煤基LDPE装置负荷调整的薄膜级LDPE的开发.pdf
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1、工业技术CHINASYNTHETICRESINANDPLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料,2023,40(4):28国能新疆化工有限公司以煤为原料,采用水煤浆加压气化工艺生产甲醇制烯烃级甲醇,采用国家能源集团自主知识产权神华甲醇制烯烃工艺技术,通过烯烃聚合工艺路线生产低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯等高附加值产品。其中,LDPE装置采用德国Basell公司的LUPOTECHTS高压管式法工艺技术,该技术以乙烯为主要原料,采用乙烯单点进料,丙醛为调整剂,有机过氧化物为引发剂,四段反应的脉冲式反应器。该装置开工初期存在聚合级乙烯供应不足、频繁开停车、超高压压缩机开停磨损大等问题。针对以上问题
2、,结合装置特点,通过停止反应器第四区反应,调整工艺参数和助剂比例,实现单点进料、三段反应来生产LDPE2426H,进而达到负荷调整及装置长周期运行的目的,三段反应生产LDPE为国内首创。为区分反应器三段反应与四段反应生产的2426H,将三段反应产品命名为2426H-3,四段反应产品命名为2426H-4。为满足市场对负荷调整的薄膜级LDPE2426H-3原料质量需求,针对该牌号的具体要求,本工作对产品进行分子结构设计,制定三段反应聚合工艺条件,生产2426H-3,并将其应用于薄膜、发泡制品。DOI:10.19825/j.issn.1002-1396.2023.04.07*煤基LDPE装置负荷调整
3、的薄膜级LDPE的开发郭晓东,盛艳花*(国能新疆化工有限公司,新疆乌鲁木齐 831400)摘 要:基于高压管式法工艺,结合低密度聚乙烯(LDPE)装置生产实际情况,采用停止第四区反应、乙烯单点进料、三点引发的聚合方式,丙醛与丙烯复合作为调整剂,成功开发出煤基LDPE装置负荷调整的薄膜级LDPE。结果表明:该产品的熔体流动速率、密度、拉伸断裂应力、断裂拉伸应变、雾度等均满足性能指标,完全可以作为薄膜、发泡制品的原料,且该产品应用于薄膜制品性能更好。关键词:煤基低密度聚乙烯 三段反应 负荷调整 薄膜级中图分类号:TQ334.3 文献标志码:B 文章编号:1002-1396(2023)04-0028
4、-04Development of film grade LDPE produced in coal-based LDPE plant after load adjustmentGuo Xiaodong,Sheng Yanhua(CHN ENERGY XINJIANG CHEMICAL CO,LTED,Urumqi 831400,China)Abstract:Thefilmgradelowdensitypolyethylene(LDPE)wassuccessfullydevelopedincoal-basedLDPEplantafterloadadjustmentbybystoppingthe
5、reactionatzone4,feedinginethylenesinglepoint,threepointpolymerization,propanaldehydeandpropylenecompositeasadjustingagentbasedonthehighpressuretubularreactorprocessandcombinedwiththeactualproductionsituationofLDPEplant.Itisfoundthatthemeltflowrate,density,tensilefracturestress,tensilefracturestraina
6、ndfogdegreeoftheproductmeettheperformanceindexes,whichcanbeusedasrawmaterialsforfilmandfoamingproducts,ithasbetterperformancewhenappliedtofilmproducts.Keywords:coal-basedlowdensitypolyethylene;threestagereaction;loadadjustment;filmgrade收稿日期:2023-01-27;修回日期:2023-04-26。作者简介:郭晓东,男,1984年生,硕士,高级工程师,2008年
7、毕业于清华大学材料科学与工程专业,现主要从事煤制烯烃、聚烯烃的生产和技术管理工作。E-mail:。通信联系人。E-mail:。第 4 期.29.1 管式法LDPE生产工艺介绍管式法LDPE装置正常为单点进料、四点引发,反应器四个区乙烯转化率依次为44%,25%,18%,13%,以有机过氧化物为引发剂,丙醛为调整剂,最终产品为四个反应区产品的混合物。随着乙烯聚合反应的进行,沿着反应器四个反应区压力依次降低,LDPE混合物含量逐渐增加,乙烯单体含量逐渐降低。由于反应压力的变化,各反应区LDPE产品的熔体流动速率(MFR)依次呈升高趋势、密度呈降低趋势。管式法LDPE生产工艺流程见图1。图1 管式法
8、LDPE生产工艺流程示意Fig.1 ProcessflowoftubularLDPEproduction注:红色方框为本次2426H-3开发工艺的变化,反应器四区停加引发剂有机过氧化物,改加异十二烷。2 煤基LDPE 2426H-3的工艺指标及性能指标在管式法工艺LDPE装置上,采用单点进料,三点引发,丙醛和丙烯为调整剂,生产MFR为2.0g/10min的煤基LDPE负荷调整牌号2426H-3。反应压力和反应温度为该装置重点工艺指标,反应压力由反应器出口脉冲阀控制,反应温度由引发剂流量控制。控制反应压力为255275MPa,典型设定值为265MPa;控制三个反应段温度分别为287297,298
9、308,298308,每个反应段的温度典型控制值为292,303,303。在不对装置进行任何改造的情况下,合理优化丙醛、丙烯、助剂加入比例,并对后冷器温度、挤压工艺参数进行调整,最终产品通过高压分离罐、低压分离罐脱气,再经挤压造粒单元造粒后送至风送系统。煤基LDPE2426H-3的性能指标见表1。3 主要仪器与设备MF30型熔体流动速率仪,5965型万能材料试验机:美国英斯特朗公司;EEL57D型雾度仪,英国Diffusion公司;LF-600型吹膜机,泰国LabtechEngineering公司;GPC-IR高温凝胶渗透色谱仪,西班牙PolymerChar公司。4 试生产及产品质量分析4.1
10、 煤基LDPE 2426H-3的首次试生产停止第四区聚合,乙烯转化率将降低13%,装置负荷将降低5t/h左右,LDPE会出现MFR降低、密度升高的情况。因此,提高MFR、降低密度是本次生产工艺调节的一个难点;另外,调整剂调节幅度、注入比例、各项工艺参数需要摸索。本次采用丙醛与丙烯复合调整剂方式,一方面达到调节MFR的目的,另一方面增加LDPE分子的短支链数量,使LDPE密度降低1。丙烯每增加100kg,LDPE密度大约可降低5.70610-4g/cm3 1,由于初次生产,本次丙烯加入量定为210kg/h。首先以120kg/h的速率缓慢提升丙烯加入量至目标值。图2为首次试生产时调整剂加入量调整过
11、程。停止第四区反应器引发剂注入来停止该段聚合,同时以20kg/h的速率降低丙醛加入量,最终通过控制丙醛表1 煤基LDPE 2426H-3的性能指标Tab.1 Performance index of coal based LDPE 2426H-3项 目控制指标检测标准色粒/(个 kg-1)20SH/T15412006“蛇皮”和“拖尾”粒/(个 kg-1)40SH/T15412006大粒和小粒/(g kg-1)10.00SH/T15412006MFR/g (10min)-12.000.50GB/T36822000密度(D法)/(g cm-3)0.9240.003 GB/T1845.22006拉伸
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