乙烯气相聚合颗粒粒径分布模型的研究

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1、浙江大学硕士学位论文(2004)1．2．2气相法聚乙烯工艺简介根据不同的反应机理和操作条件，目前至少有四种不同聚乙烯的生产过程：传统的高压聚合，溶液聚合，淤浆聚合和气相聚合。其中，气相聚合法是最近发展起来的，由于不涉及聚合物的分离、溶剂回收和产品干燥等步骤，该方法得到了广泛的应用。1969年美国联合碳化学公司(UnionCarbide)建立了第一套气相聚乙烯装置，德国BASF公司在1970年提出了采用不同催化帮和反应器的HDPE装置。随后美国标准石油公司(AMOCO)、日本三井油化、出光化学、英国石油公

2、司等都推出自己的气相聚乙烯工艺[3】。气相法之所以油如此迅速的发展，主要因为其有以下不可比拟的优点【4】：(1)气相聚合工艺流程简单，技术经济性好。(2)操作条件缓和，操作弹性大，产品质量高，品种牌号多。(3)由于体系中几乎不含有液体，紧急状态时容易迅速泄压和排空，安全性好。1．2．3国内外聚乙烯工业发展现状纵观国际上聚乙烯工业的发展，企业与科研机构的通力合作已经成为一大特色。一方面，经济实力雄厚的企业和跨国集团公司投入了大量的人力、物力和财力进行技术改进和开发，取得了丰硕的成果和经验，极大的推动了聚乙

3、烯工业的发展。另一方面，科研机构着重进行各种催化剂及相关技术的理论研究，为工业上的技术突破奠定基础。我国聚乙烯技术的研究开始于20世纪50年代中期，虽然是依靠引进实现聚乙烯生产设备和技术的现代化，但一直重视引进技术的消化吸收和技术改造工作，并积极开发国产化技术，至今已经在催化剂国产化技术和生产工艺技术方面取得了一定的成绩。其中国产BCH乙烯聚合催化剂已经在国内大型工业装置中应用，燕山140kt／a的HDPE装置，兰化70kt／a的HDPE装置都采用国产化技术，并运行正常。但是与国外先进水平相比，我们仍然

4、存在着较大的差距，主要体现在以下几个方面：浙江大学硕士学位论文(2004)(1)当前我国的聚乙烯产量远远不能满足市场需要。(2)产品生产成本偏高。(3)产品结构不合理。1999年我国聚乙烯产量2．75X106吨，同年聚乙烯表观消费量为5．59×106吨，树脂产量仅占表观消费量的49．2％，可见发展聚乙烯工业在国民经济中的重要性和迫切性。因此，我们必须尽快消化吸收国外先进技术，加大技术开发力度，重视实际应用的研究，以迅速提高我国聚乙烯生产技术和产品的竞争力。1．3课题的提出在气相流化床乙烯聚合生产工艺中，

5、大量的文献报道了关于聚乙烯产品的密度和分子量的影响因素和控制策略，而关于聚乙烯产品的颗粒形态的影响因素和控制策略则鲜有文献报道，目前一个很大的研究热点在于如何控制聚乙烯产品的颗粒形态。聚合物产品的最终形式——粒子的形态和平均粒径，粒径分布和产品的堆积密度影响聚合物的流动和后处理【5“】。聚合速率、脱挥速率、后加工工序中添加剂的混合和扩散均受聚合物颗粒粒径及其分布、粉料含量、颗粒形态、堆积密度、表面粗糙度和空隙率等因素的影响，其中聚合物颗粒粒径所起的作用非常显著。如果聚合物的颗粒粒径能得到良好的控制，生产

6、厂家不但可以较好地调控聚合反应速率和产品后处理工序，甚至还可将目前大部分聚乙烯粉料在运输前必须经过的造粒工序省去，而直接出售从反应器中出来的产品，这样不但加快了产品的处理过程，还降低了生产成本p~8】。研究同时发现，不同粒径的粒子会呈现出不同的物性，如不同粒径的聚乙烯颗粒具有不同的分子量和共聚物含量[91。因此生产厂家迫切希望了解生产过程中聚合物颗粒径分布，以及粒径分布的影响因素，并在此基础上对聚乙烯粒径分布加以优化调控，以达到聚合物产品设计的目的。本课题旨在对乙烯气相聚合工艺和机理作深入的了解，并在此

7、基础上建立气相流化床聚乙烯颗粒粒径分布模型，探索和考察生产过程中各个操作变量对产品粒径分布的影响作用，并为如何调控聚乙烯颗粒粒径分布提出了思路和行之有效的方法，供聚乙烯生产厂家参考。浙江大学硕士学位论文(2004)参考文献[1】承昱，王文博。国外乙烯技术发展田。石油化工动态，V01．6，No．4，1998，8[2]胡炳镛，王定松。第三代聚烯烃技术[J]。石油化工，1997(28)，120—122[3】陈乐怡。国外聚乙烯应用的现状和进展[J】。石油化工动态，1994(10)，46-48[4]Iall．D．

8、Burdett．AContinuingSuccess：TheUNIPOLProcess．[J]ChemteehOct．1992，616-623【5]Mitsui．Toatsu，USpatent3，530107(1970】[6】Heroules，USpatent4，186107(1980)【7】ChoiKuYong．，ZhaoXia,TangShihua．PopulationBalanceModelingforaContinuousGasPh