氣相法聚乙烯超冷凝工藝的開發(fā)

冉陽 徐志強(qiáng) 才寶磊（中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司 撫順 113004）

氣相法聚乙烯流化床冷凝工藝是八十年代初期出現(xiàn)聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)，它的出現(xiàn)一起了世界各大化學(xué)公司的關(guān)注。氣相法聚乙烯流化床冷凝工藝是一項(xiàng)非常有前景的聚乙烯生產(chǎn)工藝，具有工藝簡(jiǎn)單、投資低、操作靈活、產(chǎn)品范圍廣等眾多優(yōu)勢(shì)。隨著氣相法聚乙烯流化床冷凝工藝的進(jìn)一步發(fā)展，超冷凝工藝的出現(xiàn)解決了許多傳統(tǒng)冷凝工藝中存在的難題，更好的提高了聚乙烯的生產(chǎn)能力，創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文就氣相法聚乙烯冷凝工藝原理及對(duì)聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了概述，并且對(duì)氣相法聚乙烯超冷凝工藝的開發(fā)進(jìn)行了綜述，希望對(duì)該工藝的進(jìn)一步研究發(fā)展有一定的參考價(jià)值。

一、氣相法聚乙烯冷凝工藝的原理及對(duì)聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)的影響

氣相法聚乙烯冷凝工藝主要是指流化床反應(yīng)器內(nèi)的聚合熱通過流化氣體吸收升溫顯熱和冷凝液體吸收蒸發(fā)潛熱而達(dá)到平衡，從而提高反應(yīng)器內(nèi)單位時(shí)間、單位體積的聚乙烯產(chǎn)量的工藝。這里的冷凝液一般為共聚用的α-烯烴和/或惰性飽和烴類物質(zhì)。如果在循環(huán)氣中添加惰性冷凝組分，就屬于誘導(dǎo)冷凝模式，常見的惰性冷凝成分有正戊烷、異戊烷、己烷等飽和烴。加入冷凝介質(zhì)之后，能夠改變循環(huán)氣的露點(diǎn)，使得露點(diǎn)介于反應(yīng)器溫度和反應(yīng)器入口溫度之間，與反應(yīng)溫度保持一定的溫差以提供傳熱推動(dòng)力。冷凝工藝的出現(xiàn)為聚乙烯的生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)生了很重要的影響，它不僅提高了流化床反應(yīng)器的時(shí)空收率并且增加了氣相法工藝對(duì)各種類型催化劑和共聚單體的適應(yīng)能力，從而提高生產(chǎn)的柔性。與此同時(shí)，冷凝工藝還能夠顯著的降低氣相流化床工藝的靜電效應(yīng)，從而提高操作的穩(wěn)定性。

二、氣相法聚乙烯超冷凝工藝

1.Univation超冷凝技術(shù)

Univation（UCC）冷凝態(tài)工藝中要求的冷凝液量比較低，主要是因?yàn)槿绻淠哼^多就會(huì)影響流化質(zhì)量，并且導(dǎo)致導(dǎo)流器堵塞。為了解決冷凝液含量限制的問題，美國的Exxon公司在傳統(tǒng)的UCC冷凝工藝基礎(chǔ)上開發(fā)了超冷凝技術(shù)（SCM）。通過在循環(huán)氣抓奶哥加入高濃度的惰性冷凝介質(zhì)，提高冷凝液的含量，其含量能夠達(dá)到15%-50%，生產(chǎn)能力能夠提高2.5倍以上。在流化床帶液操作的過程中，一定要保證冷凝使流化床的穩(wěn)定性，利用分布板的氣體射流將液固相互作用過程中形成的顆粒團(tuán)聚進(jìn)行破裂，并且保證進(jìn)入床層的冷凝液量小于分布板區(qū)的液體蒸發(fā)能力。另外，如果冷凝液量過低，床內(nèi)的熱量會(huì)使泠凝液全部蒸發(fā)，如果冷凝液量較高，就會(huì)使床層蒸發(fā)能力不足，從而導(dǎo)致局部淤積，顆粒結(jié)塊以及流化質(zhì)量惡化等現(xiàn)象。因此，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐與研究指出，流化密度和樹脂沉積密度之比不小于0.59是流化床穩(wěn)定操作的關(guān)鍵，該操作能夠?qū)⒘骰卜磻?yīng)器的時(shí)空收率提高3倍以上，使循環(huán)氣中冷凝液含量最高達(dá)到百分之五十。之后，隨著UCC公司與Exxon公司共同成立Univatin合資公司之后，將冷凝與超冷凝工藝進(jìn)行完美的結(jié)合，并且融合茂金屬催化劑技術(shù)專利，從而打造了Univation技術(shù)。

2.BP超冷凝技術(shù)

BP超冷凝技術(shù)是BP公司研發(fā)的氣相法聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)，與UCC和Exxon超冷凝技術(shù)存在許多的差異。BP超冷凝技術(shù)主要是利用氣液分離的方法和設(shè)備將循環(huán)氣中的冷凝液分離和富集，之后冷凝液從分布板的上面或者出料口之上直接噴入到流化床反應(yīng)器當(dāng)中。BP超冷凝技術(shù)存在很多的有點(diǎn)。首先，它將從循環(huán)流股中分離出來的液相流股單獨(dú)的引入到流化床當(dāng)中，不僅在一定程度上提高了進(jìn)入流化床反應(yīng)器的冷凝液的含量，同時(shí)還顯著的提高了時(shí)空效率，并且利用精確的測(cè)量手段能夠有效的控制進(jìn)入流化床的液體量。可見，BP超冷凝技術(shù)能夠加強(qiáng)對(duì)冷卻過程的控制和冷凝液進(jìn)入流化床的調(diào)節(jié)。其次，BP超冷凝工藝中，液相不需要懸浮在氣流當(dāng)中通過氣流引入到流化床反應(yīng)器當(dāng)中，因此就擴(kuò)大了冷凝液進(jìn)入流化床的量的控制范圍，也就能夠通過改進(jìn)對(duì)共聚單體或者惰性組分的添加速率控制和調(diào)節(jié)樹脂產(chǎn)品的密度和反應(yīng)器的時(shí)空產(chǎn)率。再次，在BP超冷凝工藝中，被分離的液體進(jìn)入反應(yīng)器之前會(huì)利用適當(dāng)?shù)睦鋮s手段進(jìn)行冷卻，這樣就比單純依靠液體蒸發(fā)轉(zhuǎn)移熱量效果更好，也可以使樹脂的產(chǎn)率得到很大的提高，同時(shí)還能夠減緩存于液體中的催化劑或者預(yù)聚物在進(jìn)入反應(yīng)器之前的聚合趨勢(shì)。最后，BP超冷凝工藝中通過噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液體噴入流化床反應(yīng)器的位置和方式的調(diào)節(jié)，能夠保證冷凝液在床層中獲得更好的滲透度和分散度，從而提高聚乙烯的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

結(jié)束語

目前，我國主要的聚乙烯生產(chǎn)工藝就是氣相法聚乙烯流化床工藝，但是由于各種技術(shù)限制，如果想要實(shí)現(xiàn)超冷凝工藝，還需要進(jìn)行許多必要的技術(shù)改造。在今后的開發(fā)與研究過程中，將超冷凝技術(shù)與新型高效催化劑技術(shù)相結(jié)合是非常重要的發(fā)展方向，勢(shì)必會(huì)極大的推動(dòng)聚乙烯工業(yè)和新一代單活性中心催化劑的發(fā)展，為聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]陽永榮,陳紀(jì)忠,陳偉,戎順熙,呂德偉.氣相法聚乙稀流化床反應(yīng)器冷凝模式操作工藝.石油化工動(dòng)態(tài),1997,5(2):29-37.

[2]宮向英,姜再豐,柯曾鵬,張子成.氣相流化床工藝?yán)淠龖B(tài)操作冷劑濃度的控制.合成樹脂及塑料,2007,24(6);45-47.