漿液法高密度聚乙烯生產(chǎn)工藝及催化劑研究

李澤博 張勇（陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西 延安 727500）

漿液法高密度聚乙烯生產(chǎn)工藝及催化劑研究

李澤博 張勇（陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西 延安 727500）

采用漿液法進(jìn)行高密度聚乙烯的生產(chǎn)時(shí)，需要應(yīng)用諸多設(shè)備對己烷和相關(guān)溶劑進(jìn)行分離和循環(huán)。通常情況下，漿液中的己烷或其他溶劑需要與PE粉料進(jìn)行分離，主要應(yīng)用多級分離的方式，第一級可以采用閃蒸傳統(tǒng)蒸發(fā)器，為了確保殘余溶劑的含量不會過量，也可以采用膜式蒸發(fā)器，第二級可以采用物理干燥，即用離心機(jī)等設(shè)備進(jìn)行干燥。本文主要就漿液法高密度聚乙烯生產(chǎn)工藝及催化劑進(jìn)行了相關(guān)的研究和探討。

漿液法；高密度聚乙烯；生產(chǎn)工藝

漿液法是常見的聚乙烯生產(chǎn)工藝，該工藝早期被稱為淤漿法，最早用于聚丙烯的生產(chǎn)。在1957年，這種工藝裝置就已經(jīng)出現(xiàn)，隨著時(shí)間的發(fā)展，該工藝在不斷的完善和改進(jìn)，逐漸成為了最主要的聚乙烯生產(chǎn)工藝之一。現(xiàn)代的漿液工藝首先要進(jìn)行催化劑的制作和準(zhǔn)備，在催化劑儲罐內(nèi)，助催化劑與溶劑混合，然后用泵將其打入混合罐內(nèi)。再次，將固體催化劑配置成漿液，然后將其加入進(jìn)料罐，再將連續(xù)計(jì)量加入聚合反應(yīng)器之中。最后再進(jìn)行閃蒸、分離等步驟，通過復(fù)雜的工藝技術(shù)生產(chǎn)高密度的聚乙烯。

1 漿液法高密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝

高密度聚乙烯是非常重要的通用塑料之一，高密度聚乙烯的生產(chǎn)成本較低，且來源豐富，不僅如此，它還具有良好的使用性能，是十分受歡迎的一種應(yīng)用材料。生產(chǎn)高密度聚乙烯的方法有很多，如氣相法、漿液法等等。其中，漿液法時(shí)非常常見的一種生產(chǎn)方式，這種工藝已經(jīng)具備成熟的應(yīng)用技術(shù)，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量較高的高密度聚乙烯。然而，采用這種方法很容易受到撒熱問題的影響。為了解決這問題，環(huán)管反應(yīng)器應(yīng)運(yùn)而生，使單線生產(chǎn)能力得到了有效的提升。一些生產(chǎn)廠家采用釜式反應(yīng)，然后通過漿液外循環(huán)的方式來提升單線生產(chǎn)力。不論是釜式反應(yīng)還是管式反應(yīng)，它們都是根據(jù)聚合反應(yīng)器對淤漿法的劃分來完成的工藝技術(shù)。其外，氣相法是近幾年出現(xiàn)的生產(chǎn)工藝，具有良好的氫調(diào)敏感性和共聚性，所以能夠生產(chǎn)用途多樣的各種產(chǎn)品。它具有無需溶劑、工藝流程簡單快捷等特點(diǎn)。但是從生產(chǎn)能力和實(shí)用角度來看，漿液法是最好的生產(chǎn)工藝，因?yàn)闈{液法能夠有效推動雙峰及多峰聚乙烯技術(shù)的生產(chǎn)進(jìn)步，還能夠加工高強(qiáng)度薄膜、吹塑中空容器，且在能源節(jié)約和材料來源方面占有很大的優(yōu)勢。不過這種方法具有一個溶劑回收的過程中，是一個流程較多的工藝技術(shù)。采用漿液法進(jìn)行聚乙烯的生產(chǎn)，不僅要在反應(yīng)器中加入催化劑，還要加入惰性溶劑和氫氣，通過這兩種物質(zhì)來控制分子量。如果需要控制聚乙烯密度或者共聚產(chǎn)品，要在第一或者第二反應(yīng)器中加入丁烯或丙烯。該生產(chǎn)工藝采用的反應(yīng)器是一種傳統(tǒng)的反應(yīng)器，這種反應(yīng)器具有夾套和冷卻擋板，聚合熱通過這兩個設(shè)備同時(shí)結(jié)合循環(huán)冷卻法將熱量從反應(yīng)器中撤出。在反應(yīng)器出口，聚合物所含有的無規(guī)聚合物通常在2%-5%之間。不同工藝手段的反應(yīng)條件各不相同，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析和調(diào)整。未完全反應(yīng)的丁烯或丙烯氣體進(jìn)行壓縮并分離出丙烷丁烷等惰性組分后，重新送入反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)。

2 漿液法高密度聚乙烯生產(chǎn)催化劑

2.1 傳統(tǒng)催化劑

目前，生產(chǎn)聚乙烯的催化劑主要有三種不同類型，分別是：負(fù)載載體為含鎂載體的鉻合鈦化合物、載體為二氧化硅以氧化鋁的鉻合鈦化合物、單活性位的催化劑。理論上，基于鉻合鈦的催化劑能夠應(yīng)用在不同類型的工藝之中。然而，實(shí)際生產(chǎn)的過程中，大部分生產(chǎn)商都會使用相同類型的催化劑。該催化劑能夠進(jìn)行多種變型，在進(jìn)行催化劑制備之前，可以使用鉻化合物出現(xiàn)化學(xué)改性，從而獲得分子結(jié)構(gòu)特定的高密度聚乙烯。

2.2 淤漿催化劑

淤漿催化劑具有高活性的特性，與傳統(tǒng)催化劑相比，這種催化劑的平均粒徑相對較小。研究表明，催化劑的粒徑通常在15pm左右能夠產(chǎn)生比較適宜的活性，從而滿足氣相聚合工藝條件下的操作要求。這就對細(xì)粉含量等提出了更高的要求。淤漿催化劑是一種衰減型催化劑，活性通常會發(fā)揮在聚合的前期。在活性條件相對較高的情況下，氣相流化床能夠進(jìn)行較為合理的操作?？梢?，超冷凝態(tài)等工藝都有很廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 茂金屬催化劑

茂華金屬催化劑主要是由多種金屬和鋁氧烷助催化劑所構(gòu)成的，它是一種有規(guī)立構(gòu)催化劑。茂金屬催化劑能夠精確的控制分子的陛質(zhì)，從而使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加滿足設(shè)計(jì)要求。這種催化劑的研制與開發(fā)對Z-N催化劑的研發(fā)起到了良好的促進(jìn)作用，利用這種催化劑生產(chǎn)出來的聚乙烯與茂金屬有很多的相似之處，也是聚乙烯生產(chǎn)過程中常用的催化劑之一，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

綜上所述，漿液法是常見的聚乙烯生產(chǎn)工藝，在使用漿液法進(jìn)行聚乙烯生產(chǎn)時(shí)，一定要注意催化劑的合理選用，確保聚乙烯的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

[1]曹云峰,舒巍.漿液法高密度聚乙烯生產(chǎn)工藝及催化劑研究[J].化工管理,2014(20).

[2]饒陽.釜式淤漿法生產(chǎn)高密度聚乙烯工藝及催化劑研究進(jìn)展[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014(5).

[3]高克京,義建軍,袁苑,等.淤漿法雙峰聚乙烯工藝及催化劑的研究進(jìn)展[J].高分子通報(bào),2012(4).