乙烯气相聚合工艺研究与技术进展

乙烯气相聚合工艺研究与技术进展

赵家富

浙江石油化工有限公司，浙江舟山316000

摘要：乙烯是典型的热塑性塑料,也是通用合成树脂最具生产力的类型。它可以是吹制,挤压,注射成型和其他加工方法,广泛用于制造薄膜无纺布,纤维。乙烯气伪液层技术于20世纪70年代末发展起来,经过30多年的应用和发展,越来越显示出其优越的经济、技术和生产优势,现已成为世界乙烯生产的主要技术。

关键词：乙烯气相；聚合工艺；技术进展；

前言：由于具有较好的耐低温性、绝缘性化学稳定性等特点,乙烯广泛应用于军事、医疗、生活等领域,涉及国民经济和民生,是不可缺少的主要工业材料。

一、研究意义

在工业上乙烯含有少量聚合物。随着石油能源链逐步从燃料类型向材料类型转变,乙烯已成为国内最大的生产企业,也是聚丙烯行业使用最广泛的树脂。乙烯产品的消费者更加注重产品的质量和安全性,要求产品具有高纯度、高透明度、高强度、易加工接触性好的特点,这将导致对高质量聚合物的需求大幅增加,但国内生产能力主要集中在中低端,低端产品供给大于需求,国内乙烯企业长期以来一直存在不完全、不同尺寸的问题。高端产品供给不足的结构性矛盾更加明显,高端乙烯在进口产品中所占比重已达到70%以上。然而,目前我国人均乙烯消费量不到发达国家消费量的60%,对高性能乙烯的需求必将继续增长,乙烯气相工艺具有生产能力强、操作灵活设备数量少、安全隐患小能耗低等优点。生产乙烯最具生产力的技术,聚合主要是1-丁烯,1-己烯作为共聚物。广泛开发了PERT管、高强度薄膜、MAO金属薄膜、高熔点铸造等乙烯树脂具有高附加值高科技含量。

二、乙烯气相聚合工艺特点

聚合物单体在气相反应器中的反应停留时间短,在两个气相反应器中与两相反应器连续连接时,聚合物单体反应的总停留时间约为2.5h,相当于使用单相反应器时的反应停留时间,而其他传统的乙烯相聚合方法通常要求反应停留时间为3-4h无需使用冷凝技术即可获得高性能。该工艺以轻质碳氢化合物代替氮气作为传热反应改善反应体系的传热,提高高性能聚合物的热稳定性,即减少反应体系形成过热点的可能性降低反应体系材料凝结的可能性,使聚合物生产过程更加稳定。转换树脂牌号时所需的过渡材料较少,同一品牌树脂之间的转换仅需4小时,不同品牌树脂之间的转换仅需8小时。在使用双反应器配置时两个反应器可以连续工作,以产生乙烯基树脂相对于分子质量的双峰分布两种反应器还可以并联工作以生产单体乙烯树脂,并且在并联工作时,两种反应器同时进行抛光从而提高装置的性能。

三、乙烯气相聚合工艺研究与

凝聚工艺最显著的特点是充分利用了催化剂的高活性和长寿命特性,使用了两台气态伪水凝胶板式反应器,通过特殊的氟化闸门装置将第一反应器的部分材料与第二反应器的部分材料分离,在第一反应器中生产高聚物或高活性聚合物产品在第二反应器中生产高活性聚合物产品,在后系统中,由两台反应器产生的聚合物在分子水平上混合。将这两种反应器与伪视界相结合,增强了反应器中单体的扩散和聚合动力学,改变了乙烯颗粒在反应中的停留时间分布。由于两种反应器中的组分不同因此所形成的聚合物是双层异相结构,它是多级弧形结构。气相聚合反应工艺的研制操作工艺条件的优化、伪液层反应器的设计和加固,以及聚合过程的动态特性和控制的优化,都面临着巨大的挑战但发展前景广阔。实现气相聚合过程的最大效率调整乙烯产品结构,绿色聚合过程即聚合过程的动态与聚合传递过程紧密相关并以新的聚合过程和设备的形式呈现,以优化聚合过程。

乙烯在气相中的超冷聚合工艺的生产能力主要受其传热能力的限制。为了提高伪水凝胶反应器的传热性能,许多乙烯生产企业都在不断开发冷凝过程中的强化传热技术,称为冷凝技术。在这种技术中聚合热不仅可以通过加热气流来消除,还可以通过在伪层中蒸发冷凝液来消除,这可以显着增加反应器的时空效率。首先,凝析油通过循环空气流直接进入伪板式反应器的底部,而凝析油从伪板式分配屏的底部通过装置。另一种选择是通过喷雾器或喷雾装置将冷凝液从伪喷射层的顶部引入伪喷射层。在第一种情况下需要一个特殊的引导装置来执行在伪多边形地平线上保持液体的操作。当冷凝液量不断增加时过多的液体会积聚在下部混合室中,导致颗粒容易粘附和重新连接多余的凝析油与气相和固相一起释放,导致管道中的温度和压力降低,从而降低排气系统的填充效率。因此,第一种施用方法限制了冷凝液体积的进一步增加,并且难以显着改善反应器的时空特性。第二种方法是将分离的气体和制冷剂分别引入伪层反应器不仅增加进入反应器的制冷剂的数量,而且还通过精确的测量来控制其。因此,近年来国内外研究人员基本上完善了凝析油二次注射法的工艺路线。

为了生产全密度乙烯,使用了整个催化剂范围,包括氯和金属甲烷,以及使用气态伪热液反应器收集或组合的催化乙烯。装载的催化剂由氮气等惰性气体输送到分布式塑料反应器上方,并通过原料流动在反应器的不同区域进行分散。聚合物原料通常来自反应堆的底部,并在配电板均匀分布后在伪反应堆中反应未实现的气流在循环管中循环,为循环和反应冷却提供动力。聚合物产品通常是球形或球形固体颗粒。在工业生产中通过选择合适的催化剂和调整工艺条件来控制熔体流速技术为基础的重要乙烯生产新工艺。近年来,其发展主要集中在液体单体冷凝技术和聚合技术的结合上。因此引入乙烯生产技术可以建造聚合物假水晶水平多级反应器,实现反应器中产物的分子级混合,提高了聚合物的加工性能和物理性能。干燥和超干燥过程通过降低反应器入口处的温度来保持热平衡,但降低反应器入口处的温度以达到反应器的过度性能将导致爆炸。为了保持热平衡必须降低反应器入口处的温度。

四、技术进展

乙烯气相聚合技术气相反应器技术配置灵活,可采用单相气相反应器生产全密度单相聚乙烯两个气相反应器还可用于连续生产全密度乙烯,具有相对分子质量的双峰分布。在生产单相反应器时,将原料气和催化剂添加到气相反应器中,聚合物单体在催化剂作用下形成乙烯树脂。由循环气体输送到反应器顶部的树脂粉末,由循环压缩机和冷却器处理,然后返回反应器继续反应当反应器材料的位置在卸载操作后达到一定值时,分离的气体混合物返回到第一气相反应器,并在循环压缩机和冷却器处理后继续反应安装固体气体分离器可以避免气体混合物从第一气相反应器进入第二气相反应器,从而确保对两个反应器的原始组分进行单独控制。在双反应器连续工作的情况下,由于两个反应器的工作条件和原始组分是相互独立控制的,共聚物只能添加到第二气相反应器中,用于生产控制聚合物分布的共聚物。具体工作流程如下在第一气相反应器中只加入乙烯单体,聚合形成均聚物组分的分子量相对较低,具有良好的结晶、硬化和工艺性能;然后将该共聚物组分引入第二气相反应器,在其中加入新鲜的单体乙烯和丁烷,而不是新的催化剂,使共聚物主要存在于高相对分子质量组分中,形成高相对分子质量的高强度共聚物,两种聚合物组分在第二气相反应器中多次混合,得到分子质量相对分布峰值和可控分布峰值的乙烯树脂。

结束语：乙烯气相聚合技术反应停留时间短,节省了造粒工段的能耗,降低了树脂生产成本。该工艺反应堆配置灵活,如果该装置采用单相反应器建造,将来可以添加第二个气相反应器以增加功率和产品编号。

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