郭云亮，池 亮，劉愛民，李連鵬

(中國石油吉林石化公司 乙烯廠，吉林 吉林 132022)

聚乙烯(PE)具有優(yōu)良的加工性能、耐低溫性、耐化學腐蝕性以及化學穩(wěn)定好等優(yōu)點，廣泛地應用于農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石化行業(yè)和漁業(yè)等領(lǐng)域。聚乙烯是合成樹脂中應用最廣泛的品種，其生產(chǎn)能力長期居各塑料品種的第一位，在中國聚乙烯的消費結(jié)構(gòu)主要包括薄膜、注塑制品、中空制品以及管材等。

聚乙烯樹脂主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和一些特殊性能的產(chǎn)品。從聚合工藝來講，聚乙烯的主要生產(chǎn)工藝有氣相法的Unipol工藝，Innovene G工藝，Spherilene工藝和Borealis工藝等，溶液法的Sclairtech工藝和Dowlex工藝；淤漿法的Hostalen工藝，Chevron Phillips環(huán)管工藝，CX工藝以及Innovene S工藝等[1-5]。其中Hostalen淤漿工藝主要用來生產(chǎn)HDPE產(chǎn)品，由于其生產(chǎn)的產(chǎn)品具有出眾的機械性能和加工性能等優(yōu)點，在國內(nèi)市場上的認可度相對較高，越來越多的石化企業(yè)引進了Hostalen淤漿生產(chǎn)裝置，以滿足國內(nèi)用戶的需求。

1 Hostalen低壓淤漿工藝介紹

20世紀60年代中期，德國Hoechst公司開發(fā)了Hostalen聚乙烯工藝，目前該工藝為利安德巴塞爾工業(yè)公司(LyondellBasell)所有。Hostalen淤漿聚合工藝采用兩臺攪拌釜式反應器進行并聯(lián)或串聯(lián)聚合(見圖1)，定制生產(chǎn)出高附加值的聚乙烯產(chǎn)品。Hostalen技術(shù)最突出特點是把最終產(chǎn)品的性能與聚合工藝過程完美地結(jié)合，該工藝可制備具有雙峰分子量分布并且在高分子量PE鏈上具有高含量共聚單體的HDPE產(chǎn)品[6-7]。

圖1 Hostalen聚合工藝流程

Hostalen工藝高密度聚乙烯裝置由原料精制、聚合單元、粉料處理及輸送、己烷精餾與回收、己烷儲存與烷基鋁稀釋、擠壓造粒、產(chǎn)品摻混及輸送、夾套水、冷凍及公用工程等單元組成。聚合反應以乙烯為原料、1-丁烯為共聚單體、氫氣為分子量調(diào)節(jié)劑、己烷為分散劑。

2 Hostalen低壓淤漿工藝產(chǎn)品介紹

Hostalen工藝高密度聚乙烯裝置可生產(chǎn)高強度薄膜料、壓力管道材料、吹塑和注塑料、拉絲料、瓶蓋料等高性能產(chǎn)品。高密度聚乙烯樹脂具有良好的耐熱性、耐寒性、化學穩(wěn)定性，還具有較高的剛性和韌性，且機械強度好。可采用注射、擠出、吹塑和旋轉(zhuǎn)成型等方法成型塑料制品[8-10]。

3 協(xié)議品產(chǎn)生過程

化工產(chǎn)品根據(jù)所執(zhí)行的產(chǎn)品標準的規(guī)定，其質(zhì)量等級可分為優(yōu)級(等)品、一級(等)品、合格品；質(zhì)量不符合產(chǎn)品標準的化工產(chǎn)品，根據(jù)使用價值的不同，可分為協(xié)議品、過渡料和劣質(zhì)品。

協(xié)議品指的是非關(guān)鍵項目指標不合格但具有較高使用價值的不合格品，在化工銷售企業(yè)與用戶達成一致意見，簽訂定向銷售協(xié)議的情況下進行產(chǎn)品降級出廠銷售，一般協(xié)議品的價格低于合格品價格。因此，降低協(xié)議品比例可以提高裝置競爭力，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

協(xié)議品的產(chǎn)生主要因裝置運行波動造成，比較典型的有以下五方面。一是原料質(zhì)量波動，二是操作調(diào)整不及時，三是設(shè)備設(shè)施故障，四是各單元崗位間信息溝通不及時，五是添加劑問題。

4 降低協(xié)議品量的方法

(1)穩(wěn)定控制聚合反應單元，加強產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。聚合反應過程是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的決定性環(huán)節(jié)，在實際操作過程中要依據(jù)中間過程分析結(jié)果，維持反應器內(nèi)穩(wěn)定的氫氣乙烯比和丁烯乙烯比，減少粉料熔融指數(shù)和密度的波動，以保證良好且穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量(Hostalen低壓淤漿工藝中，熔融指數(shù)通過調(diào)節(jié)氫氣用量或催化劑用量控制氫氣乙烯比來實現(xiàn)，密度通過調(diào)節(jié)丁烯用量實現(xiàn))，摸索建立反應參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對應關(guān)系，依據(jù)此關(guān)系對運行參數(shù)進行必要的優(yōu)化調(diào)整，縮小參數(shù)波動范圍，防止產(chǎn)品質(zhì)量超標。

氫氣終止聚合反應，調(diào)控聚合物產(chǎn)品分子量。理論上，氫氣和乙烯單體的比率越高，聚合反應越易終止，反應器內(nèi)獲得聚合物的分子量越低，相應的熔融指數(shù)越高。經(jīng)過一段時間的收集，第一反應器氫氣乙烯比和熔融指數(shù)數(shù)據(jù)見表1。其中，氫氣乙烯比數(shù)據(jù)依據(jù)反應器在線分析中氫氣分壓和乙烯分壓的比值計算得出；熔融指數(shù)為反應器淤漿樣品，利用GB/T 3682.1—2018分析方法進行表征，條件為190 ℃、5 kg。

表1 第一反應器(R1)參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對應關(guān)系

依據(jù)表1數(shù)據(jù)，獲得圖2。從中較為直觀看出隨著氫氣乙烯比的增加，淤漿聚合物的熔融指數(shù)越高，與理論一致。此外，對于串聯(lián)模式，氫氣閃蒸罐壓力越高，第二反應器中氫氣濃度越高，鏈終止反應越容易，分子量越低，熔融指數(shù)越高。

P氫氣/P乙烯圖2 第一反應器(R1)參數(shù)與中控分析數(shù)據(jù)對應關(guān)系

(2)借鑒以往事故事件處理經(jīng)驗，完善應急預案，提高崗位員工應急水平。通過事故事件及應急處置培訓提高班組崗位員工應急處置能力，避免或減少裝置生產(chǎn)波動次數(shù)，降低協(xié)議品產(chǎn)生。

日常培訓中要明確產(chǎn)品質(zhì)量控制要求及原料質(zhì)量出現(xiàn)異常時的處理思路。讓各級管理人員、技術(shù)人員以及班組操作人員熟知崗位職責，清楚裝置波動(事故)狀態(tài)下，參數(shù)調(diào)整的方向和重要程度。

(3)加強關(guān)鍵設(shè)備及重要機組狀態(tài)監(jiān)測，提高機電儀專業(yè)日常維護水平，做好重要設(shè)備備品備件管理，推行預知性檢修，減少機電儀故障造成裝置波動等原因產(chǎn)生協(xié)議品。

反應器攪拌槳、淤漿泵、離心機、粉料輸送風機、造粒機組等關(guān)鍵設(shè)備，要建立特保特護制度，指派專人定期巡檢。

(4)優(yōu)化己烷精制系統(tǒng)和丁烯回收系統(tǒng)運行方式。己烷是聚合反應的分散劑、丁烯為共聚單體，其質(zhì)量的好壞，對產(chǎn)品質(zhì)量影響同樣較大。

己烷精制系統(tǒng)主要工藝流程見圖3，應嚴格控制己烷蒸汽加熱量等工藝參數(shù)保證己烷精餾塔對輕組分的脫除效果，使己烷中的不飽和烴達到要求。

圖3 己烷精制系統(tǒng)主要工藝流程

加強對己烷及回收丁烯水含量監(jiān)控，強化對己烷蒸發(fā)器殼程壓力、精餾塔液位、回收丁烯洗滌塔底溫等重點部位監(jiān)控，保證己烷和回收丁烯質(zhì)量穩(wěn)定，主要工藝參數(shù)控制范圍見表2。

表2 己烷精制系統(tǒng)主要參數(shù)控制范圍

(5)加強各崗位之間的信息溝通，通過平穩(wěn)生產(chǎn)運行來減少產(chǎn)品質(zhì)量波動。重點監(jiān)控己烷、回收丁烯中水含量，合理安排固定床(塔)切換周期，一般分子篩吸附塔不超過1個月，保證雜質(zhì)脫除效果。

回收丁烯系統(tǒng)盡量長周期引入聚合反應，生產(chǎn)穩(wěn)定情況下避免回收丁烯切除。如由于生產(chǎn)調(diào)整要求切除回收丁烯，應及時上提純丁烯量保證熔融指數(shù)和密度合格，引入回收丁烯前反應崗位與回收崗位做好溝通，引入回收丁烯時要及時下調(diào)純丁烯量保證指數(shù)和密度合格。

(6)加強造粒系統(tǒng)控制，避免粒料拖尾。造粒機組開停車時，模板一定要清理干凈(尤其是開車切粒機合車前)，及時調(diào)整進刀壓力、切粒機轉(zhuǎn)速、顆粒水水溫等參數(shù)。依據(jù)切粒模板使用情況，定期更換模板；停車時，務必檢查切刀是否鋒利，及時調(diào)整切刀與模板的配合間隙。

(7)消除造粒色粒問題。造粒色粒通常在造粒開停車階段產(chǎn)生，尤其在更換模板或切刀后極易產(chǎn)生色粒，如模板填充不完全或填充時間過短。為避免色粒混入成品倉應采取以下措施。一是每次更換造粒模板后，務必保證模板填充完全，將模板內(nèi)雜質(zhì)完全置換，待經(jīng)模板后的樹脂顏色恢復正常方可進行合車；二是做好日常粒子檢查，發(fā)現(xiàn)黑色粒子，立即切入不合格倉，避免不合格料混入成品倉；三是平穩(wěn)控制熔融泵波動，保持樹脂對混煉機螺桿的支撐和潤滑。防止因壓力大幅波動，造成混煉機腔體內(nèi)盲區(qū)碳化物受壓力波動影響脫落，然后混入熔融樹脂并造粒，生成黑色粒子；四是根據(jù)造粒停、開車間隔時間，保證好開車初期粒子送入不合格品倉的時間，防止開車初期由于置換不徹底，造成零星黑色粒子混入成品倉，引起產(chǎn)品質(zhì)量問題。

(8)加強與銷售公司以及下游客戶的交流聯(lián)系，通過定期走訪或從銷售公司處了解下游客戶加工使用情況，依據(jù)反饋意見進行工藝優(yōu)化調(diào)整，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品質(zhì)量投訴，減少裝置協(xié)議品的產(chǎn)生。

5 總 結(jié)

生產(chǎn)裝置協(xié)議品的大量產(chǎn)生，既影響企業(yè)經(jīng)濟效益，又影響品牌形象。全面分析協(xié)議品產(chǎn)生原因，通過優(yōu)化工藝過程控制，可以從根本上降低裝置協(xié)議品產(chǎn)生量。對于Hostalen裝置，加強產(chǎn)品質(zhì)量的控制，要從全方位、多角度去優(yōu)化控制，不僅關(guān)注聚合反應參數(shù)，還要關(guān)注己烷精制、丁烯回收、風送造粒等系統(tǒng)的運行情況。此外淤漿泵、離心機、造粒機組等關(guān)鍵設(shè)備要重點監(jiān)控，避免設(shè)備故障引起的產(chǎn)品質(zhì)量波動。不斷提高技術(shù)和操作人員的應急水平，同樣有助于減少裝置波動次數(shù)，降低裝置協(xié)議品產(chǎn)生量。