張明月

摘 要：聚乙烯以其廣泛的應用性及特有的價格屬性，而隨著人們日益高端化和便捷化的價值追求，在汽車、建材、農(nóng)業(yè)等諸多領域獲得了極具規(guī)模的發(fā)展。而聚合物的溶解和擴散存在于低壓溶液法聚乙烯工藝生產(chǎn)的聚合、分離、萃取等諸多環(huán)節(jié)。本文通過對低壓溶液法聚乙烯工藝生產(chǎn)的裝置分析，試闡述低壓溶液法聚乙烯工藝溶解擴散的問題成因，并在此基礎上提出了解決低壓溶液法聚乙烯工藝的溶解擴散問題的有效策略，將為我國低壓溶液法聚乙烯工藝管理提供有效的參考。

關鍵詞：聚乙烯工藝；溶解擴散；問題研究

聚乙烯以其廣泛的應用性及特有的價格屬性，而隨著人們日益高端化和便捷化的價值追求，在汽車、建材、農(nóng)業(yè)等諸多領域獲得了極具規(guī)模的發(fā)展。其消費總量約占全球熱塑材料總量的七成以上。我國對全球聚乙烯市場的推動作用明顯，有資料顯示，2015年，全球聚乙烯消費總量達到了8365噸，而隨著我國經(jīng)濟社會跨越式的發(fā)展，這一總量將會持續(xù)攀升。當前，對聚合工藝的改進及對其過程性溶解及擴散的有效探究，對聚乙烯工藝生產(chǎn)中的工序優(yōu)及和低壓溶液法的技術突破具有著重要借鑒意義。

1 我國低壓溶液法聚乙烯工藝的應用現(xiàn)狀

聚乙烯生產(chǎn)工藝中以聚合壓力大小劃分，大致可分為三類，即低壓聚乙烯聚合工藝、中壓聚乙烯聚合工藝及高壓聚乙烯聚合工藝。其中，低壓聚乙烯生產(chǎn)工藝中有以淤漿法、溶液法和氣相法為主。低壓聚合工藝以Dow公司的HPPO工藝和DSM公司的compact工藝，及NOVA公司的SLCAIRTECH工藝為主。其工藝流程中乙烯單體和聚合物均溶解在溶劑中并呈現(xiàn)出一定的均相體系，可以合成分子量較窄的樹脂。即可生產(chǎn)HDPE（高密度聚乙烯），又可在工藝參數(shù)和催化劑改進后生產(chǎn)LDPE（低密度聚乙烯）。其反應控制系統(tǒng)可分為催化控制系統(tǒng)和聚合反應控制系統(tǒng)。當前，聚乙烯生產(chǎn)過程中已建立起相對完善的標準催化劑體系及熱處理催化劑體系；聚合反應系統(tǒng)通過改變釜式反應器和管式反應器的不同組合實現(xiàn)對不同標號的聚乙烯生產(chǎn)。

2 低壓溶液法聚乙烯工藝中溶解擴散的分析

在工藝的實踐中，聚合物的溶解和擴散存在與低壓溶液法聚乙烯工藝生產(chǎn)的聚合、分離、萃取等諸多環(huán)節(jié)，其對反應速度和聚合純度都造成了一定的影響，其在工藝生產(chǎn)過程中的壓力、溫度及原料、催化劑、設備、操控等因素均可造成溶解擴散的問題。只有對反應器各部位聚合反應的精準控制，才能夠達成節(jié)能降耗，實現(xiàn)效益的最大化。其影響反應的要素中，原料的因素包括乙烯的純度、環(huán)乙烷的純度、氫氣的純度等，是實現(xiàn)聚合物高效合成及品質的基礎。同時，不可忽視的是其操作因素在其中也具有極大的影響，主要包括反應前移和反應后移等問題。在聚合反應前移中，主要是指工藝溫度在聚合反應前段的快速攀升，致使聚合反應設備的后續(xù)裝置溫度為呈現(xiàn)一定的變化。其往往是由于催化劑的比例不當所造成的。催化劑的比例過高，導致乙烯環(huán)乙溶液進入聚合反應器之后，便預先出現(xiàn)劇烈的反應，造成容器腔內的壓力提升，這一提升過程將造成催化劑的衰變和活性喪失；在聚合反應的后移總，主要是由于反應裝置的后段問題過高所造成的。其發(fā)生原因也出自催化劑的比例，催化劑不足導致先期反應中主催化劑還原和烷基化變慢，導致其聚合過程中出現(xiàn)欠反應或欠烷基化，最終導致反應停滯和系統(tǒng)波動。

3 應對低壓溶液法聚乙烯工藝及溶解擴散問題的有效策略

①聚乙烯生產(chǎn)的過程優(yōu)及，是多重因素公共作用下的結果，相關企業(yè)在這一行為的有效革新中要從工序流程及設備、原料等諸多方面綜合考量，不可以單一強調如催化劑濃度調整等點性問題。應以反應的平穩(wěn)、安全、高效及聚乙烯成品的高品質為基礎。

②高品質的原料和高質量的設備是質量生產(chǎn)的有效前提，只有其源頭材質達到聚合級別，在平穩(wěn)的設備運行、合理的工序流程的助推下，才能保證企業(yè)聚乙烯生產(chǎn)的品牌效力。同時，在生產(chǎn)過程中，需注意設備維護和人員操作的制度監(jiān)督，確保設備和人員的最優(yōu)狀態(tài)。

③其聚合過程中的催化劑使用的總量應設定為：用最少的催化劑劑量實現(xiàn)最優(yōu)的產(chǎn)品效能生產(chǎn)。在低壓溶液法聚乙烯工藝中的實踐過程中發(fā)現(xiàn)，催化劑系統(tǒng)的動態(tài)變化對聚合物雜質量具有一定的影響，造成催化劑的反應時間并不能滿足實際的生產(chǎn)需求，且聚合曲線波動明顯，在工藝生產(chǎn)過程中可以適當?shù)丶哟蟠呋瘎┑淖⑷肓浚话阋月源笥谧罴阎禐橐?，以保障聚合反應的平穩(wěn)。

綜上所述，在低壓溶液法聚乙烯工藝及溶解擴散問題分析中發(fā)現(xiàn)，作為工藝生產(chǎn)的環(huán)節(jié)問題，國內聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)將對在低壓溶液法生產(chǎn)工藝中的源頭控制和實現(xiàn)設備和人員的優(yōu)化作為工藝提升的有效手段。但也應清晰地認識到，先進的聚乙烯先進生產(chǎn)工藝的選擇與革新才是聚乙烯生產(chǎn)行業(yè)規(guī)模發(fā)展的必然選擇，才能促進其行業(yè)在供給側改革和環(huán)保變革的雙重壓力下，實現(xiàn)其行業(yè)的良性發(fā)展。

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