氯化聚乙烯专用树脂的质量改进与扩大生产.doc

1、氯化聚乙烯专用树脂的质量改进与扩大生产摘 要大庆石化氯化聚乙烯（CPE）基础树脂粉 QL505P 在低压装置进行成功试生产并得到用户认可，对公司改善产品结构调整及创造经济效益等方面都做出较大贡献。但随着 QL505P 产量的不断扩大，用户在使用过程中也出现了一些质量问题。通过一系列研究工作的开展，使上述问题得到圆满的解决，对提高大庆石化公司氯化聚乙烯专用树脂产品品质、顺利实现工业扩大稳定生产具有重要意义。 关键词氯化聚乙烯 树脂 粉料 质量改进 扩大生产 中图分类号：G352.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0374-01 中国石油天然气股份有限公司大庆石化分

2、公司（简称大庆石化）塑料厂 240 kt/a 低压高密度聚乙烯（HDPE）装置采用日本三井淤浆法生产工艺，以乙烯为原料，丙烯（丁烯-1）为共聚单体，氢气为相对分子质量调节剂，生产 HDPE 树脂。采用钛系催化剂，按离子聚合机理，生产粉末状 HDPE 树脂。装置由原料精制、聚合、脱气、混炼造粒、回收、成品包装等工段组成。目前装置占有市场份额较大的专用料产品为氯化聚乙烯（CPE）基础树脂粉 QL505P，年产量占装置产量的 19.8%以上。 通过一系列研究工作的开展，使上述问题得到了圆满的解决。对提高大庆石化公司氯化聚乙烯专用基础树脂产品品质、顺利实现工业扩大化稳定生产具有重要意义。 1 研究内容

3、 、优化工艺生产方案，调整聚合反应温度、压力及母液返回率等关键工艺控制参数，避免产品在聚合反应过程中出现颗粒破碎、不均匀问题。 、对催化剂进行优化选择，选用新型高性能催化剂，同时调控反应器浆液浓度，解决粉料筛分不合理、载氯困难和氯化压力高等难题。 、对 QL505P 树脂质量控制指标进行修订、改进，通过精细调控，严控质量指标，确保出厂产品性能优良，使批次间产品质量波动降到最低。 2 原因分析 从 CPE 生产原理方面剖析，生产氯化聚乙烯时，载氯反应共分为三个阶段。我公司生产的 QL505P 树脂粉料在进行载氯反应时，前两个阶段可以顺利进行，反应压力等参数一切正常，但进行到第三段反应时，反应压力

4、偏高（最高可达到 0.6Mpa 以上） ，反应时间较长、载氯量低。另外，反应后进行碱洗时，碱用量增加，CPE 产品白度低、发黄。 从具体情况来看，前两段反应压力正常而第三段反应压力高，主要是前两段将 QL505P 聚合物中粉末粒径均匀、粗细适中的粉末先行反应掉，而进入第三段反应后，剩余的大颗粒及细粉难于参与反应，在不断通氯气的情况下，反应压力逐渐提高，待反应压力达到临界值，氯气才加载到粒径较大的粉末颗粒中，所以造成此种现象的直接原因为颗粒粒径分布不好，粗、细组分含量较多。而厂家反映的碱洗过程中用碱量大及产品白度低的问题也是由于物料中粗、细组分较多，在反应时，氯气进入到大颗粒中载氯，残余在大颗粒

5、中的氯气与水形成酸，不易中和，所以造成碱用量大。而碱用量大导致干燥时间延长，最终使产品发黄。 由上述分析可以看出，CPE 生产厂家反映的上述质量问题，主要问题还是产品粒径分布不均匀，粗细粉组分含量过高所致。同时，由于QL505P 的生产处于研发前期，对该产品相关物性参数的调控还需要进一步完善和改进。另外，关于产品中存在的片状料问题，主要是在离心机的内外转鼓之间研磨产生。 3 解决方案 3.1 催化剂的改进 由于高密度聚乙烯粉料的形态是催化剂形态的复制和放大，聚合物的筛分和催化剂有着密不可分的关系。为此，我们打算先从催化剂着手，在以往生产中我们采用的催化剂为第二代干粉型高效催化剂。干粉催化剂生产

6、的最后一道工序为干燥，是将含有己烷的催化剂浆液干燥成粉末状再装桶出厂销售。这样，在高温干燥的过程中，势必会对催化剂的颗粒形态造成破坏，一部分催化剂颗粒破碎形成了催化剂细粉，同时，一部分催化剂粉末也易团聚生成较大的催化剂颗粒。因此，干粉催化剂生产的氯化聚乙烯（CPE）产品的粗、细组分必定较多且分布不均匀。通过与催化剂厂家的技术人员进行交流后确定，选择新型浆液高效催化剂进行 QL505P 的生产。而且，要求催化剂厂家对浆液催化剂的生产工艺和原料进行了优化和调整改进，同时又免去了干燥环节，可以避免催化剂颗粒在干燥过程中出现破碎的情况。利用浆液催化剂生产的 CPE 产品具有更加均匀的粒径分布且对粗、细

7、组分含量又得到了有效的控制。 3.2 生产条件的优化 为了防止在聚合生产过程中产生破碎从而导致颗粒形态的破坏，在生产此产品时，我们采取了如下工艺改进措施。 、在配制催化剂时，对催化剂进行预络合。这样做可以有效的控制颗粒的形态，防止聚乙烯颗粒破碎。同时，对催化剂进行预络合也可以显著提高粉末的堆积密度。 、将聚合反应温度控制在 82-83（原指标 85） ，并降低浆液浓度至 280-320 g/L（原指标 350 g/L） ，以避免过高的反应温度和浆液浓度使聚合反应生成的聚乙烯颗粒破碎和降低细粉的生成比率。 、在保证浆液浓度的前提下提高精己烷的加入量，降低母液返回率，以减少细粉的生产和低聚物对产品

8、质量的影响。 通过上述措施的实施，保证了聚合反应过程的平稳性，降低了催化剂在聚合过程中发生破碎的几率，从而有效降低了 QL505P 树脂粉中粗细粉的含量。 3.3 对 QL505P 产品物性指标控制的改进 对现有 QL505P 树脂质量指标进行修订、改进。一方面对溶体流动速率范围进行了缩小，通过精细控制来提高产品性能的稳定性；另一方面，在技术指标中增加了筛分数据中对粗、细组分最大含量的控制要求，严把数据关，以实现降低产品批次间质量波动、提高出厂产品性能稳定性的目的。 3.4 QL505P 产品中的片状料 关于产品中存在的片状料问题，由于离心机的转鼓间隙不可调整，后经认真研究讨论，采取了在粉料包

9、装机馏出口增加过滤片料的筛网并经过实践不断改进其目数和外形尺寸等规格，使得包装出厂的产品中存有片状料的问题得以解决。 4 应用情况 采用上述措施后生产的 QL505P 产品于 2013 年 8 月分别在威海金泓高分子有限公司和潍坊鑫达化工有限公司进行了后加工应用实验。产品加工过程顺利，氯化聚乙烯质量满足要求。实验结果表明，改进后的QL505P 载氯时间、反应压力、用碱量及白度等各项产品性能指标均有所改进，并且各项参数与韩国同类的进口料产品相当，解决了厂家前期所反映的各项产品质量问题，同时，为下游用户降低了生产成本。 5、总结 通过优化改进措施的实施，使大庆石化 QL505P 产品得到顺利工业扩大生产，圆满解决了 CPE 厂家反映的各项质量问题，提升了产品性能，增强了市场竞争力，产品品质得到用户的一致认可，市场需求份额得到持续增加。 参考文献 1 洪定一，塑料工业手册M.北京：化学工业出版社，1991：458-568. 2 丁浩. 塑料应用技术M.北京：化学工业出版社，1999：20.