优化牌号切换减少过渡料

优化 牌号切换 减少过渡料

艾铁锋

大庆石化分公司塑料厂高压联合车间 ，大庆， 163714

摘要：低密度聚乙烯生产难度最大的是高指数牌号，因为其熔体流动速率是最高的，而通用料的熔体流动速率为1.7 g/10min，每年因两种牌号的切换较频繁，产生大量过渡料，在向高指数切换时切换时，调整剂注入量不稳，氧量波动，引起温峰变化，使熔融指数不合格。

关键词：过渡料 高指数 牌号切换

某石化公司低密度聚乙烯装置，采用德国伊姆豪逊专利技术，以乙烯为原料，氧气作引发剂，丙烷、丙烯作分子量调整剂，采用四点进料的管式法反应。可生产十几种牌号的产品。

一、过渡料产生的原因分析

同一装置生产多种不同牌号的聚合产品，在牌号切换过程中，聚合反应的操作条件会不可避免的距离波动，产生大量过渡产品（即不合格产品），在浪费原料同时，降低企业生产效益，所以建立高效的牌号切换操作流程，在保证安全的前提下，尽可能的缩短过渡时间，减少过渡料的产生，对于多牌号聚乙烯生产具有重要的意义。

低密度聚乙烯产品的牌号一般是根据融熔指数和密度来划分的，对于特定的生产工艺，聚乙烯的熔融指数与密度共同决定了聚合物的共同用途，为了更精细的反映产品的分子量分布的程度，熔融指数被用于对产品的检验重要标准，所以说产品牌号之间的切换，实际上也是熔融指数的变化过程。在均一的温度、压力和气相组分下，生产的聚合物熔融指数、密度成为瞬时熔融指数和瞬时密度，与此相对应的反应器内的聚合物所具有的熔融指数、密度被认为是累积性质，累积熔融指数和累积密度的平均分子量和平均密度对于牌号的建立是重要的。

生产难度大的是高指数牌号，因为其熔体流动速率是较高的，而装置通用料的熔体流动速率为1.7 g/10min，因市场需要每年因两种牌号的切换较频繁，造成过渡料的数量大幅增加，本着低成本、高产出，降低成品不合格率，提高效益入手，在低指数牌号向高指数牌号切换时，调整剂量不稳，引发剂量波动温峰变化，使熔融指数不合格，过多产生过渡料，从而造成合格品率降低。

低指数牌号向高指数牌号切换前，要将调节剂系统、筒体冷却水系统提前投备用状态。提高调节剂注入量60-70kg/hr，15分钟后将引发剂量从1.0kg/hr提高至1.1kg/hr，反应压力逐渐提高至234MPa。②提高调节剂注入量80-90kg/hr，将引发剂量从1.15kg/hr提高至1.2kg/hr，反应压力在240MPa，注意反应压力和模头压力。③提高调节剂注入量110-120kg/hr，将引发剂量提高至1.25kg/h-1.30kg/hr，注意反应温度，根据模头压力变化，及时通入筒体冷却水，注意模头压力变化，及时联系化验采样，注意调整工艺指数,熔体流动速率合格后,产品才可切合格。

二、根据主要因素制定对策

牌号切换是一个动态优化问题，优化变量是切换过程中的操纵变量，理想的牌号切换过程应满足以下四点：

1. 在最短的时间内，完成由当前牌号向目标牌号的切换，过渡料的量越少越好；

2. 牌号切换过程安全顺利地完成，控制反应系统不出现大幅波动，且稳态值达到目标牌号的要求；

3. 在切换的过程中不能出现不安全的状况，如分解、停车、反应停止；

4. 切换牌号操作不能影响低密度聚乙烯产品的的合格和优级品率；

从生产流程角度来实现过渡过程的优化，在满足低密度聚乙烯产品质量的前提下，最大程度的减少成本，操作人员方面可以加强生产技术培训，得以加快提高操作经验和责任心；在原料方面加大返回量加以减少杂质；在设备方面加强运行监控，观察参数变化，出现问题要及时处理，从工艺方面加强监控及时调整，总结经验并制定科学合理的控制参数。

从主要影响高指数牌号质量的工艺操作方法入手，制定相应的对策，

针对高指数牌号的切换，调节剂注入量较高，反应压力和反应温度保持稳定，反应温峰不要出现较大波动，熔融指数出现不合格，如果调节剂量过大，把调节剂量，总引发剂量降低，观察温度变化，适当开大返回量。15分钟后采样，检查熔融指数和模头压力，根据温峰变化，适当调整总引发剂量和反应压力。二峰降低，四峰偏高，冷流变化，温峰不稳，模头压力上升，加大三冷开度，提高反应压力，提高总氧量，开大返回量，超高压压缩机入口压力切手动保持稳定。温峰上升，提高调节剂量，适当降压保持温峰稳定。

1. 对指数、密度适度超调, 使得切换过程缩短约4个小时；

2. 提前提升反应温度和加入丁烯, 降低不连续切换开车过程的过渡料；

3. 降低调整剂罐液位，待调整剂用尽后，再引丙烯进入储存罐内，以减少不同调整剂的混合量, 减少连续切换过程的过渡料。

产品的牌号的正向和反向切换所获得的操作变量、优化控制轨迹是不相同的，反映了系统的非线性特征，聚合温度、压力，原料浓度和共聚单体浓度等参数都是牌号切换的重要条件，尽快稳定调整剂的压力、液位，合格的原料浓度均有利于减少过渡料数量，缩短过渡时间。

三、结论：

1. 保持调整剂压力稳定，保持丙烯量稳定，防止发生大幅波动，适时调整流量。 对指数密度适度超调,使得切换过程缩短约1个小时；

2、保持超级压缩机入口压力稳定，引发剂量稳定。控制总引发剂量、调节剂量稳定，冷流不波动。减少不同调整剂的混合量, 减少连续切换过程的过渡料；

3、适当调整压力和返回量，控制热水等辅助系统正常，控制温峰稳定；

4、认真监视温峰变化，避免波动，缩短温峰在低指数区域停留时间，减少对聚乙烯熔融指数的影响。

参考文献：

郭青 刘海艳 陈娟 基于动态优化和反馈控制的聚合反应过程牌号切换策略

杨忠兵 曾文兵 李利军 PET装置在线转产中过度时间与过渡料的控制