浆液法高密度聚乙烯生产工艺及催化剂研究

浆液法高密度聚乙烯生产工艺及催化剂研究

祝相峰

大庆石化公司塑料厂 黑龙江大庆 163714

摘要：浆液法是一种非常常见的聚乙烯生产工艺，其还被人们称之为淤浆法，最早出现于1957年，随着时间不断的推进，这一工艺经过不断的改进和完善，逐渐的成为最为主要的聚乙烯生产工艺之一。就当前情况来看，现代浆液工艺实施首先就得准备和制作催化剂，然后将催化剂和溶剂混合处理，之后打入混合罐中。其次就是将固化催化剂合理的配置成浆液，放入料罐中，然后将连续计量添入聚合反应器中。最后就是需要实施闪蒸和分离等工作，应用各种工艺技术生产高密度聚乙烯。本文主要针对浆液法高密度聚乙烯生产工艺及催化剂进行了详细的分析，希望能够对相关人员有所帮助。

关键词：浆液法；高密聚乙烯；生产工艺

1、现代浆液法工艺 首先是催化剂和助催化剂浆液的制备。固体催化剂储存在催化剂储罐里，助催化剂与溶剂在助催化剂混合罐中混合，用泵打入催化剂浆液混合罐。在此与经称量的一定量固体催化剂配成浆液。配好的催化剂浆液用泵加人催化剂进料罐，然后连续计量加入到聚合反应器中。新鲜聚合级丙烯与丙烯回收压缩机返回的循环丙烯混合，经分子筛干燥器脱除微量水后进入反应器。含有残余乙醇和水的回收溶剂必须通过蒸馏提纯以便循环使用于聚合，因而，采用多个蒸馏塔和分离器来提纯溶剂和乙醇并隔离用于破坏水-乙醇恒沸物的化合物，含有催化剂分解后产生的无机物的废水必须处理后才能排放。就当前情况来看，我国在浆液法催化剂研制方面已经取得了显著的效果，不过相比较于世界先进水平依旧存在着较大的差距。为了促使我国聚乙烯生产水平进一步的提升，拉近和世界先进水平之间的距离，我们在催化剂研发过程中必须得积极的借鉴和吸收其他国家先进的研究成果，然后结合本国国情进行创造。就催化剂制备技术来说，还需要合理的应用综合性的制备技术，这样不仅仅有助于更好的控制催化剂性能，同时还能够促使其在生产中更好的推广应用。

2、浆液法高密度聚乙烯生产工艺分析 高密度聚乙烯是当前极为重要的一种通用塑料，其不仅仅生产成本低，并且来源非常的丰富，同时性能极为良好，是一种非常受欢迎的材料。高密度聚乙烯生产的方法有很多，例如浆液法以及气相法等。在这之中，浆液法是最为常用的一种生产方式，其已经具备了趋于成熟的应用技术，这一生产技术开发较早，具备着非常好的产品性能，并且控制起来难度小且反应压力低，可以生产出较高质量的高密度聚乙烯。不过就当前情况来看，浆液法在实际应用中还存在着非常明显的散热问题，这一问题的存在严重的影响到单线生产能力的提升。而要想更好的解决和处理这一问题，具体可以合理的应用环管反应器，并且其还能够在很大程度上提升单线生产力[2]。很多生产厂家主要就是应用釜式反应，之后再应用浆液外循环的方式来有效的提高单线生产力。不过不论是哪一种反应方法，都是依据聚合反应器对淤浆法的划分来完成整个工艺技术。管式反应和釜式反应主要就是根据聚合反应器的不同，来对淤浆法划分的两种工艺路线，大型中空容器、挤压板材以及末了等是其产品最为主要的几种用途。例如北欧双星Borealis工艺、日本的三井施化CX工艺等，都是淤浆法中非常典型的几大工艺。 除此之外，气相法是近年来出现的一种新工艺，其具备着明显的共聚性和良好的氢调敏感性，因此可以生产出多种多样的产品。同时，其还有着工艺流程简捷、不需要溶剂等优势。不过从实用和生产能力的角度上来看，浆液法是当前最好的生产工艺之一，这主要就是因为这种生产工艺能够在很大程度上促使多峰和双峰聚乙烯技术的进步发展，并且还可以加工吹塑中空容器和高强度的薄膜。但是这一工艺中具备着溶剂回收的过程，并且其中的流程也非常的多。在应用浆液法生产高密度聚乙烯的时候，不仅仅需要在反应器中合理的添加催化剂，同时还得加入适量的氢气和惰性溶剂，以此来有效的进行分子量的控制。气相法主要是以Unipol工艺作为主要的代表，高压聚合反应所形成的产物表现出熔融形态，这可以说是溶液法最为突出的一大特点，可以直接进行造粒。这一方法所需时间只有短短的几分钟，时空产率非常的高，不够反应控制难度较大，并且其聚合釜容积非常的小。

3、浆液法高密聚乙烯生产的催化剂 3.1传统催化剂 现阶段生产HDPE的催化剂体系在类型上主要有三种：负载于固体含镁载体上的络合钛化合物、浸渍在二氧化硅或二氧化硅一氧化铝载体上的络合铬化合物、基于单活性位或茂金属的催化剂。从理论上而言，所有类型的工艺都能应用基于铬和钛的催化剂。但是各生产商大多采用在每种生产线中仅仅使用一种类型的催化剂。这个催化剂是把铬氧化物溶液浸渍到载体上面，再通过化学和/或加热来活化。这种催化剂变型多样，是在催化剂制备之前或在制备过程中使铬化合物或其载体发生化学改性，以获得特定分子结构的HDPE。世界上大部分HDPE生产商采用基于钛的催化剂被，也就是把氯化钛载在磨碎的固体氧化镁上，或使有机可溶解的镁化合物与钛化合物反应，再用一种试剂如四氯化硅使之氯化来制造。这类催化剂一般要使用有机铝作为助催化剂。 3.2於浆催化剂 由于淤浆进料催化剂具有很高的活性，催化剂的平均粒径与传统的负载型催化剂平均粒径比较，要小很多。经过研究可知催化剂的平均粒径控制范围大致在15μm左右，可以使催化剂产生比较适宜的活性，可以使气相聚合工艺条件下床层正常操作维持得到满足，这对细粉含量、聚合树脂堆密度的要求越来越高。淤浆进料催化剂属衰减型，活性集中在聚合前期发挥，对于高活性条件下的气相流化床工艺操作非常合适，特别是在超冷凝态、冷凝态工艺方面应用的前景。 3.3茂金属催化剂 这一类型的催化剂具体是由铝氧烷助催化剂和多种金属共同构成，是一种具备规立构的催化剂。这类催化剂可以很好的控制分子性质，使得生产出来的产品可以更好的符合以及满足相关要求。茂金属催化剂的开发和研制对于Z-N催化剂的研发有着积极的作用，并且通过这种催化剂生产出来的茂金属和聚乙烯存在着很多相似之处。除此之外，这种催化剂是高密度聚乙烯生产中最为常用的一种催化剂，应用前景十分的广阔。

结语：催化剂的发展使得聚乙烯生产工艺变得更为简化，不过当前很多老的浆液法PP装置依旧在进行聚乙烯产品的生产，部门厂家对于老装置进行了合理的改造与完善，并没有将其直接废除，从而使得装置能够继续发挥作用。就当前情况来看，浆液法是聚乙烯生产工艺中最为常见的一种，不过其在实际应用中，必须得加强重视催化剂的选用，只有这样才能够更好的保证聚乙烯的生产效率和质量。

参考文献：

[1]饶阳.釜式淤浆法生产高密度聚乙烯工艺及催化剂研究进展[J].中国石油和化工标准与质量, 2014(05):36-36.

[2]郭常辉.淤浆法聚乙烯CX工艺及其催化剂研究进展[J].工业催化,2016,24(11):1-5.

[3]张佳奇.德国basell淤浆法高密度聚乙烯催化剂的制备及其催化性能[J].中国石油和化工标准与质量,2014(06):38.

[4]王涛,林海.高密度聚乙烯工艺技术比较[J].化学工程与装备,2014(02):157-160.