低压溶液法聚乙烯工艺及溶解扩散问题探析

张明月

摘 要：聚乙烯以其广泛的应用性及特有的价格属性，而随着人们日益高端化和便捷化的价值追求，在汽车、建材、农业等诸多领域获得了极具规模的发展。而聚合物的溶解和扩散存在于低压溶液法聚乙烯工艺生产的聚合、分离、萃取等诸多环节。本文通过对低压溶液法聚乙烯工艺生产的装置分析，试阐述低压溶液法聚乙烯工艺溶解扩散的问题成因，并在此基础上提出了解决低压溶液法聚乙烯工艺的溶解扩散问题的有效策略，将为我国低压溶液法聚乙烯工艺管理提供有效的参考。

关键词：聚乙烯工艺；溶解扩散；问题研究

聚乙烯以其广泛的应用性及特有的价格属性，而随着人们日益高端化和便捷化的价值追求，在汽车、建材、农业等诸多领域获得了极具规模的发展。其消费总量约占全球热塑材料总量的七成以上。我国对全球聚乙烯市场的推动作用明显，有资料显示，2015年，全球聚乙烯消费总量达到了8365吨，而随着我国经济社会跨越式的发展，这一总量将会持续攀升。当前，对聚合工艺的改进及对其过程性溶解及扩散的有效探究，对聚乙烯工艺生产中的工序优及和低压溶液法的技术突破具有着重要借鉴意义。

1 我国低压溶液法聚乙烯工艺的应用现状

聚乙烯生产工艺中以聚合压力大小划分，大致可分为三类，即低压聚乙烯聚合工艺、中压聚乙烯聚合工艺及高压聚乙烯聚合工艺。其中，低压聚乙烯生產工艺中有以淤浆法、溶液法和气相法为主。低压聚合工艺以Dow公司的HPPO工艺和DSM公司的compact工艺，及NOVA公司的SLCAIRTECH工艺为主。其工艺流程中乙烯单体和聚合物均溶解在溶剂中并呈现出一定的均相体系，可以合成分子量较窄的树脂。即可生产HDPE（高密度聚乙烯），又可在工艺参数和催化剂改进后生产LDPE（低密度聚乙烯）。其反应控制系统可分为催化控制系统和聚合反应控制系统。当前，聚乙烯生产过程中已建立起相对完善的标准催化剂体系及热处理催化剂体系；聚合反应系统通过改变釜式反应器和管式反应器的不同组合实现对不同标号的聚乙烯生产。

2 低压溶液法聚乙烯工艺中溶解扩散的分析

在工艺的实践中，聚合物的溶解和扩散存在与低压溶液法聚乙烯工艺生产的聚合、分离、萃取等诸多环节，其对反应速度和聚合纯度都造成了一定的影响，其在工艺生产过程中的压力、温度及原料、催化剂、设备、操控等因素均可造成溶解扩散的问题。只有对反应器各部位聚合反应的精准控制，才能够达成节能降耗，实现效益的最大化。其影响反应的要素中，原料的因素包括乙烯的纯度、环乙烷的纯度、氢气的纯度等，是实现聚合物高效合成及品质的基础。同时，不可忽视的是其操作因素在其中也具有极大的影响，主要包括反应前移和反应后移等问题。在聚合反应前移中，主要是指工艺温度在聚合反应前段的快速攀升，致使聚合反应设备的后续装置温度为呈现一定的变化。其往往是由于催化剂的比例不当所造成的。催化剂的比例过高，导致乙烯环乙溶液进入聚合反应器之后，便预先出现剧烈的反应，造成容器腔内的压力提升，这一提升过程将造成催化剂的衰变和活性丧失；在聚合反应的后移总，主要是由于反应装置的后段问题过高所造成的。其发生原因也出自催化剂的比例，催化剂不足导致先期反应中主催化剂还原和烷基化变慢，导致其聚合过程中出现欠反应或欠烷基化，最终导致反应停滞和系统波动。

3 应对低压溶液法聚乙烯工艺及溶解扩散问题的有效策略

①聚乙烯生产的过程优及，是多重因素公共作用下的结果，相关企业在这一行为的有效革新中要从工序流程及设备、原料等诸多方面综合考量，不可以单一强调如催化剂浓度调整等点性问题。应以反应的平稳、安全、高效及聚乙烯成品的高品质为基础。

②高品质的原料和高质量的设备是质量生产的有效前提，只有其源头材质达到聚合级别，在平稳的设备运行、合理的工序流程的助推下，才能保证企业聚乙烯生产的品牌效力。同时，在生产过程中，需注意设备维护和人员操作的制度监督，确保设备和人员的最优状态。

③其聚合过程中的催化剂使用的总量应设定为：用最少的催化剂剂量实现最优的产品效能生产。在低压溶液法聚乙烯工艺中的实践过程中发现，催化剂系统的动态变化对聚合物杂质量具有一定的影响，造成催化剂的反应时间并不能满足实际的生产需求，且聚合曲线波动明显，在工艺生产过程中可以适当地加大催化剂的注入量，一般以略大于最佳值为宜，以保障聚合反应的平稳。

综上所述，在低压溶液法聚乙烯工艺及溶解扩散问题分析中发现，作为工艺生产的环节问题，国内聚乙烯生产企业将对在低压溶液法生产工艺中的源头控制和实现设备和人员的优化作为工艺提升的有效手段。但也应清晰地认识到，先进的聚乙烯先进生产工艺的选择与革新才是聚乙烯生产行业规模发展的必然选择，才能促进其行业在供给侧改革和环保变革的双重压力下，实现其行业的良性发展。

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