应速率Rt分别为:

聚合度Xm, n=Rp/Rt, 由于kp[C2]比kc[Cx]大得多, 所以:

假设速率常数符合Arrhenius方程, 那么, 上式变为:

假设链转移反应和链终止反应具有相同的活化能, 对上式求对数, 得到:

由于熔融指数与数均聚合度Xm, n之间有如下关系[6]:

将式 (13) 代入式 (14) , 加入共聚单体经验修正项, 并忽略助催化剂的链转移作用和毒物的污染, 则:

聚合物的密度可用如下的经验式[7]表示:

考虑流化床内变化的树脂性能指标之间的递推关系, 最终质量指标模型如下:

为了不使这种偏差累计, 树脂密度的模型在原有机理模型的基础上变形为以下模型:

其中fr=exp (-Δt/τ) , θi、i为模型参数, [H2]、[C2]和[Cx]分别为氢气、乙烯和共聚单体的浓度 (mol%) , MI为熔融指数 (g· (10min) -1) , Den为密度 (g·cm-3) 。

3.2 推断模型反馈校正

由于生产聚乙烯工艺复杂, 不同的工况可能使得模型的估计值与实际值产生偏差, 分析仪表的准确度也会很大程度上影响到质量指标在线估计结果的精度, 所以加入校正是必要的。本文采用如下的-----校正方法:

式中:X———质量指标计算值ln (MI) 、Den;Xn———某一质量指标 (熔融指数或者密度) 新的流化床内平均值;———某一质量指标 (熔融指数或者密度) 实验室分析出的流化床内平均值;———模型预测值在采样时间ts时的计算值;EMXf———滤波后的模型偏差值, 初始值为0。

式中:EMX———瞬时模型偏差;EMXf———滤波后的模型偏差;EMXfold———上一时刻滤波后的模型偏差;λ———模型偏差的滤波系数 (通常取0.4～0.8) 。

4 多牌号质量指标在线控制

基于质量指标在线估计的PE多牌号质量指标控制结构如图2所示, 树脂特性及其牌号切换控制计算全部在先进控制上位机中进行。本文所提多牌号质量指标控制方法是计算质量指标瞬时值的目标设定值使得流化床平均值向给定牌号的质量指标移动。多牌号质量指标控制的输入为牌号质量指标及所推断的流化床质量指标平均值, 输出为瞬时质量指标特性。然后根据瞬时质量指标特性及质量指标推断模型求解非线性方程组得到DCS上操作变量的设定值用于实现多牌号质量指标的在线控制。

瞬时特性的目标设定值用比例算法来计算:

式中:MIi———瞬时熔融指数的目标设定值;Deni———瞬时密度的目标设定值;MI, Den———床平均值的计算值;MIa, Dena———目标特性值;KMI, KDen———总增益因子 (取决于牌号规格, 由操作人员设定) 。在得到瞬时特性的目标值后, 利用蒙特卡洛算法[8]求解质量指标瞬时模型方程 (24) 、 (25) 。

蒙特卡洛法是将非线性方程组转换为一个优化问题, 然后用随机投点法进行求解[8]。

针对式 (24) 、式 (25) 的非线性方程组求解问题, 引入目标函数:

式中:βi———权系数 (一般取1) ;X———;fi———方程 (24) 和 (25) 。如果ε为给定的精度, 且有Q (X*) ≤ε, 则X*为方程的解。所求解即为的目标值, 然后将其作为DCS上比值控制器的设定值, 进而实现对多牌号产品的质量指标控制。

5 工程应用

实际应用的装置为中石化某气相聚乙烯装置, 主要用于催化剂评价、聚乙烯树脂结构与性能研究和多牌号生产工艺参数研究等, 装置的实景图及流程图如图3所示。该装置采用连续气相聚合的生产工艺, 装置主体包括原料及催化剂进料系统、气相反应器系统、聚合物分离系统、反吹气系统等;配套有原料净化系统、仪表风系统、冷水系统、排放系统等, 其中仪表风和冷水系统与车间内的环管聚丙烯装置共用, 装置使用的高纯氮气、蒸汽、循环水等来自公用工程系统。装置的控制采用霍尼韦尔的ExpersionPKSR 101DCS系统。

5.1 反应器温度控制

在所提的多牌号质量指标控制方法中, 反应温度可被看作扰动变量, 为了生产的平稳运行, 必须要保证反应温度的平稳。在实际操作中与反应器温度有关的变量主要包括:热水进口温度、循环气温度、反应器温度、热水进口流量调节。由于反应温度相关变量较多, 而且滞后比较大, 因此原设计的单回路控制很难达到实际生产所要求的控制精度。于是设计如图4所示的控制方案。

该方案将反应器温度作为一个单回路控制系统, 而将循环气温度作为前馈控制器, 循环气温度作为一个扰动量, 被送到前馈控制装置, 通过一定运算去控制阀门, 从而改变热水进口流量来补偿循环气温度对被控变量的影响。该方案与原设计的单回路控制方案相比的效果图如图5所示。

5.2 质量指标实时推断

根据所建立的质量指标模型, 取目标函数为:

式中:———实验室分析数据。利用粒子群优化 (PSO) 算法[9,10]及实际数据求解式 (27) 得质量指标预测模型参数, 如表1所示。

在牌号DGM-1820下得到模型参数后, 选择该牌号的其它数据对模型进行验证, 结果如图6所示

对于熔融指数, 加入校正前均方根误差 (RMSE) 为0.1485, 加入校正后其均方根误差减小至0.0767;对于密度, 加入校正前RMSE为0.0114, 加入校正后为0.001 4。

用牌号DGM-1815和DGM-1830的数据对推断模型进行泛化验证, 结果如图7、图8所示。

在牌号DGM-1815下, 对于熔融指数, 加入校正前均方根误差为0.616 0, 加入校正后其均方根误差减小至0.055 2;对于密度, 加入校正前均方根误差为0.011 8, 加入校正后为0.001 2。

在牌号DGM-1830下, 对于熔融指数, 加入校正前均方根误差为0.920 8, 加入校正后其均方根误差减小至0.106 4;对于密度, 加入校正前均方根误差为0.013 8, 加入校正后为0.001。

由以上结果可知, 经反馈校正后质量指标模型预测精度满足要求, 可以应用于多牌号质量指标的在线控制。质量指标的DCS在线预测画面如图9和图10所示。

5.3 质量指标实时控制

在线估计的基础上进行质量指标控制时, 需要对计算得到的设限, 正常牌号控制中变化率为0.006 0, 牌号切换控制中变化率为0.018 0。当牌号由DGM-1815切换到DGM-1830时, 所提方法的控制效果如图11、图12所示。从图11、图12可以看出所提方法不但实现了在正常牌号下的质量指标控制, 而且实现了牌号切换下的质量指标控制, 从而为解决气相聚乙烯装置的多牌号质量指标在线控制这一难题提供了一条新的有效途径。

6 结论

本文针对气相聚乙烯工业装置, 提出了一种基于质量指标推断模型的多牌号质量指标在线控制方法。工业应用结果证实了:

(1) 所开发的质量指标在线估计方法可以实时预测多牌号质量指标的变化, 预测精度满足了实时质量指标的控制要求;

(2) 基于推断模型的工业气相聚乙烯装置多牌号质量指标在线控制不但实现了在正常牌号下的质量指标控制, 而且实现了牌号切换下的质量指标控制;

(3) 长周期的运行结果证实了所提方法增加了装置的平稳性, 提高了产率和优级品率, 降低了操作人员的劳动强度, 直接经济效益显著。

摘要：针对气相法聚乙烯装置生产中的缺乏质量指标在线测量、大时间滞后和频繁的牌号切换等特性, 基于质量指标推断模型, 提出一种基于质量指标推断模型的多牌号质量指标在线控制方法。所提方法已成功应用于中石化某气相聚乙烯装置, 长周期的运行结果证实了所提方法可以有效地减少产品质量波动, 减轻了操作人员的工作强度, 取得了显著的经济效益。

关键词：聚乙烯,质量指标推断模型,在线估计,反馈修正,质量指标控制

参考文献

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聚氯乙烯工业生产技术进展 篇5

在世界范围内, 聚氯乙烯 (PVC) 是最早实现工业化生产的塑料品种之一。欧美国家早在20世纪30年代就将聚氯乙烯投入工业化生产。由于聚氯乙烯树脂物理性能、耐化学腐蚀性和绝缘性良好, 同时具有明显的减缓焰燃烧速度的作用, 进而在一定程度上可以制造建筑材料、电子元器件、日用品等[1], 在各行各业均有广泛的应用。可以说, 聚氯乙烯与我们的日常生活、工作息息相关、无法分割。因此, 聚氯乙烯的生产技术受到世界各国的关注。笔者通过分析聚氯乙烯的工业生产技术, 同时阐述聚氯乙烯生产技术的研究发展方向。

1 聚氯乙烯生产技术进展

世界发达国家聚氯乙烯生产技术都较为成熟, 世界各国最先进的PVC生产技术大多利用的是大釜密闭技术和先进的防粘釜工艺, 改进了搅拌装置, 并且在搅拌器和挡板中加入了冷却水, 这样就提高了聚合釜的传热能力。为了增加移热能力, 大釜都是采用釜顶设计回流冷凝器、釜夹套采用大循环回流水量的方法提高传热系数, 来强化换热效果。

聚氯乙烯聚合工程技术进展表现在:聚合釜大型化、聚合生产控制技术先进、聚合传热能力大, 单个聚合釜生产强度高、聚合生产辅助时间缩短、生产过程计算机集散控制等。聚合釜的制造技术和防粘釜技术都有了很大的改进。尤其是, 很多生产厂家在聚合釜的内部涂加一层防粘釜剂, 这样生产得到的PVC树脂皮状物和杂质都大幅度减少。有些聚氯乙烯的生产厂家已经做到清洗一次聚合釜就可以生产500到600釜[2]。不同的聚氯乙烯生产方法技术进展现分述如下。

1.1 悬浮聚合技术进展

悬浮聚合工艺在生产聚氯乙烯的方法中占据着重要地位。目前, 世界各国生产的聚氯乙烯, 其中采用悬浮聚合工艺的占据90%以上, 与其他工艺相比, 其品种和用量非常之多。聚氯乙烯悬浮工艺最早是由美国Goodrich公司于1940年成功开发。在七十年的发展中, 不断开发了各具特点的聚合工艺。通常情况下, 悬浮聚合技术分为:聚合技术、聚合工程技术、汽提技术和产品干燥技术。悬浮法是在聚合釜中加入氯乙烯单体、水、悬浮剂、油溶性引发剂及少量其他助剂等, 在搅拌和适合的温度条件下使氯乙烯聚合, 等到转化率达到一定程度后立即停止聚合反应, 回收部分未反应的氯乙烯, 聚合物浆料通过汽提、脱水、干燥等过程得到成品。通常情况下, 聚乙烯醇类和纤维素类是我们常用的悬浮聚合分散剂, 在世界各国, 先进的悬浮聚合分散体系通常采用3种或3种以上不同的分散剂经过调配使用, 使聚合时, 氯乙烯液滴和树脂孔隙率大小分布更加均匀和稳定[3]。

PVC浆料汽提技术:是从汽提槽发展到穿流筛板汽提塔, 进而向溢流筛板汽提塔发展, 过去生产聚氯乙烯的规模相对比较小, 汽提常用的釜式, 这种方式温度相对比较低, 经过汽提处理后浆料中氯乙烯的含量高, 一方面增加了消耗, 另一方面污染了环境。

PVC产品干燥:气流干燥加沸腾干燥、旋转筒式干燥、单段沸腾干燥、旋风干燥等是常用的干燥方法。单段沸腾干燥、旋风干燥这两种应用比较广泛。

1.2 乳液聚合技术进展

乳液聚合工艺生产的聚氯乙烯产品称为聚氯乙烯糊树脂, 是一种高分散性的粉状物。其粒度的范围一般为0.1<<2.0μm[4]。西部欧美国家是聚氯乙烯糊树脂产量最大、厂家最多的地区。占全世界产量的90%左右。1931年德国的法本工厂就已经开始研究聚氯乙烯糊树脂。糊状PVC生产工艺的技术进展主要表现在通过对聚合能力的提高, 从而改进了回流冷凝器结构。微乳液聚合是最近的几年发展起来的糊树脂生产新技术, 通过这种技术生产出来的糊树脂, 一方面泡孔结构好, 另一方面树脂粘度相对比较低。

1.3 本体聚合技术进展

与其他聚合工艺相比, 聚氯乙烯本体聚合工艺发展相对较晚, 通过该工艺可以出去悬浮法所需的水, 进而降低了生产成本。其优点主要表现为:产品的颗粒均匀, 易于加工, 成本方面与悬浮法相当。在转化率较高的情况下, 如果本体聚合混合物的粘度较大, 不利于搅拌, 以及去除反应热, 这样会导致聚合温度急剧升高。

1.4 溶液聚合技术进展

溶液聚合技术生产出来的产品非常纯净, 而且均一性比较好, 其主要特点在于具有独特的可溶性和成膜性能。其工艺是:在反应器中, 氯乙烯单体需要先和有机溶剂相溶, 同时进行搅拌, 并加热到40摄氏度, 聚合开始。通常情况下, 溶液聚合工艺采用特殊共聚物进行生产。

2 聚氯乙烯树脂生产行业的发展趋势

聚氯乙烯树脂制造业是一种对能源的需求量比较大的基础型产业。市场需求和能源价格对它的发展有着特别的影响, 也和社会的经济发展分离不开。据统计, 国内聚氯乙烯树脂消费大都分布在华南和华东, 其中广东省和福建省占的比重最大。我国现如今PVC树脂的消费分为两个类别, 软制品和硬制品。硬制品占得比重比较大, 大约占总的消费量的53.0%主要应用在电线电缆、铺地材料、人造革、手套、玩具等。软制品则要少些, 约占总消费量的37.0%, 包括型材和管材等[5]。根据近几年我国的发展状况, 未来我国的PVC树脂消费的发展方向将会以硬制品为主导。虽然如今国内的聚氯乙烯树脂产业呈上升趋势, 但是加工制造业还是会处于一种缓慢而艰难的整合阶段, 其发展依然任重而道远。

3 对我国聚氯乙烯树脂工业发展的建议

(1) 提高产品的技术含量, 加强在国内外市场中的竞争力。 (2) 在材料的使用和开发上进一步细化。 (3) 进行企业新产品开发、生产技术改进。 (4) 加大节约能源、防治污染、工业安全的力度。 (5) 提高企业的装置能力。

4 结语

综上所述, 从我国成为世界是发展最为迅速的国家之首后, 我国的聚氯乙烯生产技术明显提升。无论是产品的质量, 还是产量, 都完成了从量变到质变的突破, 尤其是突破了生产技术、产品种类等。特别是近几年, 技术层面表现的尤为明显。在未来发展中, 我国将会加大普通住宅楼房的建设, 投资建筑业对塑料建材的需求量增加, 那是毋庸置疑的。在生产技术、产品加工应用、产品质量等方面, 我国的聚氯乙烯行业都有提高, 但与国外相比还存在着较大的差距。随着我国加入世界贸易组织, 聚氯乙烯树脂进口关税进一步降低, 如果要保持我国聚氯乙烯树脂在已有市场中的地位, 就必须加快发展生产技术, 改进相对落后的生产设备和工艺模式, 在保证产品质量的前提下, 积极增加产量, 争取赶超国外先进的聚氯乙烯生产、加工技术, 追赶世界的发展潮流。

摘要：本文介绍了聚氯乙烯 (PVC) 的生产技术进展, 分析了聚氯乙烯树脂生产行业的发展趋势, 提出对我国聚氯乙烯树脂工业发展的建议。

关键词：聚氯乙烯,聚氯乙烯生产技术,进展

参考文献

[1]马占武, 武建刚, 秦军等.国内外聚氯乙烯工业生产技术进展[J].中国石油和化工标准与质量, 2013 (11) .

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[4]陈杰.国内外聚氯乙烯工业生产技术进展[J].当代石油石化, 2002, 10 (3) .

聚乙烯工业 篇6

关键词：催化裂化干气,乙烯,反应,汽油调合,辛烷值

催化裂化干气中含有氢气、乙烯、乙烷、丙烯等组份,而乙烯含量约12%～20%。它们既是重要的化工原料,又是理想的工业和民用燃料。随着石油资源的日益减少,利用低碳烃生产汽油馏分或芳烃成为近年来追求的目标之一。尽管关于乙烯叠合的研究已有报道,但是利用催化裂化干气中的乙烯生产汽油馏分的研究没有得到重视。

针对轻烃芳构化技术的不足,石科院在扬州石化厂开展了催化裂化干气中乙烯转化技术的研究,使催化干气中乙烯经历叠合、环化、脱氢、氢转移和异构化等反应,生产高辛烷值的汽油调合组分和低烯烃含量的液化气。

本文介绍了催化裂化干气中乙烯生产高辛烷值汽油调合组分工业侧线实验和工业应用的情况,为炼厂提供了较好的利用稀乙烯资源的方案。

1 实验部分

1.1 原料

实验所用原料为扬州石化厂催化裂化装置所产的干气,组成如表1所示。

1.2 催化剂

催化剂组成为:HZSM-5(70wt%)/Al2O3(30wt%)。

其中HZSM-5分子筛(SiO2/Al2O3=50)为建长催化剂厂产品,由SB粉(拟薄水铝石,来自德国SASOL公司)焙烧而得。

具体制备步骤为:将HZSM-5分子筛、SB粉按一定比例混合均匀,再加硝酸和去离子水混捏,在双螺杆挤条机上挤条成型后,110 ℃烘干及550 ℃焙烧后制得担体,担体饱和浸渍金属盐溶液后烘干焙烧,最后经过水蒸气处理制成催化剂,催化剂α值为30。

1.3 实验装置

实验装置流程见图1,催化裂化干气自催化裂化装置的吸收稳定系统来,经原料缓冲罐后进入加热器加热,经过加热的干气进入反应器在催化剂作用下发生叠合、环化、脱氢、氢转移和异构化等反应,反应产物经冷却器冷却后进入气液分离罐,液相从分离罐底部排出,气相从分离罐顶部去瓦斯管网。

1.催化干气缓冲罐;2.加热器;3.反应器;4.气液分离器;5.液相收集器;6.压力表;7.高分气排空

1.4 反应条件

反应温度200～420 ℃,反应压力0.1～0.5 MPa,干气空速0.3～1.0 h-1。

1.5 汽油辛烷值及气体组成的测定

首先用气相色谱仪(GC-9A,日本岛津,OV-1毛细管柱)对汽油组成进行分析,根据物质性质与组成相关的原理,采用多元线性回归方法对所得数据进行计算,从而得出汽油辛烷值。气体组成由HP 6890气相色谱仪分析而得。

2 结果与讨论

2.1 工业实验目标

首先在工业侧线实验装置上确定适宜的反应工艺路线,最大程度的降低催化干气中大量惰性组分和杂质对催化剂反应性能和寿命的影响。控制指标为:在满足催化裂化干气中乙烯转化率大于90%,产品汽油辛烷值RON大于80。

2.2 实验过程简述

首先在氮气氛下对催化剂进行活化,活化温度为300 ℃,活化时间为24 h。活化结束后,在反应器入口温度330 ℃,压力0.1 MPa 的条件下引入催化裂化干气,催化剂床层出现温升(烯烃叠合是强放热反应),反应开始。

试验前期,由于反应器入口温度较高,叠加上反应温升,反应器中部温度达到470 ℃,由于反应温度过高影响催化剂寿命,于是逐步降低反应器进料温度至216 ℃,详见表2。

试验中后期为控制乙烯转化率大于90%,结合温升逐步提高反应器入口温度,控制在220～320 ℃,详见表3、表4。

2.3 物料平衡

试验装置干气进料采用1 mm的孔板进行节流和控压,产品汽油采用称重方式计量,试验装置没有吸收稳定系统,C3、C4组分和干气直接排出系统。用孔板流量计算公式算出干气进料的质量空速为1.62 kg/h,进料量为38.9 kg/d。

结合表3、表4可看出,试验前期由于反应温度较高,转化率相对较高,中期转化率控制稳定,后期提高反应温度,乙烯转化率仍然下降,这说明试验后期催化剂逐渐失活。表5数据还显示,32天的工业试验乙烯的平均转化率为94.96%,达到了试验的预期目标。

2.4 产品汽油的质量

为能如实反应试验全过程所产汽油的性质,选取实验前期、中期、后期各四天,共12组汽油馏程分析进行对比,见表6。

如表6所示,试验前期汽油初馏点偏高,干点偏低。试验中后期,汽油初馏点、干点逐步降低趋于稳定。在反应中期,对汽油性质进行分析,由表7可看出,实验所产汽油硫含量很低,而且具有较高的芳烃含量,辛烷值RON高达100,是理想的汽油调合组分。

2.5 产品气体性质

表8数据对比可看出,产品气体中烯烃含量明显低于原料干气,气体烃类选择性得到改善。

2.6 干气制汽油技术在工业装置的应用

在工业侧线实验装置上取得了较理想的结果以后,决定在扬州石化厂2万吨/年石脑油非临氢改质装置上考察此技术的实际应用情况。工业装置采用纯干气进料,催化剂为改质工业催化剂(组成与实验催化剂一致)。与工业试验不同的是:(1)干气采用分段循环进料,从而降低温升过高对催化剂的影响;(2)反应压力也从原先的0.1 MPa提高至0.27 MPa;(3)产品分离系统不同,液态烃经吸收稳定系统从干气中分离出来。

工业装置应用的原料及产品分析如表9所示。

从表9可以看出,汽油辛烷值较高;与催化液态烃组分相比,改质液态烃的烯烃含量较低,可以作为优质车用液化气;产品干气C3以上组分的含量明显降低,干气品质得到提高。

干气进料7.2吨/天,产品2.82吨/天,由原料干气和改质液化气的组成分析,得出其中乙烯质量百分比分别为36.24%和3.8%。结合进料量、产品量、外排干气量计算如下:

进料乙烯含量:36.24%×7.2=2.61吨;

直改装置外排干气4.38吨;

外排乙烯含量:3.8%×4.38=0.168吨;

乙烯转化率:(2.61-0.168)/2.61×100%=93.56%;

装置液体收率: 2.82/7.2×100%=39.17%。

3 结 论

(1)通过工业实验的验证,催化裂化干气制汽油技术是切实可行的,乙烯转化率高于90%,催化剂单程寿命大于45天,产品气体烯烃含量显著降低,产品汽油可以做为理想的汽油调合组分。

(2)催化干气制汽油有良好经济效益,扬州石化20万吨催化裂化装置年增加效益约900万元,具有很好的应用前景。

参考文献

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聚乙烯工业 篇7

1实验部分

1.1 原材料

JK-1型催化剂,由中国石油辽阳石化公司研究院与北京金鼎科化工科技有限公司共同研发,由中国石油辽阳石化公司研究院生产。BCH型催化剂,中国石化催化剂分公司生产。乙烯、丙烯及己烷,均为聚合级,均由中国石油大庆石化公司生产。三乙基铝(TEA),纯度不小于94%,辽宁向阳科化集团生产。

1.2乙烯淤浆聚合工业试验

采用JK-1催化剂的乙烯淤浆聚合工业试验在中国石油大庆石化公司塑料厂HDPE装置C线进行,开车模式为停车退空后重新开车。根据程序,按比例将己烷、三乙基铝、催化剂、乙烯和丙烯投入聚合釜中,平稳加热至83℃并转换为自动操作,控制浆液质量浓度为300g/L,乙烯加入量为5.0t/h。1.5h后转为连续聚合,2.0h时聚合釜中浆液的熔体流动速率(MFR)为0.101g/min。24.0 h后将聚合釜加热至85 ℃并将浆液质量浓度控制为360g/L,达到正常操作状态,装置运行平稳。27h后结束试验。用于分析的母液取自母液罐。

1.3分析测试

采用意大利Ceast公司生产的6932型熔体流动速率仪测试聚合物的MFR,测试温度190℃,负荷2.16kg[16]。采用成都精新粉体测试设备有限公司生产的JZ 7型表观密度仪测定聚合物的堆密度[17]。采用重庆爱腾测试仪器有限公司生产的DC 02型密度梯度仪测定聚合物的密度[18]。采用Instron公司生产的1121型拉力机测定聚合物的拉伸性能[19]。

母液固含量(X)的测定 将体积为V(单位为L)的母液置于烧杯中,蒸发已烷,真空干燥4h,称量剩余固体的质量m(单位为g),则X=m/V。

2结果与讨论

2.1JK-1催化剂乙烯淤浆聚合

使用JK-1催化剂催化乙烯淤浆聚合时,聚合反应平稳,温度、压力、氢气与乙烯配比等工艺参数可控,未出现异常波动,聚合产物PE的性能稳定。

2.1.1初始阶段反应温度的变化

在系统总压为0.3～0.5MPa,聚合反应温度为83～86℃,淤浆中固体质量浓度为360g/L,乙烯流量为5.0t/h的工艺条件下,初始阶段聚合釜中反应温度的变化如图1所示。由图1可以看出,初始阶段聚合反应温度平稳、可控。当聚合釜中的反应温度达到38℃时投入乙烯,反应温度随反应时间的延长而平稳上升,直至达到温度的目标值(83℃),期间未出现反应剧烈进行和反应温度难以控制的现象。

2.1.2反应温度及氢气与乙烯配比的变化

在系统总压为0.3～0.5MPa,聚合反应温度为83～86℃,淤浆中固体质量浓度为360g/L,乙烯流量为5.0t/h的工艺条件下,聚合釜中反应温度、氢气与乙烯配比的变化趋势如图2所示。由图2可以看出,在反应过程中,反应温度、氢气与乙烯配比基本保持不变,未出现明显波动,这有利于聚合产物PE性能的稳定。

2.1.3母液的固含量

母液中的固形物由极细聚合物粉末和低聚物2部分组成。在聚合温度为83～86℃,聚合压力为0.3～0.5MPa,乙烯流量为5.0t/h,丙烯流量为60kg/h,正己烷流量为2.5t/h,JK-1型催化剂用量为5mg/L,n(Al)/n(Ti)为50,H2/乙烯压力比为0.6～0.8的聚合工艺条件下,母液罐中母液固含量的变化情况如表1所列。

由表1可以看出,刚开车时母液固含量较大,这是由于初始聚合阶段部分催化剂停留时间短,聚合不完全,聚合物颗粒中存在一定量极细颗粒。随着反应时间的延长,母液的固含量先呈下降趋势然后基本稳定,远低于产品牌号设计要求的10g/L,也低于使用其他催化剂时母液的固含量。这不但可避免母液输送管线被堵塞,而且还可提高装置长周期平稳运行的时间和降低己烷后处理的频率和能耗。

2.2不同催化剂性能比较

2.2.1催化效果

在与表1试验相同的聚合工艺条件下,不同催化剂的乙烯淤浆聚合效果如表2所列。由表2可以看出,与BCH催化剂相比,JK-1催化剂的活性提高了20.3%,使用JK-1催化剂可获得堆密度较高的PE产品,这有利于提高装置的生产负荷。使用JK-1催化剂时浆液的最大质量浓度(360g/L)大于使用BCH催化剂时浆液的最大质量浓度(350g/L)。

*:m(聚乙烯)/m(催化剂);**:测试温度为190℃,负荷为2.16kg。

2.2.2对MFR的影响

在与表1试验相同的聚合工艺条件下,不同催化剂对MFR的影响如表3所列。由表3可以看出,使用JK-1催化剂时MFR的波动范围(0.093～0.114g/min)窄于使用BCH催化剂时MFR的波动范围(0.076～0.121g/min)。这表明在氢气/乙烯配比相同的情况下,使用JK-1催化剂更易于调节PE的MFR,这有利于提高产品性能的稳定性。

2.2.3共聚活性

高共聚效率催化剂对于平稳生产高质量的PE尤为重要。在共聚过程中,部分共聚单体(丙烯)会因自聚而导致链增长终止,生成能溶于溶剂的低分子蜡或丙烯-乙烯多聚体。在乙烯聚合体系中,低聚物含量过多时会带来已烷后处理负荷增大、频率加快和能耗增多,如果不及时处理会导致聚合产物的密度大幅度波动,还会使聚合体系的黏度急剧增大,严重时会造成管道堵塞,引起非正常停车。另外,催化剂的共聚效率是开发高档PE专用牌号,如高档HDPE管材的决定性因素之一。

除使用JK-1型催化剂时丙烯流量为60kg/h,使用BCH型催化剂时丙烯流量为65kg/h外,其余聚合工艺条件与表1试验条件相同,2种催化剂对PE密度的影响如表4所列。由表4可以看出,在相同生产负荷下,使用JK-1催化剂可获得密度波动范围为950.5～952.0kg/m3的PE颗粒,使用BCH催化剂可获得密度波动范围为948.9～953.1kg/m3的PE颗粒。使用共聚性能较好的JK-1催化剂,加入的共聚单体能有效地嵌入大分子链上,己烷中的丙烯浓度相对稳定,PE产品的密度相对稳定。调整聚合产物密度的措施是根据分析结果频繁调节丙烯的加入量。使用共聚效率较高的JK-1催化剂,不仅能提高产品性能的稳定性,还可减少分析频率,从而达到降低员工劳动强度的目的。使用共聚效率较高的JK-1催化剂能全面提高装置的生产运行水平。

2.2.4PE粉末的粒径分布

不同催化剂对PE粉末堆密度及粒径分布的影响分别如表5所列和图3所示。由表5和图3可以看出,使用JK-1催化剂可获得平均堆密度为0.368g/cm3的PE粉末,使用BCH催化剂可获得平均堆密度为0.322g/cm3的PE粉末。使用JK-1催化剂可获得平均粒径为354μm的PE粉末,使用BCH催化剂可获得平均粒径为165μm的PE粉末。PE粉末的堆密度越高,PE产品在设备中单位体积的流量就越大,有利于装置的高负荷生产。大粒径PE粉末的静电较小,对装置的安全、长周期运行有利。

2.2.5PE的性能

不同催化剂对PE(5000 S型HDPE)性能的影响如表6所列。由表6可以看出,使用JK-1催化剂和BCH催化剂均可生产出各项性能均在优级品范围内的PE产品,且用这2种催化剂生产PE的力学性能和物理性能基本相当。

3结论

a.使用JK-1催化剂时,乙烯淤浆聚合反应温度平稳可控,生产过程稳定,重要工艺参数可控。

b.JK-1催化剂的活性较高,共聚性能更好,PE颗粒的密度及MFR波动范围均较窄,堆密度更高,这有利于提高装置的生产负荷。

c.使用JK-1催化剂可获得力学性能和物理性能均可达到优级品标准的PE产品。

摘要：考察了JK-1催化剂在中国石油大庆石化公司淤浆聚合高密度聚乙烯(HDPE)装置上的应用情况并与BCH催化剂进行了比较。结果表明,使用JK-1催化剂反应温度平稳可控,生产过程稳定,重要工艺参数可控;母液固含量小于5.2 g/L;催化活性[m(HDPE)/m(催化剂)]高达21.9 kg/g;聚合期间熔体流动速率变化范围窄,仅为0.093～0.114 g/min;使用JK-1催化剂可获得密度波动范围为950.9～952.0 kg/m3,平均堆密度为0.368 g/cm3,平均粒径为354μm的HDPE颗粒。