气相流化床法聚乙烯工艺技术的比较黄潇莹

气相流化床法聚乙烯工艺技术的比较黄潇莹

黄潇莹

中国石油抚顺石化公司烯烃厂高密聚乙烯车间113000

摘要：伴随我国基础工业的发展，当前我国轻工业对于聚乙烯材料的运用量在逐年增加中，聚乙烯化工材料是最近几十年才研发出的一种新型材料，最初由英国发展而来，最终在全世界流行开来，经过多年的聚乙烯生产技术工艺的改进以及催化技术的发展，对于化工企业来说，聚乙烯的生产效率在不断的增加。本文主要探讨了气相流化床发聚乙烯生产技术的三种方法并对此进行对比分析。

关键词：气相流化床；聚乙烯；工艺；技术；比较

引言：

现代聚乙烯生产工艺都是由乙烯化工材料经过聚合反应生成聚乙烯材料，聚乙烯本身是一种热塑性合成树脂，它是一种十分常见的现代化工生产材料，当前我国化工企业在进行聚乙烯材料生产的时候大多数运用气相流化床生产技术进行聚乙烯生产。气相流化床聚乙烯生产技术最早的出现上世纪六七十年代，因为其具有操作流程简便、高效环保的优点而普遍开来。当前行业内对于聚乙烯的密度可以分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯四类。

一、气相流化床法工艺生产聚乙烯的应用简介

气相流化床聚乙烯生产工艺在全世界主流有3种生产方式，一是Univation公司采用的UnipolPE工艺技术，并且UnipolPE工艺技术是世界上目前聚乙烯生产装置采用最多的技术方法，二是BP公司采用的In-novene工艺技术，这种技术方法生产的聚乙烯产品有两种，分别为LLDPE和HDPE，生产中运用到的催化剂有为Z-N钛基、铬基或茂金属催化剂等，三是BASELL公司Spherilene工艺技术，这种技术方法最早在1994年开始用运到聚乙烯生产中，虽然其具有不需要采用冷凝模式操作，就能有令人满意的时空产率的优点，但是其发展较晚，目前我国的化工企业很少有运用到此种技术方法进行聚乙烯生产的。

二、三种工艺技术分析比较

1、Univation公司采用的UnipolPE工艺技术

在聚合单元反应器，主要是单台流化床反应器。以氮气作为惰性气体，采用冷凝率为12%~14%的冷凝技术；其反应温度约100℃。用于反应的原料气是由循环气系统进入反应器。催化剂的加料器有两套，淤浆催剂只有一套；出料系统有两套。循环气净化主要是炬。在系统开车时需要种子树脂。

主要的设备是流化床式反应器，反应器壳体材料采用碳钢，设备的组成是由下封头、上封头、直筒等几部分组成，在直筒段的下部有气体分布板。用于反应的物料主要有乙烯气、氢气和共聚单体，而其反应产物主要是聚乙烯树脂。单程转化率在为2%左右，停留时间大约为四小时。对于流化床式反应器而言重点有直筒段、上球封、下球封、以及锥段等几个部分，气体分布板一般在直筒段下部分安装。这项技术基本占我国生产总能力的64%，这项工艺生产出的产品强度属于最好，熔融指数范围也比较大，韧性高，但是也存在缺点，那就是对操作所需技术要求较高。

2、BP公司采用的In-novene气相聚乙烯工艺技术

在聚合单元反应器采用的设备是单台流化床反应器，以氮气作为惰性气体，采用冷凝率约为15%左右的冷凝技术，反应温度为70~90。循环气系统的主要设备是用旋风分离器，用于反应的原料气是由循环气系统进入反应器，侧面出料。在循环气压缩机的前面布置循环气冷却器，两者之间有成套的高产率设备。开车时也需要种子树脂。

主要设备材料也是选用碳铡，聚合反应器的组成为上封头，下封头，圆筒体和变径段组成。单程转化率在2%左右，停留时间大约为3小时。此项技术反应条件比较温和，同时产品使用率高，在生产薄膜、注塑等产品中具有较大的优势。但是也存在缺点，那就是投资金额大，所需较多的设备。

3、BASELL公司Spherilene工艺技术

用于聚合单元反应器的主要设备流化床反应器有两台，惰性气体是C3H8，与前两种工艺技术不同的是不需要采用冷凝技术。反应的温度为72~85。两台流化床反应器串联，如果采用用单一体系Z-N催化剂可生产双峰产品，底部出料。反应原料气由流化床层上部进入反应器，在循环气压缩机的后面布置有循环气冷却器。

两台流化床反应器材质也是选用碳钢，但结构不尽相同，第一个反应器上封头为半球形，中间是锥筒，下封头是圆筒。第二个反应器的上封头为半球形，下部为圆筒反应气体从床层上面进入，产物从反应器底排出。单程转化率是2%左右，停留时间约为两个小时左右。循环气冷却器通常设置在循环气压缩机后面。对于两台反应器而言下部都采用圆筒，上部分采用半球形封头，第二反应器和第一反应器之间相差一个中部锥筒。此技术最后的产品树脂中凝胶最少、强度最高并且产品透明性较好，缺点同样是消耗太高、所需要的设备太多。

三、优劣分析

美国Univation公司采用的工艺，在全世界的生产装置数量最多，总生产能力达到20000kt。其广泛使用的原因是因为该工艺设备简单，操作弹性大，而且选用的设备材质可使用价格低廉的碳钢设备,而且采用了冷凝和超冷凝技术，大大提高了设备生产能力。而且产品的质量稳定，有很强的竞争力。随着新型的催化剂问世，已经能在在一台反应器中生产双峰产品，这使得该工艺具有更好的发展前景。

英国BP公司采用的Innovene工艺是在前者工艺的基础上改进，主要是在循环气出口增加旋风分离器。冷媒和共聚单体由上部改为从反应器底部进入。这种改进的优点就是系统循环的细粉少，这样一来，主换热器的设备寿命较和，而且加入和撤出冷媒时没有临界浓度的问题，反应器中基本上不产生静电，因此也有较强的竞争力。但是Innovene工艺工业应用较前者晚，而且催化剂体系也还没有前者成熟，因经产品牌号及性能都存在一定的差距。Spherilene工艺技术则在国内几乎没有应用，但在国外也有一定的成功应用案例。

四、结束语

聚乙烯凭借其特性良好、价格低廉等特点成为了当前应用最为广泛的一类合成树脂，在实际生产过程中，较为常用的为气相流化床法，对气相流化床法进行分析与探讨对提高聚乙烯生产质量有着极为重要的现实意义。随着聚乙烯的发展及其工业化应用，各种工艺都竞相向大型化发展，并不断推出新的工艺，特别是近些年生产出的第5代和第6代催化剂，以及茂金属催化剂等新型催化剂的产生，将进一步推动工艺技术的发展。

参考文献：

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[3]刘海燕，路蒙蒙，余峰，等.Unipol气相流化床PP工艺的工业应用？[J].合成树脂及塑料，2016，33（3）：47-50.