液相本体法制备聚丙烯的工艺条件和存在的问题

液相本体法制备聚丙烯的工艺条件和存在的问题

石恩庆,张秀军,魏晓东

大庆石化公司化工三厂聚丙烯车间

摘要：介绍了液相本体法生产聚丙烯的工艺流程和特点。在生产过程中，会存在着熔体质量流动速率不稳定、产品中细粉较多等问题。因此，在生产过程中，可以使用一种合理的氢气计量方法，强化对设备的维护，从而降低氢气跑冒漏滴的情况，杜绝反应中前期回收造成的氢气损失。实现对反应的平稳控制。在生产过程中，通过对 Al/Ti比进行控制，保证聚合过程平稳，从而使生产出的产品熔体质量流动速率稳定性和产品中细粉等得到显著改善。

关键词：聚丙烯；熔体质量流动速率；粉末状

当前，国内有很多用于生产聚丙烯产品的单位，其生产技术路线也存在差异。根据工艺路线，可以将其分成两种类型，一种是连续式生产工艺，另一种是间歇式生产工艺。在这篇文章中，将从炼油厂气体中分离出丙烯作为原材料，将丙烯间歇式液相本体法生产工艺作为研究对象，并指出了在生产过程中经常会遇到的两种问题，即熔体质量流动速率不稳定和产品细粉多。间歇式液相本体法聚丙烯工艺是我国自主开发的一种聚丙烯生产方法，它具有流程简单，投资少，见效快，操作简单，产品牌号转换灵活，三废少等优势，所以，目前，国内有很多厂家还在使用这类生产工艺。

1.熔体质量流速的不稳定性

作为聚丙烯产品质量的最重要的指标，熔体质量流动速率是指在温度230℃，负荷2.16 kg的情况下，每10分钟流出的质量。在生产过程中，会受到仪表控制手段、计量数据误差、反应状态的变化、设备密封和换热情况等一系列复杂因素的影响，因此，生产同样牌号的聚丙烯，流动速率会有很大的差别，并且具有很差的稳定性。利用氢气作为调整剂，在液相本构法制备聚丙烯的过程中，对其分子质量进行了调控，实现了产物的熔流速度的控制，并由此得到了不同牌号和不同用途的聚丙烯粉末；结果表明，在一定条件下，聚丙烯氢/聚丙烯比例越大，其聚合速率越快，其熔点也越高，而等规度则越小。在当前的小体积法生产中，影响熔融产物得率的因素有：

1.1加氢不准确计量

目前，小型化工艺中，加氢计量多采用聚合釜压力差法，因受温度和测量仪误差等因素的影响，加氢计量不能准确控制。改进方法：用高精度质量流量计代替压差式流量计.

1.2由装置渗漏引起的氢流失

聚合反应釜上阀内漏将导致氢的流失，进而影响到产品的流速。聚乙烯反应器上的阀门频繁开闭，极易出现内漏，特别是对高压回收率调节阀更是如此。改善方法：选择具有良好密封性和耐磨性能的高品质阀门；强化检测，当内部泄漏发生时，能够被及时发现，并对阀体进行处理，消除泄漏。

1.3控制聚合反应的不稳定性

聚合反应控制的顺利与否，与聚合釜能否及时地将反应释放出来的热量及时地移出有一定的关系。在正常的生产过程中，聚合釜内壁上会形成一层塑化薄膜，这种薄膜的热阻比较大，会对聚合釜移热效果产生很大的影响。当发生激烈的反应时，反应热没有及时地被释放出来，就会出现超温超压的情况。要想不出现超温超压的情况，只能用回收聚丙烯单体的方法，利用聚丙烯汽化吸收热量，带着热量，将反应温度和压力降下来。如果如此，釜中的氢气就会随着聚丙烯回收而损失，从而对氢调效果产生影响，对熔体质量流动速率产生影响，对目标产品产生改变。改进措施：提高工人的技术水平，并做好聚合罐内壁的定期清洁工作。

1.4聚丙烯中氢残留量的不确定性

在正常的生产过程中，因为每罐氢气的加入量不一样，每一次反应的速度也不一样，对终点的迟缓和迟缓也不一样，这就使得回收的氢气的残留量很难确定，这就造成了对熔体流动速率的稳定控制。改造方案：在回收的聚丙烯收集箱上加装了含氢量在线分析装置。

2.生产的粉末偏细偏多

细粉问题是小实体生产过程中的一个常见问题，它是指不能形成好的聚丙烯颗粒，与生产工艺有关，主要有以下几个因素：

2.1催化剂影响

正常聚丙烯在进行反应聚合的时候，聚丙烯单体以催化剂作为活性中心增长，由载体催化剂复制成聚丙烯，生产出的聚丙烯形状与催化剂颗粒类似。在聚合的过程中，催化剂一边分散，聚丙烯颗粒一边生长。如果催化剂颗粒的强度不够高，很容易导致催化剂断裂，催化剂产生细小的微粒，在复制生产聚丙烯树脂时会产生较多的细粉。所以，催化剂颗粒的形状应当是规整的，并且具有狭窄的分布，以满足一定的机械强度需求。

2.2活化剂的作用

活化剂的主要功能是：①与主催化剂共同构成聚合反应的活性位；②对原料和体系进行净化处理，以保证催化剂的活性。所以，活化剂的加入量，要以原料的特性和反应器的状态为依据，要对 Al/Ti比进行适当的控制，若 Al/Ti比过小，则催化剂的活性无法得到最大程度的发挥，若 Al/Ti比过高，则会使反应活性过高，反应速度过快，生成细粉较多，严重时会造成产品暴聚结块，造成生产事故。

2.3生产操作的效果

在实际的生产过程中，将聚丙烯投入到聚合釜中，利用热水升温，达到一定的温度和压力，之后，将催化剂的活性激发出来，

聚丙烯就会开始聚合，并开始释放聚合的热量。要想避免出现超温超压的情况，就需要用夹套循环冷却水和内冷管冷却水撤热，这样才能保证聚合釜不会超温超压，如果撤热效果不佳，就会导致压力波动较大，容易产生细粉。一般情况下，生产操作的聚合反应的时间是3-4个小时，但是，有些情况下，为了增加产品的转化率，会使聚丙烯粒子在聚合罐中进行长时间的激烈的摩擦，这样就会导致聚丙烯粒子在聚合罐中进行长时间的激烈的摩擦，从而很容易被打碎成粉末。

3结论

为使间歇液相体法制备聚丙烯装置中的熔体流量保持在一个稳定的范围内，需注意：（1）氢的计量方式。(2)做好设备的保养工作，防止氢的泄露和漏失。(3)实现了对反应过程的平顺控制，避免了在反应过程中由于初期回收率而导致的氢流失。(4)在适当的时间内，对聚合式反应器的夹套进行清洁，以确保反应器的退热效。要解决小体积聚丙烯生产过程中出现的细粉问题，关键在于要关注到，催化剂要具有一定的强度，在催化剂中不能含有太多的细粉，在生产过程中要对 Al/Ti比进行控制，还要保证聚合过程的稳定，以防止在聚合过程中由于催化剂的断裂而造成聚丙烯成型度不理想。

参考文献

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[2]洪定一等.聚丙烯的生产、理论与技术.北京：中国石油工业出版社，2002:146.

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