純凈水桶專用樹脂DMDH 6400的生產(chǎn)與應(yīng)用
摘要：闡述了某全密度聚乙烯裝置采用氣相流化床生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)4L純凈水聚乙烯薄膜專用樹脂，牌號(hào)為DMDH6400。該產(chǎn)品的熔體流動(dòng)速率（I21.6）為58~62g/10min，密度大于或等于0.958g/cm3，拉伸屈服應(yīng)力不小于21MPa，拉伸斷裂應(yīng)力不小于7MPa，斷裂標(biāo)稱應(yīng)變大于或等于350%。經(jīng)加工使用，制品的氣味試驗(yàn)、耐跌落性能、耐壓試驗(yàn)、砂眼檢測(cè)等技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相同牌號(hào)產(chǎn)品相當(dāng)。
某石化公司現(xiàn)有的全密度聚乙烯裝置，生產(chǎn)能力為250kt/a，采用美國(guó)Unipol氣相流化床聚乙烯冷凝生產(chǎn)技術(shù)，以乙烯（C2H4）為原料，H2為鏈轉(zhuǎn)移劑，異戊烷為誘導(dǎo)冷凝劑，采用漿液或干粉催化劑，能生產(chǎn)線型、中密度、高密度等3種聚乙烯產(chǎn)品。
針對(duì)用戶的需求和裝置特點(diǎn)，通過剖析和對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，自行研究并工業(yè)化生產(chǎn)了4L純凈水專用樹脂，牌號(hào)為DMDH6400。從2023年5月開始，該裝置3次工業(yè)化總計(jì)生產(chǎn)DMDH6400樹脂產(chǎn)品16個(gè)批次，產(chǎn)量總計(jì)達(dá)4513t，產(chǎn)品全部銷售，得到用戶認(rèn)可。
1生產(chǎn)過程
1.1原料規(guī)格
該企業(yè)在工業(yè)化生產(chǎn)中，生產(chǎn)DMDH6400所需原料，主要是乙烯和氫氣，原料指標(biāo)及實(shí)際值見表1。
| 原料 | 指標(biāo) | 實(shí)際值 |
| C2H4 | ||
| C2H4/% | ≥99.90 | 99.99 |
| CO/(μL·L-1) | ≤2.0 | ≤1.0 |
| CO2/(μL·L-1) | ≤2.0 | ≤1.0 |
| C3及以上組分/(μL·L-1) | ≤20.0 | ≤1.0 |
| H2 | ||
| H2/% | ≥95.0 | 99.0 |
| CO/(μL·L-1) | ≤5.0 | ≤1.0 |
| CO2/(μL·L-1) | ≤10.0 | 1.0 |
| 總S/(μg·g-1) | ≤10.0 | 5.0 |
1.2工藝路線
該裝置聚乙烯原料的聚合在氣相流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，原料乙烯等氣相反應(yīng)物通過循環(huán)氣壓縮機(jī)連續(xù)循環(huán)，循環(huán)氣流經(jīng)樹脂床，使床層流化并帶走聚合熱，通過循環(huán)氣冷卻器從循環(huán)氣中撤走反應(yīng)熱及壓縮機(jī)熱。各原料及催化劑通過注入點(diǎn)注入床層，HDPE粉料間斷地從反應(yīng)器流入2套排料系統(tǒng)，通過高壓輸送系統(tǒng)交替運(yùn)行將聚乙烯樹脂粉料送入脫氣倉(cāng)。粉料經(jīng)脫氣、加入專用添加劑、擠出造粒后，得到聚乙烯粒料產(chǎn)品。
裝置生產(chǎn)DMDH6400產(chǎn)品時(shí)，使用指定的UCAT-B315型干粉催化劑，無助催化劑，通過反應(yīng)溫度來調(diào)控產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量，控制氧氣量來控制干粉催化劑的活性，工業(yè)化生產(chǎn)中投用儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定。實(shí)際生產(chǎn)中，力求在保證高密度聚乙烯相對(duì)分子質(zhì)量分布一定的前提下，提高催化劑的共聚合性能，從而提高聚乙烯分子中的長(zhǎng)鏈支化度，使高密度聚乙烯既具有良好的加工性能又具有良好的力學(xué)性能［5］。
1.3操作條件
生產(chǎn)DMDH6400的操作條件見表2。
| 項(xiàng)目 | 操作條件 |
| 聚合反應(yīng)溫度/℃ | 98~105 |
| 聚合反應(yīng)壓力/kPa | 2400~3600 |
| 反應(yīng)器O2濃度/(μL·L-1) | （12~35）×10-3 |
| 床層料位/m | 16~20 |
| 床重/t | 115~150 |
| 表觀氣速/(m·s-1) | 0.68~0.72 |
| 催化劑活性/(kg·kg-1) | 3000~5000 |
在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，按照設(shè)計(jì)指標(biāo)，反應(yīng)器各操作參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求，各主要設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品的單耗、能耗、三劑等消耗正常。
1.4DMDH6400產(chǎn)品質(zhì)量
2023年5月20~22日，對(duì)生產(chǎn)DMDH6400過程進(jìn)行了生產(chǎn)標(biāo)定。在3d標(biāo)定期間，原輔材料質(zhì)量合格，設(shè)備運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量控制平穩(wěn)，共生產(chǎn)4批次目標(biāo)產(chǎn)品，合格率達(dá)100%。檢測(cè)結(jié)果見表3。從表3可以看出，DMDH6400產(chǎn)品的力學(xué)性能優(yōu)良，達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求。這說明聚合反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、催化劑活性等工藝條件設(shè)計(jì)和控制合理，DMDH6400樹脂與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)。
2應(yīng)用情況
2023年8月21~23日，在杭州建德農(nóng)夫山泉工廠，經(jīng)過連續(xù)3d加工應(yīng)用，從4L純凈水的加工成型性看，7批DMDH6400滿足用戶現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，成型率在90%以上；此外較終制品氣味試驗(yàn)、耐跌落性能、耐壓試驗(yàn)、砂眼檢測(cè)等指標(biāo)分析結(jié)果均滿足要求。
| 項(xiàng)目 | DMDH 6400 設(shè)計(jì)指標(biāo) | DMDH6400 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) | 國(guó)外同類產(chǎn) 品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) |
| 密度/(g·cm-3) | ≥0.958 | 0.961 | 0.961 |
| M/(Fg·R((1201m.6ink)-g1)) | 58~62 | 60 | 58 |
| /M(gF·R(1(20.m6ink)g-1)) | - | 0.77 | 0.70 |
| 拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變/% | ≥350 | 591 | 540 |
| 拉伸屈服應(yīng)力/MPa | ≥21.0 | 29.4 | 27.0 |
| 拉伸斷裂應(yīng)力/MPa | ≥7 | 15.7 | 15.0 |
| 黑粒/(個(gè)·kg-1) | 0 | 0 | 0 |
| 色粒/(個(gè)·kg-1) | ≤10 | 0 | 0 |
3結(jié)束語(yǔ)
（1）經(jīng)3次工業(yè)化生產(chǎn)，所確定的4L純凈水專用樹脂DMDH6400的生產(chǎn)工藝路線、操作條件可靠，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工業(yè)化生產(chǎn)。
（2）經(jīng)杭州建德農(nóng)夫山泉工廠加工使用，4L純凈水制品的加工性、氣味試驗(yàn)、耐跌落性能、耐壓試驗(yàn)、砂眼檢測(cè)等技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相同牌號(hào)產(chǎn)品相當(dāng)。
