於漿法聚乙烯生產(chǎn)工藝與催化劑研究范文

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摘要：針對高密度聚乙烯來說，在其生產(chǎn)過程中最常應(yīng)用的就是於漿法，在利用該方法進(jìn)行操作時需要多種設(shè)備配合使用，以便于對己烷，乙烷及其他溶劑進(jìn)行有效的分離，并實現(xiàn)循環(huán)操作。一般情況下，己烷，乙烷及相關(guān)溶劑應(yīng)該和PE粉料實現(xiàn)良好的分離，應(yīng)用比較廣泛的方法就是多級分離。第一級通過傳統(tǒng)於漿加熱器進(jìn)行處理，這樣可以保障殘余溶劑含量控制在合理范圍內(nèi)。而第二級一般會實施物理干燥，也就是通過閃蒸分離實現(xiàn)干燥。基于此，本文主要以高密度聚乙烯為研究對象，對其采用於漿法的生產(chǎn)工藝及相關(guān)催化劑進(jìn)行系統(tǒng)性的分析和研究，希望可以為我國相關(guān)領(lǐng)域提供一些參考意見。

關(guān)鍵詞：於漿法；高密度聚乙烯；生產(chǎn)工藝；催化劑

於漿法是在聚乙烯工藝中應(yīng)用最為廣泛的工藝技術(shù)之一，最開始的時候多應(yīng)用于生產(chǎn)聚丙烯。后期，該項工藝得到了較大的發(fā)展和完善，為聚乙烯生產(chǎn)做出了重要的貢獻(xiàn)。應(yīng)用於漿法進(jìn)行操作時需要先做好催化劑的準(zhǔn)備工作，將催化劑和需要應(yīng)用的溶劑有效的融合在儲存罐中，然后通過泵成功轉(zhuǎn)移到混合罐當(dāng)中。完成上述操作后，需要對固體催化劑進(jìn)行科學(xué)合理的配置，使其成為漿液狀態(tài)，并將其置入進(jìn)料罐，然后再經(jīng)過準(zhǔn)確計量輸送至聚合反應(yīng)器當(dāng)中。最后需要進(jìn)行閃蒸，氣固分離從而完成高密度聚乙烯的生產(chǎn)。

1於漿法高密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝及催化劑分析

在通用塑料當(dāng)中，高密度聚乙烯的應(yīng)用價值較高，并且來源十分廣泛且無需耗費較大的生產(chǎn)成本。除了上述一系列優(yōu)勢特征外，高密度聚乙烯還擁有十分強大的使用性能，在業(yè)內(nèi)受到較大的歡迎且應(yīng)用范圍非常廣泛。在對高密度聚乙烯進(jìn)行生產(chǎn)操作時，可以選取的工藝方法比較常見的包括：溶液法、氣相法、於漿法等。其中，氣相法在高密度聚乙烯的生產(chǎn)操作中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。該項技藝的發(fā)展時間較短，但是同樣具有很多優(yōu)良特性，如：氫調(diào)敏感性較強、具有良好的共聚性等。該項技藝可以生產(chǎn)的產(chǎn)品也十分豐富，產(chǎn)品用途非常廣泛。在實際操作過程中，應(yīng)用氣相法不需要增添溶劑，也不需要對溶劑進(jìn)行回收，同時其操作流程十分簡單，其粉料可以直接進(jìn)行干燥、脫氣處理。在當(dāng)前時期，氣相法的生產(chǎn)產(chǎn)品一般集中于：通訊電纜、薄膜等方面。而在應(yīng)用溶液法進(jìn)行生產(chǎn)時，經(jīng)過高壓聚合反應(yīng)得到的最終產(chǎn)物，其狀態(tài)表現(xiàn)為熔融性，這也是該項技藝最重要的特點，可以直接完成造粒。但是在上述提到的三種生產(chǎn)方法之中，於漿法的利用率最高且工藝發(fā)展相對而言比較成熟。從生產(chǎn)技藝上看，由于該技術(shù)的研發(fā)時間比較早，具有較長的發(fā)展歷史，已經(jīng)獲得了反復(fù)的改良和優(yōu)化，所以其綜合性能十分優(yōu)良，反應(yīng)壓力較低，在生產(chǎn)制作過程中比較容易控制，可以有效的生產(chǎn)出高密度聚乙烯，且聚乙烯分子量分布均勻產(chǎn)品穩(wěn)定且質(zhì)量較好。但是利用於漿法進(jìn)行生產(chǎn)操作時也存在著一定的不足，因為撤熱問題的影響導(dǎo)致單線生產(chǎn)能力無法得到進(jìn)一步的提升，產(chǎn)量較低。為了解決此類問題，環(huán)管反應(yīng)器開始被研發(fā)并有效的應(yīng)用于於漿法當(dāng)中，這使得單線生產(chǎn)效率和總體質(zhì)量均得到一定程度的提升。一些利用釜式反應(yīng)完成生產(chǎn)操作的廠家開始將於漿外循環(huán)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)工作當(dāng)中，以便于增強單線的實際生產(chǎn)能力。

與釜式反應(yīng)相一致，管式反應(yīng)同樣需要按照聚合反應(yīng)器的差異性來實現(xiàn)對於漿法的有效區(qū)分，其產(chǎn)品的用途主要體現(xiàn)在以下幾個方面：擠壓板材、膜料等。國外很多國家都對於漿法有著廣泛的利用，如：日本CX工藝、德國Hostalen等都是比較常見的工藝方法。在實際操作過程中，於漿具有如下特點：高密度聚乙烯的生產(chǎn)期間需要加入適量的有機稀釋劑異丁烷，異丁烷作為反應(yīng)循環(huán)溶劑及稀釋劑，可以使整個反應(yīng)過程處于近似於漿的狀態(tài)，防止了液相法在進(jìn)行反應(yīng)時需要加入大量的反應(yīng)劑，還可以使反應(yīng)在較好的傳質(zhì)傳熱可控條件下完成，促進(jìn)了產(chǎn)物質(zhì)量的提升。無論是從使用性能還是生產(chǎn)能力進(jìn)行綜合分析，於漿法都是最為優(yōu)良的生產(chǎn)技藝，這主要是由于該項技藝可以促進(jìn)單峰、雙峰及多峰聚乙烯等操作技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化。除此之外，通過於漿法還可以對高強度薄膜進(jìn)行有效的加工，同時還可以起到節(jié)約能源、提供材料利用率的效果。但是在應(yīng)用此種方法時需要進(jìn)行溶劑回收，同時操作流程比較復(fù)雜。利用該方法實施聚乙烯生產(chǎn)操作，除了需要在反應(yīng)器中增加一定量的催化劑外，還應(yīng)該在其中增加H2、惰性溶劑，從而對分子量進(jìn)行合理的掌控。為了實現(xiàn)對聚乙烯密度的掌控，還需要在反應(yīng)器中增加適量的C4H8或者C3H6。在進(jìn)行該項生產(chǎn)操作時，所使用的為傳統(tǒng)反應(yīng)器，該反應(yīng)器中設(shè)置冷卻擋板、夾套等裝置，聚合熱可以從這以上兩個裝置中和循環(huán)冷相結(jié)合，從而有效的排出反應(yīng)器中所含有的熱量。另外，在反應(yīng)器的出口位置，聚合物中會含有一定量的無規(guī)聚合物，其具體含量大概在2%~5%。由于工藝技術(shù)不同，所以反應(yīng)條件也具有一定的差異性。在進(jìn)行實際生產(chǎn)時，需要結(jié)合具體情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并做出相應(yīng)的調(diào)整。沒有進(jìn)行完全反應(yīng)的C4H8或者C3H6在經(jīng)過壓縮后會分離出C3H8、CH3CH2CH2CH3等惰性組分，然后再次進(jìn)入反應(yīng)器中循環(huán)。Phillips公司的SL和ADL工藝及Ineos公司的InnoveneS在應(yīng)用該技術(shù)時，需要使用兩個反應(yīng)器及超高活性催化劑，其中一個反應(yīng)器會生產(chǎn)低分子量成分，從而使HDPE具有良好的加工性。而另一個反應(yīng)器則生產(chǎn)高分子量，使得HDPE具有一定的機械強度。該工藝以乙烯為主要原料，異丁烷為溶劑，利用高效催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)（聚合需要在85~100℃條件下完成）。經(jīng)過聚合后，於漿分離干燥，混煉造粒得到性能良好的HDPE產(chǎn)品。

2於漿法高密度聚乙烯生產(chǎn)催化劑分析

2.1淤漿催化劑

一般情況下，淤漿催化劑的活性較高，同傳統(tǒng)催化劑進(jìn)行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，淤漿催化劑的平均粒徑比較小。通過對過往研究的分析也可以發(fā)現(xiàn)，這種催化劑粒徑大概為15µm，在這種情況下的活性比較良好，可以達(dá)到氣相聚合技術(shù)在進(jìn)行操作時的要求。就對細(xì)粉含量等提出了更高的要求。但是淤漿催化劑屬于不斷衰減型，其活性一般會產(chǎn)生于聚合之前。如果活性條件較好，則氣相流化床可以實施有效的操作。這也可以發(fā)現(xiàn)，超冷凝態(tài)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展前景較好，在未來的發(fā)展空間較大。

2.2傳統(tǒng)催化劑

現(xiàn)階段，生產(chǎn)聚乙烯過程中需要應(yīng)用的催化劑主要包括以下幾種類型：含Mg的鉻合鈦化合物以及載體為SiO2、Al2O3的鉻合鈦化合物。從理論上進(jìn)行分析，含有鉻合鈦的催化劑可以有效的應(yīng)用于多種工藝技術(shù)當(dāng)中。但是在現(xiàn)實情況中，許多產(chǎn)商所使用的催化劑基本上都屬于同種類型。此類催化劑可以實現(xiàn)不同的變型，在實施催化劑制備操作以前，應(yīng)該通過鉻化合物進(jìn)行有效的化學(xué)改性，以便于得到分子結(jié)構(gòu)符合規(guī)定要求的高密度聚乙烯。

2.3茂金屬催化劑

該催化劑的構(gòu)成部分主要包括鋁氧烷助催化劑以及許多不同的金屬，該催化劑的組成具有一定的規(guī)律性。利用茂金屬催化劑可以十分準(zhǔn)確的對分子進(jìn)行有效的掌控，確保生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和要求。針對Z-N催化劑的分析和研發(fā)工作而言，茂金屬催化劑的成功研發(fā)和利用為Z-N催化劑起到了有效的幫助。應(yīng)用此類催化劑進(jìn)行聚乙烯的生產(chǎn)，同茂金屬的生產(chǎn)具有一定的相似性，同時也是聚乙烯在進(jìn)行生產(chǎn)操作時應(yīng)用的比較廣泛的催化劑之一，其發(fā)展前景十分廣闊。

3結(jié)語

綜上所述，對于聚乙烯生產(chǎn)工作而言，於漿法是應(yīng)用最為廣泛的工藝技術(shù)之一。在具體的操作過程中需要注意，通過於漿法實施聚乙烯生產(chǎn)的過程中，必須要結(jié)合具體情況進(jìn)行分析并選取適宜的催化劑，從而保障聚乙烯在進(jìn)行生產(chǎn)時的效率和總體質(zhì)量可以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

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作者：朱順 薛景天 陳帝 單位：中化泉州石化有限公司