全密度聚乙烯催化剂生产监控系统工艺流程及图示

浅析全密度聚乙烯装置生产工艺摘要：聚乙烯的应用在当前时期的发展速度日益加快，为了充分应对我国各行业对于聚乙烯的应用需求，同时提升我国聚乙烯生产在国际上的竞争力，近年来，我国研究人员逐步加强了对于聚乙烯的研究，尤其是加强了对于全密度的聚乙烯的重视。

本文便是以全密度的聚乙烯作为主题，着重探讨了目前开展进行全密度的聚乙烯生产工作所应用的工艺状况。

关键词：全密度聚乙烯装置；工艺特点；工艺原理一、引言聚乙烯（PE）主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。

由于LLDPE的分子结构与HDPE相似，也是呈线型，在生产工艺上与HDPE有部分相同之处，因此，可利用许多新设计的装置，通过改变进料组成和工艺参数生产0.910～0.970 g/cm3的全密度聚乙烯（简称LLDPE/HDPE swing units）。

全密度聚乙烯装置多数是以生产LLDPE为主，兼生产HDPE牌号的产品，具有相当大的灵活性及市场应变能力，因此全密度聚乙烯装置发展得很快，成为PE生产装置的一个发展趋势。

二、工艺特点全密度聚乙烯装置主要由原料精制系统、聚合反应系统、树脂脱气和排放气回收系统、造粒系统、风送系统及产品储存、包装系统等组成。

具有以下特点：2.1工艺简单聚合反应在较低温度、压力下进行，其工艺流程较短。

高催化活性和准确的分子量的控制，可始终如一地生产出高质量树脂，使系统兼有稳定性和灵活性。

2.2产品灵活根据市场的需要，较易调节产品质量和产量。

在生产能力不变的情况下，用单一的反应器可生产出各种不同密度的聚乙烯产品。

2.3操作方便流化床反应系统是UNIPOL聚乙烯工艺的核心，反应器可以在50-110％负荷下操作而不影响产品质量，操作弹性大，产品均匀，操作和控制简便。

2.4经济性强UNIPOL聚乙烯工艺流程短，设备简单，大多数设备采用碳钢，装置布置紧凑，占地面积小，从而大大降低了操作、维修和建设费用。

气相流化床法全密度聚乙烯生产工艺分析气相流化床法是全密度的聚乙烯生产的主要工艺，本文探讨了三种不同流化床工艺技术的流程以及优缺点，并指出适合我国全密度聚乙烯生产的工艺。

标签：全密度聚乙烯；生产工艺；现状1 气相流化床法工艺技术下面以全密度聚乙烯LLDPE/HDPE装置为例，将世界上三家专利商的技术进行简单比较。

1.1 工艺流程不同专利商的聚乙烯生产过程是类似的，都由原料配置、聚合、脱气、造粒、输送及包装几部分组成。

聚合级乙烯、聚合级1-丁烯或1-己烯在催化剂的作用下，在流化床中聚合反应生成粉料树脂，生成的聚合物借助压缩机产生高速气流而保持流化状态。

反应气通过外部冷却循环移走反应热，催化剂和反应气体连续加入反应器。

聚合产品通过排料系统排出反应器，输送到树脂脱气设备脱除其中溶解和夹带的烃类，脱出的气体，通过排放气回收系统返回反应器，提高共聚单体收率。

粉料树脂送到造粒系统，然后经造粒机造粒，干燥后经风送系统送至掺混料仓。

掺混后的产品通过风送至包装线。

1.2 原材料以及设备原材料消耗相差不大，主要差异表现在公用工程消耗量上，Univation技术需要的公用工程消耗量最小，BP技术需要的公用工程总消耗最高。

三家公司工艺技术所采用设备的材质差异不大，除换热器和机泵/机械采用不锈钢和碳钢外，其余设备均为碳钢，但是Univation技术中不需要催化剂活化设备，设备总台数最少.BASELL技术需要的催化剂设备和设备总台数最多，设备的费用最高。

1.3 不同工艺的差异性分析三种工艺的差异性主要是从反应技术、反应器结构形式、转化率以及产品性能几个方面对比。

在反应技术方面，Univation采用单台流化床反应器，系统流程最简单。

BP 化学公司取消原有预聚合工艺，采用单台流化床反应器，循环气系统有旋风分离器分离夹带粉末。

上述两种工艺均采用冷凝技术，通过惰性组分在系统中冷凝，撤出反应热，从而利于提高生产能力。

BASELL公司技术采用两台流化床反应器串联操作，用单一体系Z-N催化剂可生产双峰产品，不需种子树脂，从而可降低操作费用。

全密度聚乙烯生产反应器系统操作指南1.1 反应器系统操作原则1.1.1严格按照规定的产品牌号，控制本岗位各种工艺参数。

1.1.2负责将未反应的单体乙烯、共聚单体丁烯一1等原料按一定的工艺条件输送至回收区。

1.1.3严格按照一定的工艺步骤，负责将熔融聚合物输送至造粒系统。

1.1.4严格按照工艺指令和工艺控制条件，负责产品牌号的切换并保证产品质量。

1.1.5严格按照杜邦工艺要求控制好热处理时间和温度。

1.1.6严格按照工艺要求定期切换溶液吸附器，并严格按照操作规程，完成溶液吸附器的装料、充填、升温、升压、切换、冲洗、卸料的过程。

1.2 反应系统操作指南：1.1.1 控制范围：XI1401B:20.4%或21.4％。

TIC-1090:240－245℃，或 245－255℃生产牌号不同范围不同PIC-1150:14000KPA,TIC-1133:295-305℃1.1.2 控制目标：乙烯浓度在规定范围内稳定，反应温度稳定，系统压力稳定，预热器出口温度在规定范围内。

1.1.3相关参数：催化剂浓度XN1408B/XN1407B:预热器DTA加热量FIC1331H2注入量：FIC-1293 /12951.1.4 控制方式提高催化剂浓度控制来提高反应温度TIC-1090；提高FIC-1331的流量提高预热器出口温度TIC1133；提高H2的注入量来提高产品的MI。

1.1.5 流程简图 E-EA-105DC-101高压氢气催化剂系统A-GB-108TIC-1090A/BE-EA-103E-EA-104低压氢气P-GA-104FV-10771.1.6正常调整：(P)-确认 润滑油温度控制在50～55℃，最高不能超过60℃。

(I)(P)- 确认密封冲洗水温度大约在30℃。

(P)- 确认齿轮箱内温度大约在60℃。

(P)- 确认润滑油压力：0．2～0．3MPa(g)。

(P)- 确认齿轮箱润滑油压泵的人口压力与高位罐压力相同。

浅析全密度聚乙烯生产工艺赵延新康凯范洪伟发布时间：2023-06-03T02:42:10.122Z 来源：《中国科技人才》2023年6期作者：赵延新康凯范洪伟[导读] 大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置采用UNIV ATION公司的UNIPOL气相流化床聚乙烯冷凝技术生产工艺，以乙烯为原料，丁烯-1或己烯-1为共聚单体、氢气为链转移剂、异戊烷为诱导冷凝剂可生产高、中、低各种密度的聚乙烯产品。

文中简单的介绍了其生产工艺及特点。

大庆石化公司塑料厂全密度二车间摘要：大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置采用UNIV ATION公司的UNIPOL气相流化床聚乙烯冷凝技术生产工艺，以乙烯为原料，丁烯-1或己烯-1为共聚单体、氢气为链转移剂、异戊烷为诱导冷凝剂可生产高、中、低各种密度的聚乙烯产品。

文中简单的介绍了其生产工艺及特点。

关键词：全密度聚乙烯；特点；生产工艺一、引言大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置前系统采用美国UNIV ATION公司的UNIPOL低压气相法聚乙烯生产工艺专利技术，以乙烯为原料，1-丁烯或1-己烯为共聚单体、氢气为分子量调节剂，以异戊烷为诱导冷凝剂，可以生产高、中、低密度的聚乙烯产品，产品的密度范围为0.915g/cm3至0.963g/cm3。

后系统采用德国CWP公司双螺杆挤出造粒技术及挤出机组。

二、工艺特点大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置采用UNIV ATION公司的UNIPOL气相流化床聚乙烯冷凝技术生产工艺，工艺流程简单源于其先进的气相流化床技术、先进的催化剂技术以及较低的操作压力。

操作条件温和，无溶剂回收，且流化床反应为自限性的，即使反应失控，也不会造成反应设备超压。

因此，潜在的不安全因素小，而且三废排放量较小，易处理，能满足各种环保法规的要求。

三、生产工艺本装置的生产工艺可以分为原料精制、反应系统、树脂脱气、排放气回收、树脂添加剂处理、造粒、风送、PPB循环系统、料仓净化系统、料仓冲洗水系统、其他辅助系统等单元。

全密度聚乙烯催化剂全自动生产监控系统摘要：为了满足化工厂生产全密度聚乙烯催化剂的需求，在此特提出了一种基于SHCAN2000的现场总线控制系统。

该系统由两个部分组成：控制部分和监控部分。

通过将本文提出的全密度聚乙烯催化剂全自动生产监控系统投入实际应用中，通过验证分析，可以实现安全、稳定以及高精度控制需求。

因此，该全自动生产监控系统具有巨大的发展潜力，可以为企业带来更多的积极作用。

关键词：全密度聚乙烯催化剂；SHCAN2000；FIX当今，全密度聚乙烯在塑料制造领域的重要性愈发突出，其独特的优势是拥有极高的价值和多样性的功能。

催化剂是全密度聚乙烯生产过程中不可或缺的要素，因此，开发出具有高性能和高活性的催化剂显得尤为重要。

现如今，全密度聚乙烯催化剂的生产面临诸多问题，迫切地需要从传统的生产模式转变为更加高效、精准的自动化生产模式，为了保证催化剂的质量和可靠性，建立一套完善的、可靠的、高标准的全密度聚乙烯催化剂全自动生产监控系统已经成为必然之势。

一、全自动生产监控系统总体设计SHCAN2000系统是一种以CAN总线为基础的控制系统，它将DCS和FCS的优势完美结合在一起，既拥有前者强大的模拟量控制能力，也拥有后者的危险分散特性，而且还可以选择更加经济实惠的现场变送器和控制设备，从而实现低成本的控制效果。

SHCAN2000型现场总线系统可以有效地支持中、小型化工企业的生产管理，故而在此次提出的全密度聚乙烯催化剂生产控制方案中选择使用该系统。

根据图1可以看到，整个系统由两个层次组成：控制层和监控层。

图1 控制系统的结构框图系统的主要功能有：（1）控制层负责收集、运算处理数据，并实现闭环控制输出。

（2）监控层负责实现人机交互。

通过可视化的界面，展示出生产过程、监控、历史趋势以及报警情况等画面。

通过实时监测，相关操作者不仅能够掌握整个生产过程中的设备及其参数的运行情况，还能够通过图像上的数据连接，更加准确地控制现场的设备，大大提升监控的效率。

全密度聚乙烯生产关键部位取样操作程序及注意事项1.1催化剂的取样步骤：［Ｐ］－工具准备：玻璃瓶、橡胶塞、取样针头、透明管套、催化剂防护服［Ｐ］－取催化剂样要求必须是两人操作，一人取样，一人监护（监护者按应急预案做好应急准备；两人都必须按要求全身穿催化剂防护服。

［Ｐ］－在催化剂配制后搅拌完全，静置1小时后，催化剂罐在N2的正压保护之下。

取样人员可以取样。

［Ｐ］－装上清洁的取样针，紧固连接件，装上针管套，将取样瓶放入保护箱内，放气针斜压入取样瓶的瓶塞上，取样针穿过瓶塞进入瓶内，打开N2置换至少三遍。

［Ｐ］－慢慢打开取样导淋阀，加注至1/3液位处，然后关闭阀门，卸下取样瓶，卸下放气针，取另一个取样瓶，重复上述过程，将瓶加注标志编号，送分析室分析。

［Ｐ］－取下针和管套后，将取样导淋加上管帽。

［Ｐ］－注意事项：主、助催化剂所用的防护服有不同的要求，不要混淆。

此方法只用于催化剂金属浓度较小的催化剂溶液的取样，较大浓度的催化剂取样需要专门的防护措1.2 乙烯的取样［Ｐ］－工具准备：取样胆、扳手、防溅眼镜、软皮手套、长套袖［Ｐ］－将防护用具佩戴齐全，将胆连接在取样点上，手动紧固结合件，小心而缓慢的开阀对胆进行置换。

［Ｐ］－关闭排气阀，对胆进行加注，然后关闭进气阀，开排气阀排气，三次后再次加满，断开取样胆［Ｐ］－对取样胆加标签，送分析。

注意：此方法仅限于气体乙烯的取样。

1.3环己烷的取样步骤：［Ｐ］－工具准备：玻璃瓶、橡胶塞、取样针头、或带有密封盖的玻璃容器。

［Ｐ］－取环己烷样要求必须戴防溅面罩操作，人员取样时，要按步骤缓慢操作，要戴皮手套和长套袖。

［Ｐ］－采样时，慢慢打开取样导淋阀，加注至3/4液位处，然后关闭阀门，卸下取样瓶，将瓶加注标志编号，送分析室分析。

［Ｐ］－注意事项：取样时，要看取样冷却器的冷却水是否投用，防止样品温度过高，使玻璃容器炸裂或人员烫伤。

取样瓶排气时，一定要缓慢，避免喷射或溅出。

1.4 丁烯-1的取样［Ｐ］－工具准备：取样钢瓶、扳手、防溅眼镜、软皮手套、长套袖。

炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第27卷摘要：分析了300kt/a 全密度聚乙烯生产工艺路线，根据工艺特点提出了DCS 控制解决方案，实现了DCS 软硬件配置和组态设计，对熔融指数等重要工艺指标给出了实现稳定控制的方案。

结果表明，该控制系统设计合理，影响产品质量的熔融指数指标的控制稳定，产品质量合格，效果良好。

关键词：聚乙烯装置；组态软件；DCS；功能块；CS3000中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1671-4962（2016）04-0052-03全密度聚乙烯装置控制系统设计实现刘晰宇(大庆石化公司信息技术中心,黑龙江大庆163714)Control system design and implementation of FDPE plantLiu Xiyu(IT Center of Daqing Petrochemical Company,Daqing 163714,China)Abstract ：This paper analyzed production process route of the 300kt/a FDPE plant,put forward DCS control solution based ontechnological characteristics,realized DCS software &hardware configuration and configuration design,and provided stable control solution for process indexes such as melt index.The result showed that this control system has a rational design,and the control of melt index influencing product quality is stable,product quality is acceptable,and effect is good.Keywords ：PE plant;configuration software;DCS;function block;CS30000某300kt/a 全密度聚乙烯装置主要分为原料处理、聚合反应和造粒等主要部分。

全密度聚乙烯装置控制系统的设计简单介绍了全密度聚乙烯装置(Unipol工艺)的工艺流程，针对聚乙烯装置主要环节对控制的要求，阐述了装置控制系统的选型及基本配置方案。

标签：全密度聚乙烯装置；控制系统；设计引言大庆石化公司120万吨/年乙烯工程全密度聚乙烯装置(II)2010年10月完成详细工程设计，于2012年8月一次开车成功。

该装置工艺流程较短，聚合反应本身是压力自限性的，没有超压危险，但是各单元联系紧密，对控制系统的稳定性、可靠性、自动化程度要求较高。

本文将根据装置各环节要求、特点等介绍控制系统的选型设计。

1 工艺介绍全密度聚乙烯装置采用Unipol低压气相流化床聚合工艺技术[1]，主要以乙烯为原料，丁烯－1或己烯－1为共聚单体，氢气为分子量调节剂，生产线性低密度聚乙烯和部分中、高密度聚乙烯颗粒树脂，产品密度范围0.915－0.965g/cm3。

该聚合工艺采用异戊烷作为诱导冷凝剂，在冷凝模式下进行操作，即聚合反应过程中保持循环气中凝液含量为10%wt左右，以提高反应效率。

全密度装置分为原料精制系统、聚合反应系统、回收系统、造粒系统、风送系统、包装系统。

（1）原料精制系统原料精制主要是对乙烯、共聚单体（丁烯和己烯）、氮气等介质中的一氧化碳、氧气、二氧化碳、水和其它极性组分进行处理，原料中杂质浓度较高会影响整个工艺流程及最终产品质量。

共聚单体（丁烯和己烯）共用一套精制系统。

来自界区的共聚单体进入脱气塔脱去轻组分，然后通过冷却器冷却，再由共聚单体进料泵升压后通过一个干燥器除掉水分和其它极性组分后进入反应系统。

来自界区氮气经催化剂床除去氧气并通过干燥器除去水分，再采用氮气压缩机将氮气增压成高压氮气，最后经过滤器去除微粒杂质送至反应系统。

来自界区的乙烯经乙烯换热器换热，再经预热器加热后进入脱氧床脱氧，然后进入一氧化碳脱除床去除一氧化碳，从一氧化碳脱除床出来的乙烯经乙烯换热器冷却进入干燥器除掉水分和极性杂质，最后进入催化剂床脱除CO2，送至反应系统。

生产全密度聚乙烯的工艺有以下三种。

(1) .浆液法聚合工艺以美国ChevronPhillips 公司的CPC 工艺、英国INEOS 公司的InnoveneS 工艺（用异丁烷稀释剂的连续流动的环管反应器）、日本三井公司的CX 工艺、BASELL公司的HOSTALEN 工艺（搅拌釜反应器）等为代表。

乙烯气体分散溶解于溶剂中，在催化剂作用下，乙烯聚合形成悬浮在烃类稀释剂中的聚合物粒子。

淤浆法工艺是生产高密度聚乙烯的重要方法。

此法工业化时间早，工艺技术成熟，产品质量较好，聚合中乙烯溶于脂肪烃稀释剂，生成的聚乙烯悬浮于其中，反应压力、温度较温和，乙烯单程转化率为95％～98％，可生产超高分子量的产品和双峰产品。

该工艺按反应器形式分为搅拌釜式聚合和环管聚合两种。

1) 搅拌釜式聚合工艺该工艺的代表有德国Hoechst工艺和日本三井油化工艺。

Hoechst公司首创的搅拌釜式工艺使用两个反应器，主催化剂为乙氧基镁为载体的TiCl4，助催化剂为有机铝，正己烷作为溶剂，乙烯的转化率达到98%。

该工艺利用改变催化剂组分的方法调节产品的分子量，用共聚单体调节产品密度，产品的熔体指数为0.2-80g/10min，密度范围在0.942-0.965g/cm3，其优势产品是管材专用料和超高分子量的MDPE。

2) 环管聚合工艺环管聚合工艺的典型代表是美国的Phillips工艺。

该工艺采用铬系催化剂，以异丁烷为稀释剂，乙烯在环管反应器内聚合，用轴流泵使淤浆组分循环，用夹套冷却水撤除反应热，通过精确控制反应温度保证产品质量。

该工艺具有建设费用少，操作成本低，反应物不易粘在反应器壁上等优点，可生产分子量很高的产品，分子量分布可宽可窄，产品密度范围0.92-0.97 g/cm3。

(2) 溶液聚合工艺乙烯在溶剂中聚合，聚合物溶解在反应溶剂（一般为环己烷或脂肪烃）中。

有三种反应器类型，即中压（10.3MPa）反应器（如Nova 公司的Sclairtech 工艺）、低压（2.76MPa）冷却型反应器（如道化学）和低压绝热反应器（如DSM 公司的Stamicarbon工艺）。