乙烯转化率的工艺控制

马庭洲 马庭峰 张兰

摘 要：针对釜式淤浆法合成高密度聚乙烯（简称HDPE），介绍了聚合工艺过程，说明了乙烯转化率的工艺控制方法。

关键词：高密度聚；乙烯釜式淤浆法；乙烯转化率

中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-02

石油化工厂HDPE装置是乙烯工程的下游生产装置之一，主要生产高密度聚乙烯，多用于注塑、挤塑、吹塑等领域。在生产过程中，乙烯转化率对装置的产量及物耗影响很大，乙烯转化率低会导致装置产量下降及物耗增加，导致产品成本增加。因此，控制好乙烯转化率尤为重要。

一、聚合工艺过程介绍

HDPE装置采用齐格勒-纳塔型高效催化剂及日本三井CX工艺，主催化剂PZ、助催化剂AT及调节釜内浆液浓度的己烷按照规定的速率加入聚合釜（D-201）内；原料乙烯、分子量调节剂氢氣及共聚单体丙烯分别以规定的速率加入聚合釜的循环气管线，并通过釜内八根插底管注入聚台釜底部。加入的原料气由带有三档涡轮的搅拌器搅动分散溶解于己烷中，并与己烷中的催化剂作用进行聚合反应。

二、乙烯转化率的工艺控制

乙烯转化率的影响因素有很多，原料中的杂质、反应温度、反应压力、淤浆浓度、[Al]/[Ti]（摩尔比）及聚合釜循环气量等都对乙烯转化率有一定影响。因此，对乙烯转化率的工艺控制从以下几个方面进行控制。

（一）控制原料杂质含量

（二）控制反应温度

反应温度是聚合反应最重要的控制参数之一，也是乙烯转化率最重要的影响因素之一。

从图3聚合釜内反应温度的波动情况可以看出，平稳生产时，聚合釜内反应温度控制在84.0～84.6℃。

（三）控制反应压力

从图4聚合釜内反应压力的波动情况可以看出，平稳生产时，聚合釜内反应压力控制在0.41～0.46MPa。

（四）控制淤浆浓度

催化剂活性为每毫克钛催化剂所能生成的PE克数。当淤浆浓度<400g/L时，催化剂的活性基本为常量；当淤浆浓度>400g/L时，催化剂活性将急剧下降，即为达到相同的转化率必须消耗更多的催化剂。

根据多年的生产经验及设备状况，聚合釜内的淤浆浓度控制在250～290g/L比较理想。图6是稳定操作下，聚合釜内淤浆浓度波动情况。

从表2催化剂流量与[Al]/[Ti]的关系可以看出，[Al]/[Ti]随着PZ、AT催化剂加入量的不同而变化，稳定生产时，[Al]/[Ti]控制在25～41；在生产实践中，发现在催化剂泵冲程一定的情况下，催化剂流量一直在波动。所以，导致[Al]/[Ti]波动。

（六）控制聚合釜循环气量

从图7聚合釜循环气量波动情况可以看出，平稳生产时，聚合釜循环气量控制在3300～4000Nm3/h。

（七）平稳工艺条件下的乙烯转化率

通过对原料中的杂质、反应温度、反应压力、淤浆浓度、[Al]/[Ti]（摩尔比）及聚合釜循环气量等的控制，乙烯转化率如表3所示。

表3平稳工艺条件下的乙烯转化率

从表3平稳工艺条件下的乙烯转化率可以看出，在平稳的工艺条件下，乙烯转化率能控制在97%。

三、结论

（一）控制乙烯转化率有利于控制装置的物耗和产品质量。

（二）通过控制原料中的杂质、反应温度、反应压力、淤浆浓度、[Al]/[Ti]及聚合釜循环气量，控制乙烯转化率。

（三）在平稳的工艺条件下，乙烯转化率能达到97%。

参考文献：

[1]王彬，郭德信.影响单丝牌号5000S产品质量的因素分析[J].合成树脂及塑料，1992，9（4）：36.

[2]肖维泰，王雪冬.聚合工艺条件对乙烯转化率的影响[J].合成树脂及塑料，1995，15（1）：33.