Unipol气相法聚乙烯工艺的分析与思考

2019年7月| 2131.3 流程Unipol 工艺通常由催化剂配制部分、原料精制部分、化工反应部分、颗粒制作部分以及风送部分组成。

在工艺运行前，应当将PE 粉料，在实践中常常被称作种子床，将其投入到反应器中，确保到达一定的料位。

循环流化设备能够在压力作用下启动，之后流化PE 粉料，大概在89℃时进行基于PE 粉料的脱水处理。

脱水结束后，再通过催化剂配制部分将催化剂投入到反应器中，然后将乙烯循环气体加入到流化反应器中，同时依据化工生产要求构建其基于各个组成部分的反应目标。

流化床主要管理控制出料，所形成的铬系产品从反应设备口排出并直接投入出料罐中，未能进行充分反应的乙烯等循环气体通过过滤器进入到气体回收系统，确保整个流程的闭环生产，该工艺高效、便捷、易操作，且具有经济效益与环境效益。

工艺运行流程包括以下管控细节：在反应压力方面，乙烯进料环节应当重点管控反应压力，Unipol 气相法下的乙烯在催化剂影响下反应出固态PE 之后，反应器压力减弱，设备控制系统应当自动补入乙烯增加压力，进而确保压力平衡。

在反应温度方面，循环气体冷却装置是控制反应温度的关键，冷却器中含有冷却水，由于气相聚合产生的热量若有残余，冷却器能够将残余热量带入循环反应器，进而确保装置处于恒温状态，正常状态下，要求流化床反应压力是2.1MPa ，温度不能超过树脂黏结温度[2]。

2 关于Unipol气相法聚乙烯工艺的分析与思考2.1 以蒲洁能化公司为例解析Unipol装置现状Unipol 气相法聚乙烯工艺虽然具有成本低、耗能低等优势，但在单程转化、牌号转换用料以及原料纯度方面有较高要求，且较容易出现结块情况。

蒲洁能化公司经过对生产实践的研究，针对Unipol 装置进行了优化与改良，降低了能耗，提升产品质量。

具体而言，有以下四个方面：(1)通过分析流化床反应器出现硬块、熔床问题的原因，明确其主要成因是由于催化剂、原料杂质、共聚单体浓度、料位高低等控制、操作不当所致，应当制定相应的操作流程，确保职工严格依照流程进行操作。

(2)通过分析树脂类产品质量降低的根源，明确在造粒环节，应当确保装置的密封性，避免其与空气接触，同时要保证制剂的正常增加。

在制造颗粒前，应当注重脱去树脂产品中含有的催化剂等物质，进而提升产品质量，消除鱼眼。

(3)通过研究工艺的基础设计、设备运行中产生的数据，0 引言Unipol 气相法聚乙烯工艺具有成本低、操作简单、流程短、产品牌号便于切换等优势。

该工艺发明于美国Uinvation 公司，是目前国际社会应用价值最高的两大气相法之一，该工艺运行以应用乙烯循环气体为主，结合使用催化剂等试剂，能够生产出聚乙烯产品，我国境内有许多生产公司引进了该工艺。

1 Unipol工艺概述1.1 含义Unipol 工艺核心是指，在流化床反应装置内，精制后的乙烯与共聚单体经由具有高度动态化的催化剂的作用而发生的反应。

美国联合碳化物公司，即UCC 公司在1968年发明了原始基于Unipol 工艺的生产装置。

UCC 在1970年又对其进行了进一步改进。

20世纪80年代以来实现了在相同反应器中不同密度PE 的生产，例如，低密度、中密度与高密度树脂等。

该技术研发成功的关键在于工艺技术与催化剂的改良。

1.2 特点Unipol 工艺是高活性催化剂和气相法相整合后的工艺，Unipol 具有操作简单、对操作环境要求不高、工艺流程简洁的特点。

气相单体只需要一步反应就能够转化为干燥动态化的固体颗粒状聚合物质，而不用再次分离、提纯以及回收等，且该工艺不会产生垃圾物质，有益于环境保护。

因此，鉴于该技术的诸多优势，我国石油化工业对其十分青睐，并不断研究发展其应用之路，现阶段，我国境内气相法LLDPE 装置多为Unipol 工艺。

Unipol 工艺发挥作用的关键是其必须具备流化床反应设备、循环气体压缩设备等组成部分。

该工艺运行的重要特点是反应气体循环，主要循环气体是乙烯、氢气、氮气等惰性气体，流化床进行反应依赖于这些气体产生的流化以及传热介质，而经由反应所产生的固体颗粒物质也离不开这些气体的作用。

例如，乙烯气体在经过反应器的过程中流化PE 颗粒的同时部分乙烯发生了聚合，聚合转化率约为1%到2%。

循环气体的流动顺序依次为反应器、循环气体压缩机、循环气体冷却器、重回反应器。

即是说，经过精制的乙烯从流化循环系统进入气相聚合系统。

催化剂加料仪器将催化剂直接投入流化床反应设备中，经由反应产生的固体颗粒物从流化床反应设备出料口产出，能够确保Unipol 工艺稳定运行，同时保障流化床料位稳定。

从流化床反应设备中排出的颗粒物质质量优良、颗粒均匀，能够直接进行使用，有利于降低加工、处理成本，提高企业经济效益[1]。

Unipol 气相法聚乙烯工艺的分析与思考魏莎 杨榕(蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西 渭南 715500)摘要：改良与更新石油化工企业生产装置有利于提高企业经济效益，促进其长久健康发展。

文章从含义、特点、流程角度分析了Unipol 气相法聚乙烯工艺，同时从装置改良、干粉催化剂应用、铬系产品生产三方面对提高Unipol 工艺技术，进行科学有效操作，改良产品质量进行了思考。

关键词：Unipol 工艺；聚乙烯；气相法；催化剂工艺管控214 | 2019年7月具体而言，在种子床方面，在Unipol气相法聚乙烯工艺作用下生产铬系产品应当首先确保设备可用、适宜，工作人员应当清洁设备，并进行检测。

铬系催化剂对杂质具有较高的敏感性，例如，水、氧等，因此，在生产铬系产品之前应当确保水、氧等状态适宜。

Unipol气相法聚乙烯工艺下的原料精制系统涵盖乙烯、氮气、共聚单体、异戊烷等杂质，这不仅会对催化剂活性产生不利影响，还会影响流化床设备的平衡性，容易使电量集聚，导致干粉结块，严重的话甚至会致使反应器停工。

基于此，为了保障铬系产品顺利生产，应当调试好原料精制设备。

应用干粉铬系催化剂生产前，应当针对流化床床层高度进行调试，确保其高于直筒段，在装填种子床过程中可以考虑增加装填量，同时在生产前期加强对出料系统的管控，使其处于正常范围内。

铬系牌号生产过程中，想要控制产品熔融指数需要适当注入氧气，同时对循环系统中的干粉加以失活，防止其在分布板中持续反应，堵塞设备，影响设备运行。

在注入氧气时应当合理控制注入量，若其过大，则容易降低干粉活性，若注入过少，容易产生过多的渡料，不利于提高铬系产品熔融指数。

在开车程序方面，构建气相，参照铬系牌号产品生产工艺管控参数，准确计算出乙烯、氢气注入量，在生产前期，循环反应器中氮气的浓度可能较高，此时应当应用乙烯中和氮气，在这一环节，可以针对乙烯进行分压，当压力值到达80%时，加入干粉，当出现反应现象时注入氢气。

在反应开始后，应当关注循环反应器内部温度，若循环反应器入口温度降低，则说明正在发生反应，此时应当缓慢提高温度，即是说，根据反应器内部温度情况及时添加原料，确保气相稳定。

在反应平稳后，工作人员应当在铬系产品达标前针对树脂进行分析，PDS中控指数与密度均每小时一次，尽量缩短产品质量合格时间。

总之，铬系产品质量受到多种因素影响，各种因素相互间又存在制约关系，例如，温度、乙烯分压、种子床等。

想要提高铬系产品质量与产量，必须重视共同提升各种工艺参数[4]。

3 结语总而言之，Unipol气相法聚乙烯工艺具有广泛的应用前景，想要谋求该技术的新发展应当立足于其核心，即流化床反应与催化剂应用。

目前，我国许多石油化工企业引进该工艺，并针对该技术不断进行改进与完善，通过提高工艺运行效率等方法，探索开发附加产品，通过提高产品附加值，促进企业进一步发展。

参考文献：[1]王涛.Unipol聚乙烯工艺BMC-200双峰催化剂的应用研究[J].当代化工研究，2018 (11): 133-135.[2]郑多全，樊志锋.Unipol聚乙烯排放气回收工艺分析对比[J].化工管理，2018 (23): 205-206.[3]王雷雷，王新慧.关于Unipol气相法聚乙烯工艺的几点思考[J].化工设计通讯，2016, 42(09): 63, 76.[4]杨继才.浅谈Unipol聚乙烯结块原因及控制措施[J].化工管理，2016 (11): 231.流化反应器散热性能以及装置终止的安全性与可靠性等因素，对装置进行优化改造，提高装置生产能力，进而提升企业经济效益。

(4)通过分析挤压造粒出现拖尾料的原因，明确因挤压机切刀与模板对中不好、切刀转速与刀压不匹配、切粒水温过高等，应当通过重新对中，清理切刀与模板积料，缓慢增大刀压，调节水温等措施消除产品拖尾状况。

2.2 干粉催化剂精制技术分析与应用思考催化剂对于应用Unipol工艺后企业的生产能力具有重要影响，干粉催化剂是目前应用最为普遍的催化制剂，因此，为了提升其应用效率，有必要分析与思考干粉催化剂的应用技术与发展。

具体分析如下，M催化剂能够产出全密度聚乙烯，物质分子量分布相对较窄，产出的薄膜力学与光学能优良，因此，M催化剂投入市场后便被各大企业广泛应用。

新时期，我国市场中，各个行业均处于高速发展状态下，流化床工艺技术也在不断改良与优化，随着工艺的提高对树脂产品性能也提出了更高的要求，且M催化剂也渐渐显现出了其缺点。

主要表现在下述几方面：(1)M催化剂活性组分经由浸渍附着于载体上，若其在载体上的不能够均匀分布，则会导致催化剂精制环节重复性减弱，进而会影响聚合物颗粒形态及其分布，同时导致细粉含量升高。

(2)树脂产品含有过量的低聚物，这不利于树脂的应用与加工。

(3)聚合时，催化剂初期活性高，容易出现热点，导致出现硬块问题，这同样于生产不利。

(4)在操作冷凝系统过程中，流化床层因为转换效率高，树脂停留过程缩减，会减弱M催化剂活性，该问题体现在产品中则为，产品中含有大量催化剂残留物导致产品透明度不高，难以满足用户需求。

BCG-IV催化剂相比于M催化剂，在载体方面二者具有明显差异，BCG-IV催化剂将硅胶当作载体，大幅度提高了催化剂活性，同时改善了Unipol工艺的共聚性能，极大地弥补了M催化剂的不足。

应用BCG-IV催化剂有利于控制装置温度，在生产低密度聚乙烯时尤其适宜。

在应用Unipol设备时采用BCG-IV 催化剂，冷凝操作阶段，催化剂加料状态平稳，活性同样处于一个较高的水平上。

使用BCG-IV干粉催化剂其生产的产品各方面性能均较高[3]。

2.3 改良生产干粉铬系产品工艺的分析与思考从前文可知Unipol气相法聚乙烯工艺是综合应用催化剂与气相流化床的一种工艺，其操作环境缓和、操作较为简单。

在化学反应作用下，气相单体形成干燥动态的固体颗粒状聚合物，且其具有节约资源、保护环境等优势，得到了人们的普遍关注，发展十分迅速。

就目前我国气相法装置而言，多数采用Unipol工艺，保障设备正常运行的关键是循环气体压缩设备与流化床反应装置。