超低密度聚乙烯（精选4篇）
超低密度聚乙烯 篇1
在实际的工作中发现, 聚乙烯树脂的密度对于决定其用途有着决定性的影响, 比如决定如何划分具体的树脂牌号, 确认聚合物的结晶度方面都有着重要的作用, 而且生产实际也都要求可以对树脂的密度进行必要的测量, 而且通常而言的测定办法都是把树脂硬件压片之后再放入到密度梯度管中去, 由此来确定具体的材料的具体密度。这种办法的缺陷就在于由于压片的时间耗时较长, 这个缺陷也就不能够在实际中满足生产控制频率方面的要求, 本文所介绍的方法则主要是用熔融指数仪来对其密度进行测定, 这种办法不需要进行压片, 而且在很大的程度上会节省大量的时间, 在实际中完全满足工艺控制方面的需求, 并且也会在其他的方面有很多的经济效益会显现出来。
1 实际实验部分
(1) 压片法测聚乙烯树脂的密度压片法的测定办法中所选取的样品制备办法主要是参照GB/T9352—88的热塑性塑料压塑试样的制备标准, 主要步骤如下:先把压板或者是模具的温度可以适当的调节到所需要的规定温度上去, 把温度稳定下来之后再把标准的规格实验材料放到模具中去, 之后就把模具放置于模压机的下面压板处, 把压板进行闭合, 在相应的接触压力下来把材料预热5分钟, 全压压在上面2分钟, 之后就停止加热, 保持压力并且进行冷却处理, 把温度降低到76摄氏度之后进行冷却, 冷却之后再把模塑件取出来, 对于实验材料的外观进行检查看看是不是符合相应的要求, 不能够有诸如收缩孔和变色的情况, 否则就应该舍弃掉重新测试。
对于压片材料进行物性测试的过程中可以按照如下步骤开展:第一就是选取表面光滑, 没有气泡和杂质的被实验样片, 在其中心附近取出若干规格的样品出来, 试样需要可以做到光滑没有毛刺才行。在把样片放到有异丙醇的表面皿中浸润之后再用镊子取出来, 之后再拿滤纸来进行擦干处理之后把样品放到密度的梯度试管中去, 然后静置大约半个小时, 待其重心高度稳定之后算出几个样品的平均值, 根据样片的高度, 从密度梯度工作曲线上查得对应的密度值胆片, 读到小数点后的第四位。
(2) 样条法测量聚乙烯树脂的密度首先要进行样品的制备, 要选取适合于熔融指数仪器的样条, 而且这些样条需要做到没有其他的可能对实验结果产生影响的诸如气泡和杂质等情况的存在, 用手术刀来找出大概三段的样条来, 而且要保证样条可以做到切口光滑不变形。之后就开始做物性的测试了:首先把这些样条放到装有异丙醇的表面皿中进行润湿处理, 之后再拿镊子取出来之后再用滤纸进行擦干处理, 擦干之后再把样品放入到密度梯度试管中去, 等到大概半个小时之后待其稳定之后再读取重心高度, 等到读数取得之后再算出相应的算术平均值, 根据样条的高度, 从密度梯度工作曲线上查得对应的密度值解条, 读到小数点后的第四位。
(3) 找出联系本实验的最终目的就是为了可以找到不同的测量办法之间的关系, 采用压片法测定的结果与样条法测定的密度之间有着怎样的关系, 单位所属的成品分析站和聚乙烯分析站同时对多批聚乙烯树脂分别采取压片法和样条法。采用数理统计规律得出对样条法测定的树脂
密度的修正公式为:
p修正=o·0820+o·9127p样条
2 对于最终结果进行讨论
(1) 两种办法的实际比较在对实验数据进行密切的比较之后发现, 基本相同, 而且最大的数量级误差也就在0.0015这个数量级的范围内。所以通过以上的结果对比而言, 就可以知道以压片法作为测量密度的基准条件, 并且在这其中采用样条法来进行修正之后会发现, 修正之后的树脂密度与压片法所测定出来的数据相差不多, 最多也就相差了0.0015而已, 这一切都在允许的误差之内, 所以结果表明两者之间的测定密度数据基本一致。并且自从样条法的快速测定聚乙烯树脂的密度以来所提供的很多样本数据也都没有出现过数据上的争议, 这样说来其结果的准确性也都可以得到保证的。
(2) 样条法本身所具备的优势两种方式得出的结果相差不大, 而且采用样条法所测定的聚乙烯树脂的密度还不用进行压片操作处理, 这样以来就比压片法的方式节省了大概3个小时的时间, 能满足生产及时、快速的要求。与此同时样条法在快速测定聚乙烯树脂的密度时也不需要使用压片机这种设备, 由此也节省了大笔的经费, 同时也减少了维护设备所需要的各项成本支出, 经济效益比较明显。因此, 在满足生产装置及分析要求的前提下, 利用本文提出的修正公式, 采用样条法测定聚乙树脂密度是完全可行的。
参考文献
[1]化学工业标准汇编.塑料与塑料制品 (第七册) [M].北京:中国标准出版社.
[2]GB/T9352一88《热塑性塑料压塑试样的制备》[S].
国内高密度聚乙烯现状及展望 篇2
关键词：聚乙烯,高密度聚乙烯,市场,消费,产能
高密度聚乙烯 (HDPE) 是一种大品种的通用塑料,是以乙烯为原料,少量丁烯 - 1、己烯 - 1或丙烯等 α - 烯烃为共聚单体聚合而得到的聚合物。HDPE无毒、价格低、密度小,有较高的刚性、良好的加工性能、优异的耐湿性和优良的化学稳定性。在目前市售的聚乙烯产品中,HDPE性能独特,产品应用范围宽。与其他种类的聚乙烯产品相比,市场空间大,经济效益显著[1]。
1市场情况
近年来,我国高密度聚乙烯(HDPE) 进入快速发展阶段, 2011年国内HDPE产能达到502. 5万吨 / 年,产量达到475. 5万吨/年,与2005年194. 1万吨相比,年均产量 增长率约 为16. 1% 。2011年我国的HDPE表观消费量达到834. 2万吨,与2005年453. 6万吨相比,年均增长率约为10. 7% 。2008年由于受到金融危机的影响,消费量为520. 7万吨,消费量增长情况小于近年来平均增长率,但是随着经济形式的好转,2009年开始消费量迅速增长,从表1[2]可以看出,国内的HDPE生产能力远远不能满足其需求。2002年以来,我国每年进口的HDPE都在200万吨以上,是世界上最大的HDPE进口国。 2009年的HDPE进口量为381. 9万吨,2010年为348. 5万吨, 倒了2011年达到了361. 9万吨。我国HDPE的进口来源地主要是韩国、香港、台湾和泰国等国家和地区。由于韩国、香港、 泰国、台湾、沙特、新加坡和卡塔尔的石化产业比较发达,再加上距离中国大陆比较近,因此进口量较大,占全部进口总量的70% 以上。其中韩国本是我国最大的聚乙烯和聚丙烯供应商,但近年来其新建和扩建项目比较少,进口量也不断减少。 到了2011年,这个位置逐渐被沙特阿拉伯取代,预计未来沙特和卡塔尔的进口量将会逐年增加。
2010年随着天津联合30万吨 / 年装置、盘锦乙烯30万吨 / 年装置以及神华集团20万吨/年HDPE装置建成投产,在一定程度上缓解了我国HDPE过度依赖于外国进口的现状,如2010年和2011年的HDPE产量就有大幅提高。2011年至2015年随着四川乙烯、抚顺石化 等多家大 石化企业 的相继建 成,国内HDPE生产能力将持续加强,预计到2015年国内HDPE产量达到700万吨以上,HDPE自给率将进一步提高。
2主要生产厂家及情况
国内生产HDPE主要集中在东北、华北及华东地区,而华东、华北地区均是中国HDPE的主要消费市场。国内的主要厂家有北京有机、燕山石化、福建联合、中海壳牌等近20家。 中石油和中石化是国内主要的生产厂家,产量约占到国内总产能的67. 7% 。其中中石化集团HDPE生产能力为116万吨/年, 中石油集团HDPE生产能力为131万吨/年,分别占我国HDPE总产能的31. 8% 、35. 9% 。在2011年的世界HDPE总产能中中石油的产能达到了3. 38% ,根据目前的发展情况,到了2016年有望达到5. 04% 。表2[2]为近年来我国各主要生产企业的HDPE产能统计。
3生产工艺
在工艺方面,从表2中可以看出,HDPE生产厂家所用工艺基本都是进口技术,目前国内HDPE主要生产装置用工艺有淤浆法,气相法和溶液法[3]三种。
早期的淤浆法聚合技术工艺成熟,产品性能好,反应条件温和,但是一直受撤热问题的制约。环管反应器技术的发展解决了反应器撤热的问题,提高了该类聚乙烯生产装置的生产能力。目前,采用釜式反应的生产厂家,为了提高装置单线产能,大多采用浆液外循环撤热的措施提高装置热交换能力。主要的生产工艺有北欧化工公司北星双峰Borealis工艺、Hostalen工艺以及日本三井石化公司主要用于低压淤浆法HDPE和中密度聚乙烯(MDPE) 生产的CX工艺[3]。国内淤浆法HDPE生产厂家主要有上海石化、杨子石化、吉林石化、兰州石化[4]和中海壳牌等。
在气相法方面,主要有UCC工艺和BP工艺两种。国内气相法工艺生产厂家有福建联合和独山子石化。UCC的Unipol工艺采用低压气相流化床反应器,固态和淤浆催化剂生产宽分子量分布的LLDPE/HDPE。BP公司开发的气相流化床在低压和低温下生产LLDPE和HDPE产品,在该工艺下可用现有的Z N催化剂生产出分子量分布窄的产品,通过对工艺气体组成和条件的调节,可以精确地控制产品的性能。
在溶液法方面,经过高压聚合反应后的产物是以熔融状态的,可以直接造粒。溶液法聚合反应时间短,聚合釜容积小, 产率较高,缺点是反应速率不易控制。在溶液法工艺中,聚合物也能溶解在反应溶剂中,目前工业上用的溶剂以环已烷居多。主要有3种类型的反应器,即中压反应器 ( 加拿大Du Pont公司) 、低压冷却型反应器( 美国道化学公司) 和绝热反应器(荷兰DSM公司)[5,6]。
4消费结构及主要应用领域
HDPE用途极为广泛,可用在注塑、中空吹塑、薄膜制品、 拉丝、电缆、管材等诸多领域[7]。我国HDPE主要用于注塑、 中空吹塑及薄膜制品。国内较多的HDPE生产装置都可以切换生产LLDPE和HDPE两种类型的产品,可根据市场需求变化调整LLDPE和HDPE产品比例[8]。
注塑料是目前HDPE最大的消费领域,约占HDPE总消费量的24% ,具有流动性好,耐低温性优异,市场应用宽等特点。主要用做包装桶(涂料桶)、摩托车配件、瓶盖等。市场主导牌号是2200J、1600J,主要由大庆石化公司和燕化公司生产。
中空吹塑料多用于吹塑制品,需求量约占HDPE总消费量的18% ,其中中小型中空料占绝大多数,为总用量的80% ,大型中空吹塑料[9]用量占20% 左右。大型中空成型料主要用于汽车油箱、大型座椅等 吹塑制品,主导牌号 为韩国三 星公司B120A和德国巴斯夫公司4261A。上海金菲公司HXM50100主要做汽车和摩托车油箱基料。200升以上大中空容器主导牌号是5200B,由燕化公司和扬子石化公司等企业生产。
薄膜制品主要依赖进口,约占HDPE薄膜料表观消费量16% ,进口量占80% 以上,进口主要牌号有韩国湖南公司5000S,韩国油化公司F600。扬子石化公司和燕化公司开发的7000F以及齐鲁石化公司采用联碳气相法生产的DGDA6098高强膜料,主要用于加工购物袋、产品袋、多层复合袋等方面。
高分子量HDPE是高强度HDPE薄膜料发展方向之一,尤其是双峰分布的HDPE[10]。世界上技术领先的聚乙烯生产厂家也相继推出优质膜用高分子量HDPE产品。在基本性能相差不多的情况下,比LDPE薄50% ,比LLDPE薄20% ~ 30% 。由于能够大幅度降低生产企业成本,是纸包装行业强劲的竞争对手。
5HDPE技术进展情况
由于HDPE巨大的市场,各石化公司都在努力开发新的专用牌号HDPE产品和新加工助剂,以换取更高的产品附加值和市场占有率。目前,HDPE技术进展突出表现在催化剂开发的进展、生产工艺技术及加工助剂的进展[8],新产品主要体现在专用料开发方面[11]。
HDPE生产工艺基本被国外的大公司所控制[12],为了扩大市场占有率和进一步提高产品附加值,国外许多大石化公司都大力研发HDPE助剂及产品新牌号。如Axel公司研究提供的脱膜剂和加工助剂通过1% 的添加可提高20% HDPE流动性能, 牌号为Mold Wiz INT - 41FPE,以珠粒和粉末状呈现,也可作为其他烯烃树脂用助剂。
Tasnee公司开发的Tasnee 100 Black具有良好的耐环境应力开裂性能和长期静液压强度,同时还具有高冲击性能和刚度。可用于生产压力气管和水管。其室温拉伸模量为900 MPa, MFR为0. 23 g /10 min ( 190 ℃ ,5 kg),Charpy缺口冲击强度 (按ISO179测试)23 ℃ 时26 k J/m。
Basell北美公司推出的HDPE专利产品,特点是改进了产品的耐生物柴油燃料性,可用于生产汽车油箱。最新的Lupolen HDPE 4261 AG BD品级为吹塑级,4261A IM BD品级为级。试验表明其耐生物柴油性能比目前用于油箱的HDPE有明显的提高。经过1500 h与100% 生物柴油接触,新品级的特性黏度改变1. 7% ,比普通HDPE好约30倍,可在40 ℃ 生物柴油环境中暴露11年。
也开发了一些用于特殊用途的新牌号HDPE。如Borotron HP050中添加了硼元素,能够屏蔽辐射,可用在特殊机构和场所,如中子研究中心、辐射治疗间的墙壁结构、核动力厂、和暴露在辐射下的宇宙飞船等特殊领域。
近年来国内也在进行相关的技术研究[13],但是工业化的成果不多,石油化工科学研究院和北京燕山石化公司共同研制开发出NT - 1型浆液法高效PE催化剂生产的5000S、5200B牌号HDPE树脂性能均达到国家优级品标准。扬子石化公司自主研制开发的高性能HDPE管材专用料YEM一4902T成功获得国际权威检测机构瑞典Bodycote实验室PE112等级认证,是国际上第二家获得PE112等级认证的产品。充分说明了我国在聚乙烯管材料方面的研发已达到国际先进水平。
6结语
总体来说,我国HDPE开发应用[14]与国外相比,还有较大差距,目前自主开发的HDPE树脂牌号还不多,是一个亟待开发的广阔市场。主要表现在: 专用牌号少、产品质量稳定性差,高端牌号对进口料依赖严重,各种高性能品种牌号的开发力度不够。
全密度聚乙烯PDS系统的控制 篇3
关键词：全密度聚乙烯,PDS,Profibus-DP
全密度聚乙烯PDS系统功能是将树脂从反应器分批送出, 送入产品脱气仓, 兰州石化全密度聚乙烯的反应器配备了两套产品出料系统, 两套系统同时运行才能满足全密度聚乙烯的生产能力要求, 所以PDS稳定运行关系到生产装置的长周期运行。
1 控制系统的组成
1) 兰州石化全密度PDS引进的是美国UNIVATION公司的UNIPOL PE技术, 根据工艺包要求控制系统必须有TUV安全认证, 采用了SIMATIC S7-400FH故障安全控制系统, 它是基于S7-400H冗余容错技术的故障安全控制系统。一旦工艺安全联锁条件具备或任何系统内部故障发生时, S7-400FH就立即进入一种安全工作状态, 即保持在一种安全工作模式上, 从而保证操作人员、设备、环境和生产过程处于安全状态, 整个系统采用了中央控制器的冗余, 热插拔I/O冗余, 通讯模块冗余, 电源冗余, 网络冗余.采用Profibus-DP结构, 如图1所示。
2) 控制器冗余。S7-400FH控制站的冗余控制器采用西门子公司专利技术-事件同步技术设计, 它由2套互为热备的中央控制器组成。内部预装有冗余软件, 并通过两个通讯接口实现相互连接。在系统正常的运行中, 当某个中央控制器出现故障时, 另一个中央控制器能自动运行所有的工作, 保证了系统继续正常运行。而且控制器和卡件实现了交叉冗余。
3) 电源冗余。通过冗余的CPU上配置的冗余电源完成系统供电, 当其中某一台电源发生故障时, 不必停机就可更换已坏的电源。现场供电采用西门子SITOP直流电源采用冗余设计原则。直流电源允许并联使用, 将所有配置的直流电源并联后再通过ET200M分布式I/O模件向现场供电。在系统运行过程中, 当其中某一台直流电源发生故障时, 并联的直流电源能保证足够的功率输出, 而且不必停机就可更换已坏的直流电源。
4) 卡件冗余。整个系统由323个点组成, 27个AI点, 13个AO点, 126个DI点, 157个DO组成, 只有112个DO是送控制盘指示灯用的点是非冗余卡, 其他都采用冗余卡。
5) 网络冗余。PROFIBUS现场总线作为S7-400FH的现场通讯网络, 采用双介质冗余。保证控制站能够可靠地访问现场设备。
2 现场设备和仪表的组成
1) 每套PDS配备了两个容器 (PC产品罐和PBT产品吹出罐) , 容器压力监测设施。
2) 有32台阀门, 由于阀门动作频繁, 又是顺序控制, 有任何一台故障都将影响系统的运行, 根据对全密度装置PDS阀门的调研, 采用的是Flowsever的开关阀。每套有13个自动阀, 2个共用的自动阀, 2个手阀。如图2所示。
3 控制方式
PDS控制方式有手动控制和自动控制, 在自动控制时又分交联自动模式和非交联自动模式, 在操作台上有一个控制盘和二个操作站。控制盘上有简易流程图, 每个自动阀门都有手动控制开关和阀门状态指示灯, 同时每套PDS都有系统用手动开关和进程指示灯。每个自动阀在控制盘上有位置指示灯, 并增加控制逻辑设计了“闪光灯”, 这样, 在逻辑发出阀门移动指令时, 限位开关指示灯持续闪烁, 直到限位开关确认阀门到位, 然后指示灯保持点亮。这项功能在排除阀门故障时十分有用。如果阀位指示灯不闪;那么说明逻辑阻止阀门打开。如果阀位指示灯闪烁不停, 那么可能有机械故障或限位开关功能异常。全密度出料系统 (PDS) 的自动控制联锁如下。
3.1 准备出料
1) 将现场开关HS-4101-1Q 和HS-4106-1Q 切换到 “AUTO” 位置。
2) 将手动开关HS-4101-1T (HS-4106-1T) 切换到 “MANUAL” 位置。
3) 手动开关打开“J”阀和“H”阀给PC 和PBT加压, 至少加压到 PA2L-4101/6-2。
4) 手动操作手动开关关闭“J”阀和“H”阀。
5) 打开“E”阀让PBT压力降到PA2L-4103-1 (PA2L-4108-1) 以下。
6) 重复步骤1.3～1.5, 设定2#PDS。
7) 将手动开关HS-4101-1T (HS-4106-1T) 切换到 “AUTO” 位置。
8) 将手动开关HS-4101-1S (HS-4106-1S) 切换到 “START” 位置, 第一个切换到START 位置的系统将最先开始出料。一旦一个PDS的循环开始, 逻辑会禁止其他PDS下料, 直到PC间的气体输送完成, 设定“罐际树脂传输”计时器和设定“树脂去PC”计时器间时差的计时器走完。
9) 逻辑证实1#PC压力高于PA2L-4101-2, 2#PC压力PA2L-4106-2。
10) 逻辑证实1#PBT压力低于PA2H-4103-1, 2#PBT压力低于 (PA2H-4108-1) 。
11) 逻辑锁定HS-4101-1S 和HS-4106-1S, 并背光显示各手动开关的“START位置。只要锁定状态不解除, XA-4101-13 (XA-4106-13) 报警信号“系统故障, PDS循环终止”不会出现。
12) 逻辑证实信号来自HS-4101-1T (HS-4106-1T) 。
13) 逻辑确认阀门“B”“D”“E”“G”“H”“J”和“L”关闭, 阀门“A”+“C”打开。
14) 当相应许可指令出现, 逻辑点亮过程指示灯XL-4101-7 (XL-4106-7) , 指示“PDS准备就绪”出现。
15) 逻辑证明PPB对PDS许可有效。
16) 逻辑保持在旁通状态, 等待出料循环开始。
17) 采用“床料位/床重量控制”计时器, 能避免树脂在前次出料计时未完成前进行新一轮出料, 这项功能还可用来设定树脂出料的间隔时间。
3.2 树脂出料去PC罐
1) “床料位/重量控制”计时器走完后, 当逻辑收到LRC-4001-35A料位高位信号和WIC-4001-33重量高值信号5s, 并且“W”阀关门后, 床的料位/重量和PDS锁定, 产品落下启动。循环伊始启动计时器。如果计时器走完后PDS循环还未完成, 警报XA-4101-18 (XA-4106-18) “1#PDS (2#PDS) 循环时间过长”会响。在出料循环完成、循环因系统功能故障而终止, 或用手动开关HS-4101-1S或HS-4101-1Q关闭1#PDS, 或用HS-4106-1S或HS-4106-1Q关闭2#PDS前, 逻辑保持锁定。
2) 产品开始下落时, 逻辑关闭“C”, 暂时使FAL-4101-3 (FAL-4106-3) 失效, 并确认“C”阀和“E”阀关闭。然后逻辑先打开“B”, 确认“B”阀已打开, “D”“E”和“H”阀关闭后再打开“G”阀。逻辑打开“G”阀同时点亮过程指示灯XL-4101-8 (XL-4106-8) “树脂出料去PC”。
3) 当确认“B”阀和“G”都打开后, “树脂出料去PC计时器”启动, 树脂即可进入PC罐。如果产品开始落下后的15s内“B”阀和“G”没有打开, 警报器XL-4101-14 (XL-4106-14) 响, 指示“树脂去PC故障”。
4) 当“树脂去PC计时器”走完, 逻辑关闭“A”阀和“G”阀, 结束向PC出料。
5) 如果循环气体压缩机停止, 阀门“C”和“A”将关闭。
3.3 PC间的气体输送
1) 向PC出料完成后, 逻辑确认阀门“A”“C”“D”“H”和“G”已关闭, 气体在PC间输送前逻辑还确认其他PDS (作好接受气体准备的备用PDS) 的所有阀门是否已经调整到位。
注:信号有3s延迟时间确认G阀是否关闭, 使树脂在打开W阀前在PC内沉降, 从而减少PC罐间气体输送带走的树脂。
2) 逻辑打开“D”阀同时点亮过程指示灯XL-4101-11 (XL-4106-11) , 指示“气体由PC1输送到PC2” (“气体由PC2输送到PC1”) 。
注:如果不需要PC间的气体输送, 但却想保持操作的交替序列模式, 保持PBT间的气体传输, 可将HS-4101-1W置于CLOSE位置, 保持W阀关闭。
3) “PC间气体输送”计时器使W阀保持打开状态一定时间。当计时器走完, 逻辑关闭W阀, 确认W阀关闭, 或确认HS-4101-1W置于CLOSE位置, 终止PC间气体输送, 让PDS循环继续。
4) 阀门W关闭后, “罐际树脂输送”和“树脂去PC”的时差计时器走完, 如果所有许可指令都得到满足, 逻辑让其他PDS的出料循环启动。
5) 如果在气体输送计时器走完, 再延迟2s后交联循环未完成 (W阀确认关闭) , 警报器XA-4101-19 (XA-4106-19) 响, 指示“交联循环故障”。
3.4 树脂的罐际传送
1) PC间输送完成后, 逻辑确认HS-4101-1X在CLOSE位置, 或其他PDS不在PC-PC交联循环和PBT-PBT交联循环中。
2) 逻辑确认阀门“E”“G”“J”和“X”关闭, 同时或者B阀关闭, 或者阀门“A”+“C”关闭后, 才启动罐际间的树脂输送。
3) 逻辑打开“D”阀同时点亮过程指示灯XL-4101-9 (XL-4106-9) “成品罐间输送树脂”。 D阀打开后延迟2s, H阀打开。
如果PC间没有交联循环, 并且阀门A 和G关闭 (表明树脂向PC的出料完成) 后15s内D阀未能打开, 警报器XA-4101-15 (XL-4106-15) 响, 指示“树脂罐际输送故障”。否则, 如果PC间有交联循环, 并且阀门W关闭 (表明树脂向PC的出料完成和PC-PC交联循环完成) 后15s内D阀未能打开, 同一警报器XA-4101-15 (XL-4106-15) 响, 指示“树脂罐际输送故障”。
4) 当确认D阀打开后, “树脂产品罐际输送”计时器开始。
5) 确信D阀打开后, B阀关闭, 当确认B阀关闭后, 阀门C和A打开。
6) 当“树脂罐际输送”计时走完, 逻辑关闭阀门D和H, 终止树脂的罐际间输送。如果PC料位不低于LAL-4101-20 (LAL-4106-20) , 警报器XA-4101-20 (XA-4106-20) 响, 指示“PC清空故障”。
3.5 PBT间的气体输送
1) PBT间的树脂输送完成后, 逻辑确认阀门“D”“E”“H”和“J”已关闭, 气体在PBT间输送前逻辑还确认其他PDS (作好接受气体准备的备用PDS) 的所有阀门是否已经调整到位。
2) 逻辑打开“X”阀同时点亮过程指示灯XL-4101-12 (XL-4106-12) , 指示“气体由PBT1输送到PBT2” (“气体由PBT2输送到PBT1”) 。
注:如果不需要PBT间的气体输送, 但却想保持操作的交替序列模式, 保持PBT间的气体传输, 可将HS-4101-1X置于CLOSE位置, 保持X阀关闭。
3) “PBT间气体输送”计时器使X阀保持打开状态一定时间。当计时器走完, 逻辑关闭X阀, 确认X阀关闭, 或确认HS-4101-1W置于CLOSE位置, 终止PBT间气体输送, 让PDS循环继续。
4) 如果在气体输送计时器走完, 再延迟2s后交联循环未完成, 警报器XA-4101-19 (XA-4106-19) 响, 指示“交联循环故障”。
3.6 从产品吹出罐输出树脂
1) PBT罐际间树脂输送完成后, 逻辑即确认阀门B, D, G和H关闭, 上述联锁条件一旦满足, 指示灯XL-4101-10 (XL-4106-10) 点亮, 指示“树脂从PBT输出”。
2) 如果PBT压力低于PAH-4103-1/PAH-4108-1, J阀打开, 向PBT输入输送空气, 给PBT加压。
3) 当逻辑确认PBT压力高于PAH-4103-1/PAL-4108-1, 并且其他PDS的E阀关闭, 或其他PDS (现场) 锁定开关 (HS-4106-1Q/HS-4101-1Q) 在OFF位置。
4) 如果PBT压力低于PA2H-4103-1/PA2H-4108-1, “PPB 压力许可指令”有效, 许可指令指示打开E阀。
5) 如果J阀尚未打开, 它将在PBT压力降到PAH-4103-1/PAH-4108-1以下时打开。
6) 如果PBT压力在E阀打开后30s内降到PA2L-4103-1 (PA2L-4108-1) 以下, 或在E阀打开后100s内压力未能降到上述设定压力, 警报器XA-4101-16 (XA-4106-16) 响, 指示“PBT树脂输出故障”。
7) 当PBT压力降到PA2L-4103-1 (PA2L-4108-1) 以下后, 延迟3s, PDS循环完成锁将逻辑打断, PDS重新返回备用模式, 阀门E和J关闭。“从产品吹出罐的树脂输出”过程指示灯熄灭。下一个产品下落循环将切换到其他PDS。
4 结束语
全密度PDS系统是装置的关键系统, 两套系统同时运行才能满足生产的需要, 因此, 在设计之前就对国内同装置进行了调查, 吸取其优点, 对不足的地方进行改进, 在维护的过程中不断总结经验, 系统运行稳定, 为整个装置的平稳运行提供了好的条件。
参考文献
[1]孙其峰.基于CP1H控制的成形出料排放系统[J].传播科技, 2012, 20 (12) :120-122.
双峰高密度聚乙烯树脂的开发前景 篇4
在HDPE薄膜、管材、中空容器、电缆料等市场应用领域中,以中高分子量HDPE树脂为主,并不断地替代其它材料。随着HDPE 树脂分子量的提高,其加工性能变差,而双峰 HDPE 技术的出现,使得开发生产综合性能好的高分子量HDPE 树脂获得成功。普通聚乙烯的分子量分布只是一个峰,而双峰聚乙烯的分子量分布曲线呈现两个峰值。双峰聚乙烯的优点是既含有很短的聚合物分子链,起到分子间的润滑作用,能够改善加工性能,又含有很长的聚合物分子链,保证了材料的机械作用。据调查,国内的管材、薄膜、电缆行业使用的双峰HDPE树脂以进口料为主,国内大庆石化公司采用淤浆法生产双峰树脂产品,其开发的双峰HDPE 牌号有3个,包括6366M双峰管材专用料;7000F双峰高强度薄膜树脂;5305E双峰电缆专用料。这些双峰产品不仅分子量大,而且分子量分布宽,其制品具有优异的物化性能,发展空间也很乐观[2]。
1 双峰HDPE产品物性参数
对于双峰产品牌号开发,要考查其综合性能,整个开发过程必须解决两个关键问题:(1)根据用户需要,进行聚烯烃大分子设计;(2)如何在生产装置上生产出这种具有特定分子结构的聚烯烃树脂。不同的制品对双峰 HDPE专用树脂有不同的技术要求,一般可通过工艺过程、工艺条件控制来实现分子设计。在聚合生产过程中,分子量、分子量分布、支化结构主要由熔体流动速率(MFR)、非牛顿指数(NNI)、密度(D)来表征[3],这样在分子设计时需对双峰 HDPE牌号进行物性设计。
根据双峰HDPE产品最终使用要求,并参考国内外同类产品性能及标准,结合HDPE装置的工艺特点,我们可以对原有的市场进行问卷调查,最终确定我们自己的双峰 HDPE产品的主要技术指标。表1统计了大庆石化公司双峰高密度聚乙烯树脂的三种牌号的物性参数。
2 双峰HDPE专用树脂聚合工艺
HDPE树脂的物理特性由树脂的熔体流动速率(MFR)、密度、非牛顿指数(NNI)决定。这些直接影响产品的加工性能、硬度、冲击强度、耐应力开裂等性能。因此,在实际生产中控制产品的综合性能可以通过这3项物性指标的控制来实现。这些基本物性关键由聚合方式和聚合操作条件来控制。另外,还需选择合理的稳定剂配方,以保证树脂在加工、运输、贮存和使用过程中的稳定性。
2.1 双峰HDPE树脂聚合方式
双峰高密度聚乙烯树脂均要求有比较宽的分子量分布,这样可以提高树脂产品的加工性能。为了提高双峰高密度聚乙烯树脂牌号的非牛顿指数,聚合釜采用串联方式生产比较合适,如图1所示。
D-201(高MFR)→D-203→D-221(低MFR)→D-223→M-301→M-302
图1 串联生产工艺过程示意图
首釜 D-201生产MFR控制相对较高的聚乙烯浆液,D-201的聚乙烯浆液经过闪蒸,脱除未反应的氢气和乙烯进入D-221继续参加反应,生产低MFR产品,D-221聚乙烯MFR控制相对较低。通过串联方式生产通过控制两釜乙烯进料比及分子量高低,即可以生产双峰分布HDPE树脂,所生产的双峰HDPE树脂具有较好的强度和较好的加工性能。
2.2 双峰HDPE树脂所用共聚单体
聚合物的密度是聚合物的结晶度和支化度的重要参数,如共聚物具有低密度和低结晶度。加入共聚单体均会使密度下降。HDPE的密度通过调节共聚单体(并联牌号用丙烯,串联牌号用丁烯- 1作共聚单体) 相对于乙烯的进料速率来控制,且HDPE的密度随MFR的变化而变化,当MFR上升时,得到的聚合物的密度增大。查看资料发现国外一些大的石化公司开发的双峰新产品树脂共聚单体主要是己烯-1共聚产品,由于侧链的长短、数目和分布都对树脂的性能有着重要影响,己烯-1共聚产品与丁烯共聚产品相比具有更高的抗蠕变性,耐快速和慢速开裂性,其耐环境应力开裂时间可达5000 h以上[4]。
2.3 双峰HDPE树脂所用稳定剂
HDPE加入稳定剂可以防止树脂在加工使用过程中受热、氧化作用发生老化现象;使树脂内在性能得到进一步改善,提高加工性。大庆石化二次开发的管材6366M、薄膜7000F、电缆5305E专用料都有各自的助剂配方。例如:6366M 在配方设计时,选择了多种协同性能好的稳定剂,具有优良的抗氧化、防止热分解和紫外线吸收和便利加工的烷基酚类、酚基磷类与具有防锈和卤素吸收作用的硬脂酸类稳定剂,效果很好;7000F稳定剂配方中抗氧剂选定硬脂酸类稳定剂,同时具有抗氧化及爽滑作用,改善加工及薄膜的外观;5305E稳定剂配方中,添加了具有热氧抗热耐候和紫外线吸收剂,协同效果好,产品的综合性能提高[5]。
3 双峰 HDPE专用料产品质量指标
双峰高密度聚乙烯树脂产品都有专用的质量指标,表2是大庆石化生产的三种专用树脂质量指标。
4 结 论
分子量分布呈双峰或宽峰的聚乙烯具有良好的物理机械性能和加工性能,是聚乙烯高性能化的发展方向之一。在制备双峰聚乙烯方面,两个或多个反应器的串联工艺是目前最为成熟和经济的生产方式。双峰高密度聚乙烯树脂由于其独特的特点,许多厂家已经开始研发属于自己的双峰HDPE产品牌号,石油化工厂聚烯烃高密度装置是兰州石化公司唯一一套采用日本三井油化技术生产高密度聚乙烯树脂的装置,我们可以在目前生产牌号5000S、L5102、L5202基础上开发双峰高密度聚乙烯树脂牌号,引进新技术、新方法,从而增加我厂的塑料品种,拓宽聚乙烯树脂应用领域,使原来生产加工较难的薄膜和管材有进一步的发展,优化工艺操作、降低生产成本,提高产品质量,为我厂赢得社会效益和经济效益[6],满足国内外日益增长的需求。
摘要：HDPE装置采用淤浆法生产高密度聚乙烯,描述了双峰高密度聚乙烯树脂的特点,介绍了双峰HDPE产品物性参数、聚合工艺和质量指标,概括了影响双峰高密度聚乙烯树脂物理性质的三个主要因素(聚合方式、所用共聚单体、所用稳定剂),阐述了双峰高密度聚乙烯树脂的研制开发前景。
关键词：高密度聚乙烯树脂,双峰,物性
参考文献
[1]兰州石化公司HDPE装置操作规程[R].1998:1-20.
[2]张欣,吕占霞,唐伟刚,等.乙烯/1-己烯共聚反应研究[J].石油化工,2003,32(增刊):539-540.
[3]潘祖仁.高分子化学[M].北京:化学工业出版社,1986:146-157.
[4]肖静.己烯基高密度聚乙烯[J].现代塑料加工应用,2007,19(1):36.
[5]王菊琳,田超,蔡小平.一种双峰HDPE树脂的结构与性能[J].高分子材料科学与工程,2010(11):100-103.