CN112707990B - 大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺 - Google Patents
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Abstract
大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,属于聚烯烃生产工艺领域。其特征在于:聚合单元采用气相聚合工艺,向气相流化床反应器中通入乙烯、氢气和共聚单体,在催化剂作用下反应生成聚乙烯树脂,造粒生产工艺具体包括以下制备步骤:(1)采用橡塑造粒机组,将聚乙烯树脂、复配助剂加入混炼机料斗;(2)通过异向旋转的双螺杆做功,将树脂加热至200℃熔融;(3)进入齿轮泵,齿轮泵增压至20MPa;(4)在水室通过切刀进行切粒成型。实现超低融指中空专用聚乙烯树脂在国产造粒机组进行生产,对造粒运行工艺参数进行优化,实现工业化生产应用,提高产品质量稳定性及环境友好性。
Description
技术领域
大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,属于聚烯烃生产工艺领域。
背景技术
目前,国内聚乙烯造粒机组多以日本、德国设备为主,国产大型造粒机组无应用先例。在国家相关部门及中石化公司组织下,大连橡胶塑料机械股份有限公司从2007年开始进行大型混炼挤压造粒机组国产化攻关。至此,大橡塑先后承接了17条大型混炼挤压造粒机组的国产化任务。DMD1158高密度产品由于其超低融指,前期无法实现造粒,一直以粉料出售,存在粉尘污染、均化性能不好等问题。铬系超低融指高密度产品无造粒运行成功经验数据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种实现超低融指中空专用聚乙烯树脂在造粒机组进行稳定工业化生产,提高产品质量稳定性及环境良好适应性的大中空容器树脂聚造粒机组生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,其特征在于:聚合单元采用气相聚合工艺,向气相流化床反应器中通入乙烯、氢气和共聚单体,采用先进过程控制系统进行产品切换,在催化剂作用下反应生成聚乙烯树脂;采用橡塑造粒机组进行造粒生产,造粒工艺具体包括以下制备步骤:
(1)采用橡塑造粒机组,将聚乙烯树脂、复配助剂加入混炼机料斗;
(2)通过异向旋转的双螺杆做功,将树脂加热至200℃熔融;
(3)熔融后的树脂进入齿轮泵,齿轮泵增压,至20MPa;
(4)通过造粒模板后,在水室通过切刀进行切粒成型。
本发明根据中空聚乙烯产品性能进行设备材料优化,使之适应产品性能需要;设置适合该产品生产工艺,包括造粒开车技术,造粒运行节流阀开度,树脂温度,齿轮泵入口压力控制等工艺参数,实现该类产品在国产造粒机组的稳定工业化生产。优化聚合生产过程的产品切换路径,采用APC(先进控制系统)进行产品切换,减少了切换过程过渡料的数量。根据下游客户生产需要,制定合适的工艺操作及工艺条件,生产合格的聚乙烯树脂,充分提高产品质量稳定性及环境良好适应性。
本发明生产过程,由于产品指数低,密度高,产品颗粒较小,可适当提高颗粒水控制温度至60-65℃,保证产品粒型正常,符合产品颗粒大小标准要求。
所述的共聚单体为丁烯,丁烯/乙烯摩尔比为(0.003-0.008)∶1。产品密度随系统中共聚单体含量的提高而降低,丁烯/乙烯比是影响产品密度的主要因素。
聚乙烯树脂为中空容器树脂,其密度为0.949-0.953g/cm3,熔体质量流动速率在190℃,21.6Kg条件下测得为2.2-3g/10min。
所述的气相流化床中的反应压力控制在2.0-2.1MPa,乙烯分压≥ 1.0MPa。
所述的气相流化床中的反应温度控制在80-105℃。
反应温度影响聚合反应的速度,而且对产品的分子量显著。反应温度提高,产品的分子量降低,熔体质量流动速率会提高。本发明反应温度控制在80-105℃,优选90-95℃。
所述的氢气/乙烯摩尔比为(0.01-0.02)∶1。作为链转移剂的氢气必须在系统中占有一定的浓度,用来调整产品的熔体流动速率。
所述的催化剂为铬系催化剂,催化剂的载体为多孔硅胶,硅胶的平均粒径为40Um,堆积松密度0.26 g/cm3,硅胶活化的温度为600℃,铝/铬的摩尔比为(1-5)∶1。
通过调控产品的分子量及其分布,产品具有优异的耐压强度和加工性能;优化聚合生产过程的产品切换路径。其中,铝/铬比会影响产品的分子量分布,本发明中催化剂铝/铬的摩尔比为(1-5)∶1,优选(1.5-3)∶1。
反应过程中加入抗静电剂,消除系统块料。针对生产过程块料多,装置运行不稳定问题,通过技术加入抗静电剂,消除系统块料,实现了长周期运行。
所述的橡塑造粒机组造粒生产负荷为19-23吨/小时,所述齿轮泵转子温度控制在280-310℃。
所述的橡塑造粒机组开车过程节流阀开度40%-60%,负荷控制5-7t/h,节流阀处树脂温度控制200-220℃,保证树脂熔融状态。
开车时负荷控制10-13t/h,齿轮入口压力设定0.2-0.35MPa,实现齿轮泵入口树脂吸入稳定,减少压力波动。本发明生产过程,由于产品指数低,密度高,产品颗粒较小,适当提高颗粒水控制温度至60-65℃,保证产品粒型正常,符合产品颗粒大小标准要求。
所述的造粒模板膜孔孔径为3.5mm, 膜孔数量在2300~2500个,造粒负荷19-28t/h。根据中空料高密度产品负荷及产品外观指标要求,减少造粒膜孔,提高模板整体充填率,将膜孔数量控制在2400个左右,实现造粒负荷19-28t/h产品质量的要求。
与现有技术相比,本发明所具有的有益效果是:
本发明根据中空聚乙烯产品性能进行设备材料优化,使之适应产品性能需要;设置适合该产品生产工艺,包括造粒开车技术,造粒运行节流阀开度,树脂温度,齿轮泵入口压力控制等工艺参数,实现该类产品在国产造粒机组的稳定工业化生产。优化聚合生产过程的产品切换路径,采用APC(先进控制系统)进行产品切换,减少了切换过程过渡料的数量。
本发明生产过程,由于产品指数低,密度高,产品颗粒较小,可适当提高颗粒水控制温度至60-65℃,保证产品粒型正常,符合产品颗粒大小标准要求。
本发明是采用与大连橡塑共同开发的第一套国产大型聚乙烯造粒机组进行的产品工业化开发应用。随着25万吨聚乙烯装置试验运行,组根据中空聚乙烯产品性能进行设备材料优化,使之适应产品性能需要;设置出一套适合该产品生产工艺,包括造粒开车技术,造粒运行节流阀开度,树脂温度,齿轮泵入口压力控制等工艺参数,实现该类产品在国产造粒机组的稳定工业化生产。实现超低融指中空专用聚乙烯树脂在国产造粒机组进行生产,对造粒运行工艺参数进行优化,实现工业化生产应用,提高产品质量稳定性及环境友好性。
具体实施方式
大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,聚合单元采用Unipol气相聚合工艺,向气相流化床反应器中通入乙烯、氢气和共聚单体,在催化剂作用下反应生成聚乙烯树脂,优化聚合生产过程的产品切换路径,由高融指高密度产品通过降低聚合温度,调整共聚单体加入量等方式实现,切换过程采用先进过程控制系统(APC)操作进行产品切换;采用橡塑造粒机组进行造粒生产,造粒工艺具体包括以下制备步骤:
(1)将聚乙烯树脂、复配助剂(抗氧剂1010:抗氧剂168:硬脂酸锌:树脂=1800ppm:1800ppm:1000ppm:1)加入混炼机料斗;
(2)通过异向旋转的双螺杆做功,将树脂加热至200℃熔融;
(3)熔融后的树脂进入齿轮泵,齿轮泵增压,至20MPa;
(4)通过造粒模板后,在水室通过切刀进行切粒成型。造粒模板膜孔孔径为3.5mm,膜孔数量在2300~2500个,造粒负荷19-28t/h。优化聚合生产过程的产品切换路径,采用APC(先进控制系统)进行产品切换,减少了切换过程过渡料的数量。
另外,针对DMD158PS生产过程块料多,装置运行不稳定问题,反应过程中加入抗静电剂,消除系统块料,实现了长周期运行。
聚乙烯树脂为中空容器树脂,其密度为0.949-0.953g/cm3,熔体质量流动速率在190℃,21.6Kg条件下测得为2.2-3g/10min。中空容器树脂共聚单体为丁烯,产品密度随系统中共聚单体含量的提高而降低,丁烯/乙烯比是影响产品密度的主要因素,丁烯/乙烯摩尔比为(0.003-0.008)∶1。
气相流化床中的反应压力控制在2.0-2.1MPa,乙烯分压≥ 1.0MPa。反应温度影响聚合反应的速度,而且对产品的分子量显著。反应温度提高,产品的分子量降低,气相流化床中的反应温度控制在80-105℃,优选90-95℃。作为链转移剂的氢气必须在系统中占有一定的浓度,用来调整产品的熔体流动速率,氢气/乙烯摩尔比为(0.01-0.02)∶1。
催化剂为铬系催化剂,催化剂的载体为多孔硅胶,硅胶的平均粒径为40Um,堆积松密度0.26 g/cm3,硅胶活化的温度为600℃,铝/铬的摩尔比为(1-5)∶1。铝/铬比会影响产品的分子量分布,本发明催化剂优选(1.5-3)∶1。
产品造粒开车拉料温度不易控制,易出现筒体物料过度混炼,导致缠刀、灌肠事故,采用高融指产品拉料开车,过渡到低融指产品生产技术。根据造粒机组运行情况,制定节流阀开度范围,设定齿轮泵入口压力控制范围,限定造粒运行负荷,控制树脂混炼度,保证系统稳定运行。橡塑造粒机组造粒生产负荷为19-23吨/小时,所述齿轮泵转子温度控制在280-310℃。橡塑造粒机组开车过程节流阀开度40%-60%,负荷控制5-7t/h,节流阀处树脂温度控制200-220℃,保证树脂熔融状态较好。本发明开车时负荷控制10-13t/h,齿轮入口压力设定0.2-0.35MPa,实现齿轮泵入口树脂吸入稳定,减少压力波动。本发明生产过程,由于产品指数低,密度高,产品颗粒较小,适当提高颗粒水控制温度至60-65℃,保证产品粒型正常,符合产品颗粒大小标准要求。本发明根据中空料高密度产品负荷及产品外观指标要求,减少造粒膜孔,提高模板整体充填率,将膜孔数量优选控制在2400个左右,实现造粒负荷19-28t/h产品质量的要求。
本发明是采用大连橡塑共同开发的第一套国产大型聚乙烯造粒机组进行的产品工业化开发应用。随着25万吨聚乙烯装置试验运行,组根据中空聚乙烯产品性能进行设备材料优化,使之适应产品性能需要;设置出一套适合该产品生产工艺,包括造粒开车技术,造粒运行节流阀开度,树脂温度,齿轮泵入口压力控制等工艺参数,实现该类产品在国产造粒机组的稳定工业化生产。实现超低融指中空专用聚乙烯树脂在国产造粒机组进行生产,对造粒运行工艺参数进行优化,实现工业化生产应用,提高产品质量稳定性及环境友好性。限定造粒筒体温度控制范围,限定造粒颗粒水温度,根据不同负荷选择不同孔数的造粒模板,实现产品质量稳定控制。
表1 DMD1158P产品造粒实施例数据
表2 造粒对比例数据
对比例1为高密度聚乙烯产品DGDB2480造粒生产数据,对比例2位高密度聚乙烯产品DGDA6098造粒生产数据。随着产品熔融指数的上升,造粒机组负荷能够实现明显的提升。DMD1158P产品受限于齿轮泵转子温度、混炼机电流瓶颈影响,无法进行高负荷生产。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,其特征在于:聚合单元采用气相聚合工艺,向气相流化床反应器中通入乙烯、氢气和共聚单体,采用先进过程控制系统进行产品切换,在催化剂作用下反应生成聚乙烯树脂;采用橡塑造粒机组进行造粒生产,造粒生产工艺具体包括以下制备步骤:
(1)采用橡塑造粒机组,将聚乙烯树脂、复配助剂加入混炼机料斗;
(2)通过异向旋转的双螺杆做功,将树脂加热至200℃熔融;
(3)熔融后的树脂进入齿轮泵,齿轮泵增压,至20MPa;
(4)通过造粒模板后,在水室通过切刀进行切粒成型;
所述的共聚单体为丁烯,丁烯/乙烯摩尔比为(0.003-0.008):1;
所述的气相流化床中的反应压力控制在2.0-2.1MPa,乙烯分压≥ 1.0MPa;
所述的气相流化床中的反应温度控制在80-105℃;
所述的氢气/乙烯摩尔比为(0.01-0.02):1;
所述的催化剂为铬系催化剂,催化剂的载体为多孔硅胶;
所述的橡塑造粒机组造粒生产负荷为19-23吨/小时,所述齿轮泵转子温度控制在280-310℃;
所述的橡塑造粒机组开车过程节流阀开度40%-60%,负荷控制5-7t/h,节流阀处树脂温度控制200-220℃,保证树脂熔融状态;
所述的造粒模板膜孔孔径为3.5mm, 膜孔数量在2300~2500个,造粒负荷19-28t/h;
齿轮入口压力设定0.2-0.35MPa,实现齿轮泵入口树脂吸入稳定,减少压力波动。
2.根据权利要求1所述的大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,其特征在于:所述的多孔硅胶的平均粒径为40Um,堆积松密度0.26 g/cm3,硅胶活化的温度为600℃,铝/铬的摩尔比为(1-5):1。
3.根据权利要求1所述的大中空容器树脂聚合及造粒生产工艺,其特征在于:反应过程中加入抗静电剂,消除系统块料。
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