李明
抚顺石化公司烯烃厂高密度聚乙烯车间
摘要：高密度聚乙烯生产工艺技术的研究，有助于提高聚乙烯产品的质量，满足高密度聚乙烯生产的需要。预测高密度聚乙烯生产技术的发展趋势，降低聚乙烯生产加工的成本，促进石油化工生产技术的进步。
关键词：高密度聚乙烯；生产装置；选择
1 概况
高密度聚乙烯是以四氯化钛和三乙基铝为催化剂，用乙烯聚合而生成的。该材料的综合性能更好，已经成为全世界位列第三的通用塑料，其使用量仅次于低密度聚乙烯和聚氯乙烯。高密度聚乙烯是一种无毒、无味的白色产品，具有非常强的化学稳定性，不溶于任何有机溶剂，能够有效抵抗很多腐蚀物质的侵蚀，具有较好的耐热性、绝缘性和耐磨性，还具有较高的机械强度、韧性和刚性。
2 高密度聚乙烯的生产方法和装置
釜式淤浆法采用的是并联或者串联的双反应釜，既可以生产单峰产品又可以生产双峰产品，在实际的生产过程中，对压力和温度的要求不高，操作跨度较大，产品牌号更替很快，对原料的需求也不是很高。Hostalcn工艺、CX工艺是目前应用比较成熟的工艺，是应用比较广泛的釜式淤浆法。Hostalen工艺采用的催化剂主要为钛系Z-N催化剂。其采用裂解乙烯作为生产原料，目前双峰HDPE技术已经成为世界领先的地位。我国很多单位都采用该工艺进行生产，如辽宁石化、吉林石化。CX工艺采用的是低压淤浆法，主要用来生产MDPE和HDPE，催化剂采用的是钛系Z-N催化剂，其切换牌号更加容易，无效化学成分更少，对相对分子量的控制难度大幅度降低。在实际生产的过程中，通常采用的是高活性负载型催化剂。
环管淤浆法是利用两个环管反应器作为中间处理单元，可以同时生产单峰或者双峰产品。其工艺流程更短，工艺生产使用的设备也更少，生产成本也较低，产品粉料的形态更好，非常方便运输，降低了凝壁现象出现的可能，反应热也可以及时通过夹套冷却水排除。在现代化的聚乙烯生产中，对产品的浓度要求越来越高，需要对原料进行进一步的纯化工作。具有代表性的工艺主要包括Borstar工艺、Chevron Philips工艺、Innonene PEs工艺。上海石化就是采用Borstar工艺，其第一个反应器采用的环管淤浆型号，第二个反应器采用的是气相流化床，采用丙烷作为稀释剂。上海金菲采用的是Chevron Philips工艺。Innonene PEs工艺在双峰HDPE管材上的应用效果比较突出，其采用的是钛系和铬系催化剂，两个反应器采用串联形式。
3 高密度聚乙烯生产过程中反应器飞温现象的应对
如果反应器产生飞温的现象，就会对产品质量造成非常直接的影响，还容易导致堵塞现象的发生，严重影响到生产的正常进行。如果发现反应器温度升高非常快时，应该采取如下的措施:
1) 立即降低对生产原料的供给量，这样可以有效降低反应的产热量，如果飞温现象已经比较明显，就应该切断原料的供给，将反应热产出量降到最低。
2) 将温度控制模式由自动模式转成手动控制模式，将冷却阀门的开口全部打开，提高对冷却水的注入量，这样可以更加及时将反应热排出。
3) 如果温度还在继续增加，可以及时注入大量的稀释剂，这样反应设备的温度也会及时降低，但这样也会造成大量生产原料的损失。
4) 如果飞温现象还是比较严重，应该注入终止剂，反应也会迅速停止。
为了有效防止飞温现象的发生，一定要做好生产预防措施。在开始生产时，应该将乙烯的进料量控制在2t/h，不能超过这个量。在催化剂的注入过程中，也应该缓慢进行，根据反应器的温度上升趋势，来调整催化剂的注入量，保证得到理想的反应速度。
4 高密度聚乙烯技术的发展趋势
随着高密度聚乙烯生产工艺的创新，催化剂体系的优化，为开发新产品提供了保障措施。不断研制和开发聚乙烯新产品，应用高密度聚乙烯生产的新工艺技术措施，获得最佳的产品收率。发展高密度聚乙烯生产工艺技术措施是非常必要的，结合聚乙烯生产的现状，研制开发新工艺技术措施，对催化剂体系进行升级改造，降低聚乙烯生产的成本，为提高聚乙烯生产的效益，提供保障措施。
4.1 催化剂的发展趋势
高密度聚乙烯生产使用的催化剂，以各种金属催化剂体系为主，不断提高催化裂化的效果，满足聚乙烯生产的要求。针对高密度聚乙烯生产的特点，对催化剂体系进行研究，经过室内的试验和生产现场的实践，选择高性价比的聚乙烯催化剂体系，提高聚乙烯生产的效率。作为高密度聚乙烯生产用的催化剂，保证达到高的活性，具有优异的性能，为聚合物反应提供可靠的条件。
过渡金属催化剂体系以及复合体系催化剂的应用，提高了催化的作用效果。不断简化催化剂的制备工艺技术措施，降低催化剂的生产成本，合理配比催化剂体系，保证达到设计的催化效果。及时调控产品的结构和性能，为获得高质量的高密度聚乙烯产品，选择最适宜的催化剂体系。
改进和提高催化剂的性能，尽可能开发复合型的催化剂体系，既保证催化剂的高活性，大幅度降低催化剂的使用成本。同时，重视改进催化剂的性能，适应不同类型的新产品生产的需要。加快茂金属催化剂体系的研究和应用，使其获得最佳的应用效率。
4.2 低压气相工艺技术的研制
基于高密度聚乙烯生产的基本要求，开发低压气相生产工艺技术措施，采取冷凝态的生产技术，将冷凝液与循环物质分离，将其送入流化床反应器，进行充分地聚合反应，获得高密度的聚乙烯产品。
将冷凝液送入流化床内，利用流化床内的喷嘴雾化处理，进入到流化床层，选择最佳的惰性冷凝剂，异戊烷或者己烷，达到制冷的效果。低温生产工艺技术措施，降低了热能的利用率，相应地降低生产的成本，有助于提高聚乙烯产品的价值。低温低压的生产工艺程序的研究和应用，有助于聚乙烯产品的质量的提高。结合聚乙烯应用的环节不同，保持生产工艺的低温和低压的状态，提高产品的适应性能。
对传统的聚乙烯生产工艺进行革新改造，低温低压的条件比较容易控制，获得更高的产品的收率，相应地降低高密度聚乙烯生产的资金投入，方便高密度聚乙烯生产工艺的实现，为聚乙烯高效生产奠定了基础。
5结束语
随着工业和社会的不断发展，对高密度聚乙烯的需求量不断增加。当前高密度聚乙烯生产装置和工艺很多，它们都有各自的特点，在实际选择的过程中，应该根据生产的实际需求来进行选择。
参考文献
[1]李博.利用高密度聚乙烯装置生产线型低密度聚乙烯的相关研究[J].化工设计通讯，2017，43 (4) :86.