气相法聚乙烯超冷凝工艺的开发

冉阳 徐志强 才宝磊（中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司 抚顺 113004）

气相法聚乙烯流化床冷凝工艺是八十年代初期出现聚乙烯生产技术，它的出现一起了世界各大化学公司的关注。气相法聚乙烯流化床冷凝工艺是一项非常有前景的聚乙烯生产工艺，具有工艺简单、投资低、操作灵活、产品范围广等众多优势。随着气相法聚乙烯流化床冷凝工艺的进一步发展，超冷凝工艺的出现解决了许多传统冷凝工艺中存在的难题，更好的提高了聚乙烯的生产能力，创造了更多的经济价值。本文就气相法聚乙烯冷凝工艺原理及对聚乙烯生产技术产生的影响进行了概述，并且对气相法聚乙烯超冷凝工艺的开发进行了综述，希望对该工艺的进一步研究发展有一定的参考价值。

一、气相法聚乙烯冷凝工艺的原理及对聚乙烯生产技术的影响

气相法聚乙烯冷凝工艺主要是指流化床反应器内的聚合热通过流化气体吸收升温显热和冷凝液体吸收蒸发潜热而达到平衡，从而提高反应器内单位时间、单位体积的聚乙烯产量的工艺。这里的冷凝液一般为共聚用的α-烯烃和/或惰性饱和烃类物质。如果在循环气中添加惰性冷凝组分，就属于诱导冷凝模式，常见的惰性冷凝成分有正戊烷、异戊烷、己烷等饱和烃。加入冷凝介质之后，能够改变循环气的露点，使得露点介于反应器温度和反应器入口温度之间，与反应温度保持一定的温差以提供传热推动力。冷凝工艺的出现为聚乙烯的生产技术产生了很重要的影响，它不仅提高了流化床反应器的时空收率并且增加了气相法工艺对各种类型催化剂和共聚单体的适应能力，从而提高生产的柔性。与此同时，冷凝工艺还能够显著的降低气相流化床工艺的静电效应，从而提高操作的稳定性。

二、气相法聚乙烯超冷凝工艺

1.Univation超冷凝技术

Univation（UCC）冷凝态工艺中要求的冷凝液量比较低，主要是因为如果冷凝液过多就会影响流化质量，并且导致导流器堵塞。为了解决冷凝液含量限制的问题，美国的Exxon公司在传统的UCC冷凝工艺基础上开发了超冷凝技术（SCM）。通过在循环气抓奶哥加入高浓度的惰性冷凝介质，提高冷凝液的含量，其含量能够达到15%-50%，生产能力能够提高2.5倍以上。在流化床带液操作的过程中，一定要保证冷凝使流化床的稳定性，利用分布板的气体射流将液固相互作用过程中形成的颗粒团聚进行破裂，并且保证进入床层的冷凝液量小于分布板区的液体蒸发能力。另外，如果冷凝液量过低，床内的热量会使泠凝液全部蒸发，如果冷凝液量较高，就会使床层蒸发能力不足，从而导致局部淤积，颗粒结块以及流化质量恶化等现象。因此，经过反复的实践与研究指出，流化密度和树脂沉积密度之比不小于0.59是流化床稳定操作的关键，该操作能够将流化床反应器的时空收率提高3倍以上，使循环气中冷凝液含量最高达到百分之五十。之后，随着UCC公司与Exxon公司共同成立Univatin合资公司之后，将冷凝与超冷凝工艺进行完美的结合，并且融合茂金属催化剂技术专利，从而打造了Univation技术。

2.BP超冷凝技术

BP超冷凝技术是BP公司研发的气相法聚乙烯生产技术，与UCC和Exxon超冷凝技术存在许多的差异。BP超冷凝技术主要是利用气液分离的方法和设备将循环气中的冷凝液分离和富集，之后冷凝液从分布板的上面或者出料口之上直接喷入到流化床反应器当中。BP超冷凝技术存在很多的有点。首先，它将从循环流股中分离出来的液相流股单独的引入到流化床当中，不仅在一定程度上提高了进入流化床反应器的冷凝液的含量，同时还显著的提高了时空效率，并且利用精确的测量手段能够有效的控制进入流化床的液体量。可见，BP超冷凝技术能够加强对冷却过程的控制和冷凝液进入流化床的调节。其次，BP超冷凝工艺中，液相不需要悬浮在气流当中通过气流引入到流化床反应器当中，因此就扩大了冷凝液进入流化床的量的控制范围，也就能够通过改进对共聚单体或者惰性组分的添加速率控制和调节树脂产品的密度和反应器的时空产率。再次，在BP超冷凝工艺中，被分离的液体进入反应器之前会利用适当的冷却手段进行冷却，这样就比单纯依靠液体蒸发转移热量效果更好，也可以使树脂的产率得到很大的提高，同时还能够减缓存于液体中的催化剂或者预聚物在进入反应器之前的聚合趋势。最后，BP超冷凝工艺中通过喷嘴结构设计、液体喷入流化床反应器的位置和方式的调节，能够保证冷凝液在床层中获得更好的渗透度和分散度，从而提高聚乙烯的生产效率和产品质量。

结束语

目前，我国主要的聚乙烯生产工艺就是气相法聚乙烯流化床工艺，但是由于各种技术限制，如果想要实现超冷凝工艺，还需要进行许多必要的技术改造。在今后的开发与研究过程中，将超冷凝技术与新型高效催化剂技术相结合是非常重要的发展方向，势必会极大的推动聚乙烯工业和新一代单活性中心催化剂的发展，为聚乙烯生产企业带来更多的经济效益和社会效益。

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