高压聚乙烯树脂19G的研制与应用

2022-04-25李传明徐浩洋苗爱娜王文燕陈斯佳

炼油与化工 2022年2期

李传明，陈雷，徐浩洋，苗爱娜，王文燕，陈斯佳

（1.中国石油大庆石化公司塑料厂，黑龙江大庆 163714；2.中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心，黑龙江大庆 163714）

涂覆专用树脂具有韧性好、粘合力强、成膜均匀等特点，主要用于塑料编织袋表面涂层、纸塑复合、粘合层、薄膜复合等。目前市场上高压涂覆料以1C7A性能最佳，市场认可度最高。1C7A采用釜式高压工艺生产，反应釜内的压力、温度相近，聚合反应时间长，聚合物长链支化丰富，产品熔体强度高，涂覆性能出色［1~3］。

某石化公司高压装置采用德国伊姆豪逊专利，设计生产能力 6.0×104t/a，装置于 1986 年 7 月建成投产，是以乙烯为原料，氧气作引发剂，丙烯、丙烷、1-丁烯作分子量调整剂，采用“1 热 3 冷”4 点进料的管式法反应，最高单程转化率达32%。该套装置目前稳定生产18D、18D0，2 种产品市场口碑与需求较好，此装置还生产涂覆领域应用的18G，可满足中低端用户的涂覆需求。随着市场对淋膜涂覆专用树脂的性能需求增加，该公司针对用户需求和装置特点，在高压1套管式装置研发具有自身特点的涂覆专用树脂19G并获得成功。

1 技术研制方案

涂覆淋膜工艺是用辊筒将LDPE 熔体涂覆在基材上，关键性技术参数是缩幅和高速加工性能。管式工艺同熔指的产品用于涂层工艺时缩幅明显变大而导致不能覆盖基材。针对此问题，通过LDPE 淋膜缩幅、熔体强度与专用树脂结构关系的研究，研制设计分子构象流变行为理论模型，装置配合采用分区段多手段合力调控全脉冲压力曲线，促进分子链有效增长，优化分子量分布，提升专用树脂淋膜加工性能［4,5］。

研制初期的产品进行现场涂覆试验时，出现了缩幅较大的现象，表明长链支化度不够丰富。长链支化形成的活性链转移到聚合物上，再由自由基的链端弯到自身的主链上，把自由基转移到从生长段起第3 到第4 个碳原子上来，从而形成丰富的长链支化度。

研究发现，调高反应温度并适当降低反应压力有利于19G 提高长链支化丰富程度。较低的反应温度与压力有利于促进耦合终止，抑制歧化终止。通过控制聚合反应过程中的耦合终止与歧化终止之比，最终实现控制19G 整体的分子量分布。针对19G 的缩幅问题，对比不同批次样品对比发现，19G长链支化度增大，分子量分布变宽，涂覆时的缩幅越小［6］。

2 聚合调整措施

该公司高压 1 套装置采用“1 热 3 冷”4 股乙烯进料的形式，通过差压阀和3个冷流阀进入反应器各段参与反应。设计上2 次机打气量的13%~20%作为第1冷流点注入，17%~25%用于第2冷流点注入，22%~40%在第3 冷流点注入，冷气量总计52%~85%。冷流调整会立即影响反应温峰，冷气量会造成该注入点温度下降，大量冷气注入会造成整个温峰迅速下降。

氧气作为聚合反应的引发剂，从2次压缩机入口注入到系统中，当调整总氧量约10~15 min 后开始影响温峰，氧气注入量与反应温峰成正比。通过多次调整参数，能够有效控制反应温峰峰形，从而达到控制聚合物支化度的目的。

由于反应器各点进料的气量分配通过调整各个冷流阀开度和差压阀开度，使2 次机出口3 股气流通过2 个平衡线分流实现，单调整1 条冷流线气量会影响到另外2 股。当冷3 气量小于25%时，改变冷3 气量不会改变3 冷氧气浓度，但改变会影响1、2 冷氧气浓度。当冷流气总量大于50%且3 冷气量小于25%，改变1、2 冷气量不会影响3 冷和主流，同时1、2冷的氧气浓度可以单独变化。

因此，生产涂覆料时要调整好氧气和冷气分配比，来保证反应器的温度和峰值符合生产控制要求，确保质量稳定达标。