氢调法生产高熔指抗冲聚丙烯过程控制

氢调法生产高熔指抗冲聚丙烯过程控制
通过氢调法生产的高熔融指数（MFR）抗冲聚丙烯共聚产品K9928H，因其流动性好，加工性能优异，抗冲击性能尤为突出。

因此被广泛用于洗衣机部件生产，可谓是洗衣机塑料原材料的佼佼者。

相比传统依靠加入过氧化物使聚丙烯发生部分降解得到高融指抗冲产品，通过氢调法生产高MFR抗冲产品，具有更好的产品性能且产品无过氧化物残留气味，同时还能部分降低产品的生产成本，提高产品的竞争力，为企业带来更大经济效益。

本文结合聚丙烯装置由均聚产品S1003连续转产高MFR抗冲产品K9928H的生产过程，论述了氢调法生产高MFR 抗冲共聚产品K9928H的主要步骤及控制要点。

标签：氢调；高熔指；控制
由于抗冲聚丙烯产品具有良好的刚性与韧性，因此被广泛应用于家电、汽车等行业。

随着聚丙烯制品形状不断薄壁化、复杂化，对聚丙烯的流动性的要求也越来越高，这就需要聚丙烯产品具有很高的熔融指数（MFR）。

生产高MFR抗冲聚丙烯产品的方法通常有两种：一种是氢调法，即采用先进的催化剂体系，严格控制聚合工艺，用氢气作为分子量调节剂来大幅提高产品的MFR；另一种是降解法，即采用过氧化物对聚丙烯进行降解处理来提高聚丙烯的MFR。

降解法由于生产工艺简单，容易实现不同牌号产品间的转换，因此得到了较为广泛的应用，但由于过氧化物的分散不均和残留会导致产品的MFR稳定性差并伴有刺激性气味，产品的应用范围受到较大限制。

与降解法产品相比，氢调法获得的高MFR产品，分子量分布较宽，产品的刚性和韧性较高[1]。

因此，采用氢调法生产高MFR聚丙烯产品越来越受到人们的青睐。

本文结合聚丙烯装置采用氢调法由均聚产品S1003连续转产高MFR抗冲产品K9928H的生产过程，论述了氢调法生产高MFR抗冲共聚产品K9928H的主要步骤及控制要点。

1 生产前准备
本文应用INEOS气相聚丙烯技术[2]，使用氢调法由聚丙烯均聚产品S1003连续转产高MFR抗冲产品K9928H，实现在装置不停工情况下连续转产。

因装置是不停工的情况下连续转产，而且转产前后两种聚丙烯产品的主要参数在指标上存在较大差异，主要体现在产品的MFR以及总乙烯含量（TOTC2=）上。

聚丙烯均聚产品S1003的熔融指数范围为 2.3～3.7g/10min，而聚丙烯抗冲产品K9928H的熔融指数在21～35g/10min。

同时聚丙烯K9928H属于抗冲产品，在生产过程中还需要加入乙烯，使产品的乙烯含量达到9.5～11.5%。

因此，从均聚S1003转产抗冲K9928H的主要控制难点在于熔融指数以及乙烯含量的控制，原因在于两种产品的熔融指数以及乙烯含量相差很大，抗冲K9928H的熔融指数很高，约为均聚S1003熔融指数的10倍。

此时单纯依靠加入大量氢气将产品熔融指数提高10倍将会相当困难。

因此，生产K9928H过程
中，需要对改性剂类型进行更换，由生产均聚S1003生产过程中采用的改性剂DIBDMS改为氢调性能更好的改性剂NPTOES。

为了确保转产过程平稳进行，在生产抗冲产品K9928H前需将K9928H产品所需的添加剂及其其它助劑准备到位，换热器E2006及E2506换热效果正常，防止在转产过程中因换热差导致反应器压力失控。

2 转产调整过程及控制要点
2.1 更换改性剂
通过比较两种改性剂DIBDMS以及NPTEOS发现，DIBDMS在聚合系统中比NPTEOS更占优势，对聚合反应影响更大。

为了削弱DIBDMS的影响，使NPTEOS在更短时间内对聚合反应起作用。

在转产前3小时，将顶部分离罐S2001以及S2501的液位降低至20%以降低整个反应系统中DIBDMS的含量。

在转产前2小时，将改性剂由DIBDMS更换为NPTOES，为了提高NPTOES对原有改性剂DIBDMS的置换速率，可逐渐提高改性剂泵的转速及泵的冲程，直至转速达到100%，使NPTEOS以最大量进入反应器系统。

当最大量将NPTEOS注入反应器1小时后，此时NPTEOS对系统中DIBDMS 的置换基本完成。

这时可以调节铝硅比（Al/Si）设定至预期值，逐步降低NPTEOS 进料至计算流量后将硅烷进料投串级控制。

2.2 反应器建立氢气浓度
反应器系统中的氢气浓度对产品的MFR尤为重要，氢气浓度建立的快慢以及氢气浓度的大小将直接决定转产的快慢以及转产中产出过渡料的数量。

当NPTEOS注入反应器2小时后，开始提高第一反应器（R2001）的氢气进料量，逐步将氢气丙烯比（H2/C3=）调至目标值。

随着氢气加入时间的延长，R2001中的H2/C3=逐渐增大，并逐步接近目标浓度。

对H2/C3=的调节需要先快后慢，当H2/C3=接近目标浓度时需要及时降低氢气的加入量，防止氢气浓度过高。

随着H2/C3=的增加，催化剂活性将会有所提高，尤其是从低MFR向高MFR产品过渡时。

因此，当装置运行负荷很高时，可以根据需要逐步降低催化剂的加入量以维持转产过程中负荷稳定，使最终的产率达到目标平衡产率。

当R2001氢气进料达30分钟时，根据需要调节第二反应器（R2501）的H2进料，使R2501的H2/C3=维持在目标浓度左右。

在调节两个反应器H2/C3=比过程中，如果实际H2/C3=比目标值高，则可保持H2进料阀暂时关闭，利用反应逐步消耗过量的H2，从而降低H2/C3=。

如果实际H2/C3=比目标值低，则可向反应器中加入H2。

以此来维持整个反应系统中H2/C3=的稳定。

2.3 反应器建立乙烯浓度
R2001氢气进料45分钟后，R2501可以逐步建立乙烯浓度。

以10kg/h向R2501注入氮氧活性控制剂，将第二反应器R2501的产率快速降至1t/h以内。

当R2501的产率降至1t/h以下后，10分钟内将乙烯流量提至目标值向S2501加
入乙烯，直至乙烯丙烯比（C2=/C3=）达到25%左右。

由于乙烯的冷凝温度比丙烯低，向S2501快速引入乙烯会使第二反应器系统压力快速升高。

此时，需要密切监控R2501的压力，E2506循环水流量及循环水回流阀开度，必要时对压力进行手动干预，使R2501压力稳定，避免由于压力波动造成聚合反应波动。

随着大量乙烯的加入，R2501的C2=/C3=迅速升高，当R2501的C2=/C3=达到25%时，将乙烯进料量降低，避免由于乙烯加入量过量造成R2501的C2=/C3=过高，通过对乙烯加入量进行逐步调整，使C2=/C3=最终控制在32%左右。

当R2501 C2=/C3=达到32%且变化趋于稳定后将乙烯进料量与C2=/C3=投串级控制。

当R2501的C2=/C3=接近25%时，可以逐步恢复S2501的液位，将液位控制在35%。

与此同时，慢慢减少氧氮活性控制剂的加入量，从而增加R2501的产率。

这样可以使产率，C2=/C3=以及H2/C3=同时达到目标值，缩短参数调整时间。