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(来源:聚烯烃人)
本文介绍由PPH-T03阶梯式转产PPH-Y26、PPR-M70的工业化试生产方案,分两阶段逐步提高氢气浓度,投加乙烯共聚;围绕氢气、乙烯、外给电子体、反应温度与环管密度开展协同调控,利用DQC/Donor-C催化剂体系实现MFR约70产品稳定生产,采用密度“先降后升”、提前降温等操作策略,解决高氢工况下密度波动、物料发黏、轴流泵运行扰动等问题,形成一套高流动无规聚丙烯转产操作方法。
总体试生产方案
本次转产采用两阶段阶梯方案:第一阶段由PPH-T03(均聚通用料)转产PPH-Y26(纤维料,目标MFR≈26g/10min),两环管氢气摩尔分数由0.037%、0.141%逐步提至0.265%;第二阶段转产PPR-M70,氢气量升至0.55%,同时投用乙烯压缩机PA-704,按总产量0.5%添加乙烯。氢调法耗氢量高于常规降解法,试生产全程维持系统高压,提升氢气在液相丙烯中的溶解度,降低环管不凝气积聚对轴流泵的影响。
氢气为调控MFR的关键参数。图1展示转产PPR-M70阶段两环管氢气加注变化趋势:R201氢气摩尔分数自PPH-Y26阶段0.26%逐步提至0.55%,用时约1.5h,第二反应器同步由0.26%提升至0.55%。PPH-Y26转产过程发现,氢气摩尔分数0.1%~0.12%为催化剂活性敏感区,该区间反应活性对氢气浓度高度敏感,氢气提量应放缓;越过敏感区后可适当提速。转产PPR-M70初始氢气浓度高于敏感区,调整过程平稳,无活性突变。采用DQC/Donor-C催化剂体系,目标区间内氢气浓度与MFR线性相关性良好,氢调敏感性可满足高MFR产品生产要求。
氢气调至目标值后,依据环管负荷逐步进料乙烯,进料量控制为总产量0.5%。乙烯聚合反应速率快,转化率预估90%~95%。乙烯加入可提升反应活性,但会明显降低产物等规度与刚性,需同步调节外给电子体用量进行补偿。
外给电子体的调整
表1 PPR-M70转产过程外给电子体调整方案
PPH-Y26与PPH-T03等规度要求接近,无需调整给电子体用量;转产PPR-M70引入乙烯后产物等规指数下降,需大幅提高外给电子体维持刚性,本次试生产将其加入量提升至基准量3倍。同时把50%稀释型给电子体更换为100%纯品,保证计量精度与输送稳定。
精度与输送稳定
反应温度与密度的协同控制
PPR-M70生产时,氢气大幅上调引发环管密度小幅波动,一环管密度由510kg/m³最高升至524kg/m³,整体可控。乙烯可提升反应活性,但无规共聚物中的乙烯链段降低产品热变形温度,物料更易发黏。为避免爆聚与出料阀堵塞,转产前两环管反应温度各下调1℃,预留安全操作区间。
本次为首次生产MFR达70的产品。为防止提氢过程中环管密度骤升造成轴流泵功率波动,调氢前预先将两环管密度降低约20kg/m³,拓宽操作弹性;氢气达标后再逐步恢复反应密度,兼顾反应效率与催化剂活性,保障轴流泵稳定运转。该“先降后升”策略能够有效规避高氢气浓度条件下环管反应器的运行风险。
结论
本次试生产采用两阶段阶梯转产工艺,依次完成PPH-T03向PPH-Y26、PPR-M70切换,通过精准调控氢气实现熔体流动速率提升,按总产量0.5%引入乙烯进行无规共聚;针对乙烯造成的等规度下降,将外给电子体提高至基准量3倍并更换为纯品;同时配套实施反应温度下调1℃、环管密度先降约20kg/m³再恢复的管控手段,有效应对密度波动、物料黏结及轴流泵运行风险,依托催化剂良好的氢调敏感性,顺利完成高MFR产品首次工业化试生产。
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