聚丙烯牌號設(shè)計、生產(chǎn)與質(zhì)量監(jiān)控.pdf

1、Spheripol工藝是目前世界聚丙烯生產(chǎn)中廣泛使用的工藝之一，能夠提供全范圍的產(chǎn)品，包括均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物、三元共聚物(乙烯-丙烯-丁烯共聚物)。Spheripol工藝過程包括原料精制、催化劑制備、預(yù)聚合及液相本體反應(yīng)系統(tǒng)、氣相反應(yīng)系統(tǒng)、聚合物脫氣及單體回收、聚合物氣蒸干燥、擠壓造粒等工序，是非常典型的組合工藝(雙環(huán)管+流化床)。
　　 本論文主要針對Shperipol工藝過程，圍繞提高裝置生產(chǎn)效率、增加裝置經(jīng)濟(jì)效

2、益的主題開展了以下五方面的研究：第一，Spheripol組合工藝丙烯聚合質(zhì)量模型的建立；第二，Spheripol聚丙烯工藝牌號切換優(yōu)化；第三，聚丙烯中乙烯含量的快速檢測；第四，高抗沖共聚聚丙烯的開發(fā)；第五，透明無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)的開發(fā)。
　　 (1)Spheripol組合工藝丙烯聚合質(zhì)量模型的建立
　　 在聚合機(jī)理的基礎(chǔ)上，以Spheripol工藝為例，對聚合物質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)模擬，建立了適用于組合工藝(環(huán)管+流化床)串

3、聯(lián)反應(yīng)器的質(zhì)量模型。模型變量包括聚合溫度、氫氣/單體比、共聚單體/單體比，質(zhì)量指標(biāo)包括熔融指數(shù)、乙烯含量、密度等。利用Spheripol王藝的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進(jìn)行回歸后，模型模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)的對比表明，這些模型均有較好的預(yù)測效果，且適用于Spheripol工藝的三類產(chǎn)品(均聚、無規(guī)、抗沖)共七種牌號，為工業(yè)軟測量的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　 (2)Spheripol聚丙烯工藝牌號切換優(yōu)化
　　 針對Spheripol

4、工藝，基于質(zhì)量模型，在控制聚合物的熔融指數(shù)和乙烯含量的目標(biāo)下，建立了牌號切換優(yōu)化模型數(shù)，分別考察了Spheriopol工藝中三個反應(yīng)器中溫度、氫烯比、乙烯/丙烯比對切換過程的影響，獲得了各操作變量的優(yōu)化軌跡和策略。優(yōu)化結(jié)果表明，組合工藝各串聯(lián)反應(yīng)器由于在產(chǎn)量中所占比重的差異，牌號切換中其變量過調(diào)的幅度也不盡相同；熔融指數(shù)的過調(diào)主要依靠第一環(huán)管的氫氣/丙烯比；當(dāng)存在兩個質(zhì)量指標(biāo)時，必須保證兩者同時優(yōu)化才能得到切換時間最短；熔融指數(shù)可以通過

5、前兩個環(huán)管反應(yīng)器來調(diào)節(jié)，而流化床反應(yīng)器主要調(diào)節(jié)乙烯含量指標(biāo)，以得到最短切換時間。
　　 (3)聚丙烯中乙烯含量的在線檢測
　　 為彌補(bǔ)現(xiàn)有檢測方法的不足，本文提出可利用拉曼光譜檢測速度快、準(zhǔn)確度高、無損樣品的特點(diǎn)，對聚丙烯中的乙烯含量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測。結(jié)合PLS方法，對聚丙烯中的乙烯含量進(jìn)行了研究。對比了PE和PP不同譜段內(nèi)拉曼光譜的差異，并據(jù)此建立了若干乙烯含量的預(yù)測模型，均取得了較為理想的檢測結(jié)果?？疾斓谝豁?xiàng)PL

6、S成分，發(fā)現(xiàn)其載荷分布能夠反映PP的分子結(jié)構(gòu)與乙烯含量間的關(guān)系，即乙烯含量與CH2基團(tuán)的數(shù)量成正相關(guān)，而與CH3基團(tuán)、CH基團(tuán)和C-C鍵的數(shù)量成負(fù)相關(guān)。將拉曼光譜與近紅外光譜的檢測結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)拉曼光譜的檢測誤差略高，但仍具有較高的準(zhǔn)確性，乙烯含量預(yù)測值與真實(shí)值間的r，ARE和RMSE值分別為0.984，4.63％和0.586。
　　 (4)高抗沖共聚新產(chǎn)品SP179的開發(fā)
　　 應(yīng)用牌號切換模型和質(zhì)量模型，指導(dǎo)了高

7、抗沖共聚聚丙烯SP179的牌號切換和技術(shù)開發(fā)工作。實(shí)現(xiàn)了牌號切換時間短、生產(chǎn)的過渡料少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的目標(biāo)。并通過工藝條件的優(yōu)化和催化劑的篩選，確定了生產(chǎn)SP179的工藝條件并實(shí)現(xiàn)了SP179的規(guī)?；a(chǎn)。批量投放市場，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。論文中采用高溫凝膠色譜儀(GPC)、差示掃描量熱儀(DSC)、熔融指數(shù)儀、紅外光譜(IR)、核磁共振(NMR)、掃描電鏡(SEM)、動態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)、流變學(xué)行為、可漆性等分析技術(shù)

8、，研究了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，對比了其與國外同水平的聚丙烯牌號AW191結(jié)構(gòu)和性能的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管SP179與新加坡進(jìn)口保險杠專用樹脂AW191聚合工藝不同，但它們物性相近，結(jié)構(gòu)相似，加工性能一致，且均具有良好的可噴涂性能，表明，SP179可替代AW191用于改性制備保險杠專用料。
　　 (5)透明無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品EP2X32G的開發(fā)
　　 基于牌號切換模型和質(zhì)量模型，指導(dǎo)了可用于醫(yī)療器械、食品包裝、餐飲器皿的透明無

9、規(guī)聚丙烯EP2X32G的開發(fā)。實(shí)現(xiàn)了牌號切換時間短、生產(chǎn)的過渡料少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的目標(biāo)。并通過工藝條件的優(yōu)化，確定了生產(chǎn)EP2X32G的工藝條件并實(shí)現(xiàn)了EP2X32G的批量化生產(chǎn)。論文采用高溫凝膠色譜儀(GPC)、差示掃描量熱儀(DSC)、核磁共振等技術(shù)分析了產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并考察了產(chǎn)品的拉伸性能、沖擊性能、彎曲性能、負(fù)荷變形溫度、熔體質(zhì)量流動速率和霧度等性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丙烯-乙烯無規(guī)共聚聚丙烯EP2X32G，乙烯含量在3%左右，具