CN112521540A - 一种高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料研发技术领域,具体公开了一种高刚性聚乙烯树脂管材料的生产方法。向高密度聚乙烯装置第一反应器内引入单体和催化剂;单体为乙烯,催化剂为铬系催化剂,催化剂的加入量与乙烯进料比为0.23~0.4kg/t;第一反应器乙烯浓度为4.5‑5mol%,浆料密度为520‑540kg/m3,控制温度为101℃,压力控制为4.0MPa,停留时间为60‑70min;第二反应器乙烯浓度为5‑5.5mol%,浆料密度为520‑540kg/m3,控制温度为100℃,压力控制为4.0MPa,停留时间为40‑50min;使用本发明方法生产的高刚性聚乙烯树脂加工性能好于其他同类产品,不易造成下游加工设备堵塞,同时产生的异味小于市场上的同类产品。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料研发技术领域,具体公开了一种高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法。
背景技术
我国聚乙烯管材料在21世纪发展迅速,近两年,聚乙烯管材用量仍保持强劲增长的势头,与国外聚乙烯管材料相比,我国的高密度聚乙烯管材料的开发应用还有着较大的差距,主要表现在专用树脂牌号少,原料产量低,刚性差等等因素。我国高密度聚乙烯管材料生产主要集中在中国石化及中国石油下属的几家大的石化企业,包括有上海石化,齐鲁石化等。
国内市场聚乙烯管材料产品以进口为主,而且大部分产品机械性能较差尤其是产品刚性差,在大口径管材加工过程中容易产生熔垂现象。
发明内容
本发明的目的解决现有市场上聚乙烯管材料机械性能较差的缺点,提出了一种高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法。具体技术方案如下:
一种高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法,包括如下步骤为:
S1、向由第一反应器与第二反应器串联组成的双环管反应器内引入溶剂、单体和催化剂;其中,溶剂采用异丁烷,单体采用乙烯,催化剂采用铬系催化剂;使乙烯在催化剂的作用下产生聚合反应生成聚乙烯粉末,聚合反应产生的热量由反应器夹套循环水带走,反应器的压力根据反应器内的进料量和出料量来决定;
S2、向第一、第二反应器中注入共聚单体己烯-1,保证产品的力学性能和耐环境开裂性,己烯-1注入量跟随乙烯进料量调整。
进一步的,催化剂的加入量与乙烯进料比为0.23~0.4kg/t。
进一步的,第一反应器乙烯浓度为4.5-5mol%,第二反应器乙烯浓度为5-5.5mol%;
进一步的,第一反应器浆料密度为520-540kg/m3,二反应器浆料密度为520-540kg/m3;
进一步的,第一反应器控制温度为101℃,第二反应器控制温度为100℃;
进一步的,第一反应器压力控制为4.0MPa,第二反应器压力控制为4.0MPa;
进一步的,第一反应器停留时间为60-70min,第二反应器停留时间为40-50min;
进一步的,所述的铬系催化剂:NTR457WP。
进一步的,己烯-1注入量与乙烯进料量的配比为4kg/t。
生产过程中要每两小时对产品粉料、粒料产品进行取样分析,根据分析结果调整控制参数,以达到目标参数。
本发明的有益效果
1、本发明在双环管低压淤浆工艺上,研发生产出了高刚性、低收缩率的聚乙烯管材料(HDPE)产品。
2、国内首创在INNOVENETM双环管工艺上实现生产高刚性聚乙烯树脂。同时通过找到独有的共聚单体加入量完成产品各项性能的优化。
3、使用本发明方法生产的高刚性、低收缩率管材料专用聚乙烯树脂的刚性等方面均好于其他同类产品。
4、使用本发明方法生产的高刚性聚乙烯树脂加工性能好于其他同类产品,不易造成下游加工设备堵塞,同时产生的异味小于市场上的同类产品。
5、本发明生产方法生产出的高刚性管材料聚乙烯树脂具有高性能,各项物性特征如下:高刚性管材料聚乙烯树脂的密度为0.950~0.954g/cm3,21.6Kg负荷检测熔体质量流动速率为13~17g/10min;高刚性管材料聚乙烯树脂的拉伸屈服应力为25~40MPa;拉伸断裂应变为>500%;弯曲模量为≥1000MPa;环境应力开裂时间为≥1000h。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
该高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法,具体生产步骤为:
1)向第一反应器内引入单体、催化剂、,单体采用乙烯,催化剂采用的是铬系催化剂(外购催化剂由上海西尼尔石化提供,型号NTR457WP)。其中,催化剂的加入量与乙烯进料比为0.23~0.4kg/t。
2)高刚性管材料聚乙烯树脂生产过程中需要严格控制反应器内的乙烯浓度:生产中通过控制反应器乙烯进料量来控制乙烯浓度进而通过乙烯浓度辅助调节分子量分布,主要是辅助控制反应过程中树脂的高分子量部分的生成,进而使聚乙烯树脂冲击强度及拉伸强度满足要求。因两反应器控制条件不同,所以乙烯浓度不同,一反应器乙烯浓度为4.5-5mol%,二反应器控制乙烯浓度为5-5.5mol%。
3)高刚性管材料聚乙烯树脂生产过程中需要严格控制双环管反应器中的浆料密度,其中一反应器浆料密度为520-540kg/m3,二反应器浆料密度为520-540kg/m3,浆料密度通过溶剂量的调整来实现,浆料密度高需要多加入溶剂,密度低需要减少溶剂加入量。
4)高刚性管材料聚乙烯树脂生产过程中需要严格控制反应温度:生产方法中对反应温度进行严格控制,以此来调整聚乙烯树脂的分子量,进而保证高刚性管材料聚乙烯树脂产品高分子量部分满足要求,因两反应器控制条件不同,所以温度不同,一反应器控制温度为101℃,二反应器控制温度为100℃。
5)高刚性管材料聚乙烯树脂生产过程中需要严格控制反应器压力,生产方法中通过稳定控制反应压力来确保聚合反应稳定进行。一反应器压力控制为4.0MPa,二反应器压力控制为4.0MPa。
6)高刚性管材料聚乙烯树脂生产过程中需要严格控制反应器内停留时间,通过控制反应器内停留时间辅助调节分子量。因两反应器控制条件不同,所以反应器内停留时间不同,一反应器停留时间为60-70min,二反应器停留时间为40-50min。
7)生产过程中要每2小时对产品粉料、粒料产品进行取样分析,根据分析结果调整控制参数,以达到目标参数。
本发明所用的催化剂采用铬系催化剂NTR457WP(外购),活化曲线按照活化配方进行活化,恒温温度调整到639℃,恒温时间调整为15小时。活化配方如下:
熔融指数
熔融指数控制14±3g/10min,该指标主要由温度调节,再利用乙烯浓度,内固体浓度微调。
密度
密度控制0.952±0.003g/cm3,该指标主要由共聚单体加入量调节,加入量与密度成反比。
本发明应用在高密度聚乙烯装置,此项发明在30万吨/年(单线)高密度聚乙烯装置上完成,装置年操作时间7560小时,装置的操作弹性为60-110%。该装置采用比利时Ineos公司低压淤浆工艺,既可生产单峰也可生产双峰高密度聚乙烯(HDPE)产品。该装置包括原料供应和精制单元、催化剂活化单元、催化剂给料和反应单元、粉料脱气和输送单元、溶剂回收单元、挤出造粒单元、粒料均化及输送单元以及公用工程及辅助设施。
Claims (10)
1.一种高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法,其特征在于,包括如下步骤为:
S1、向由第一反应器与第二反应器串联组成的双环管反应器内引入溶剂、单体和催化剂;其中,溶剂采用异丁烷,单体采用乙烯,催化剂采用铬系催化剂;使乙烯在催化剂的作用下产生聚合反应生成聚乙烯粉末,聚合反应产生的热量由反应器夹套循环水带走,反应器的压力根据反应器内的进料量和出料量来决定;
S2、向第一、第二反应器中注入共聚单体己烯-1,保证产品的力学性能和耐环境开裂性,己烯-1注入量跟随乙烯进料量调整。
2.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,所述催化剂的加入量与乙烯进料比为0.23~0.4kg/t。
3.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,通过反应器乙烯进料量控制两个反应器的乙烯浓度;其中,所述第一反应器中乙烯浓度为4.5-5mol%,所述第二反应器中乙烯浓度为5-5.5mol%。
4.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,通过溶剂加入量控制两个反应器的浆料密度;其中,所述第一反应器的浆料密度为520-540kg/m3,第二反应器的浆料密度为520-540kg/m3。
5.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,通过反应器夹套循环水控制两个反应器的温度;其中,所述第一反应器温度控制为101℃,所述第二反应器温度控制为100℃。
6.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,通过反应器进料量和出料量控制两个反应器的压力;其中,所述第一反应器压力控制为4.0-4.1MPa,所述第二反应器压力控制为3.9-4.1MPa。
7.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,通过催化剂加入量和反应器内浆料密度控制两个反应器和中间处理系统内停留时间;其中,所述第一反应器内停留时间为60-70min,所述第二反应器内停留时间为40-50min。
8.根据权利要求1所述的高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法,其特征在于,在所述步骤S1中,所述的铬系催化剂:NTR457WP。
9.如权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在所述步骤S2中,己烯-1注入量与乙烯进料量的配比为4kg/t。
10.根据权利要求1所述的高刚性管材料聚乙烯树脂的生产方法,其特征在于,所制备的高刚性管材料聚乙烯树脂的密度为0.950~0.954g/cm3,21.6Kg负荷检测熔体质量流动速率为13~17g/10min;拉伸屈服应力为25~40MPa;拉伸断裂应变为>500%;弯曲模量为≥1000MPa;环境应力开裂时间为≥1000h。
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