介绍了冷凝态操作在大庆LLDPE装置上应用的优点,详细论述了大庆LLDPE装置应用此技术的可行性。该技术与原有气相法相比具有如下优点:提高装置的操作弹性;提高生产能力的同时可不更换原有的反应器、循环气压缩机等关键大型设备;工艺改动小,易操作;可在常态与冷凝态操作之间任意切换。综述了Unipol气相法聚乙烯工艺的冷凝态、超冷凝态、液体单体聚合、液体成分聚合和间接冷却反应器技术的最新进展情况。详述了气相法聚乙烯流化床反应器冷凝模式操作工艺方面的最新专利技术动态。阐明了流化床聚合反应器中气液导流器和喷雾器的设计原理和方法。详细分析了操作工艺条件与产品质量和产率之间的关系。 对气固流化床反应器乙烯聚合反应体系中引入易冷凝惰性介质以提高反应器的散热能力的冷凝模式操作过程进行了模拟分析。通过选用合适的热力学模型,模拟计算了不同种类的冷凝介质,不同组成分率对聚合体系物性的影响。还提出了流化床冷凝模式在乙烯聚合过程中可能出现的三种反应器运行状态。以Unipol气相法乙烯聚合工艺作为流化床反应器冷凝模式操作的一个实例,通过模拟计算,考察了在不同的操作负荷下,进反应器的循环物流的露点、组成和温度对反应器运行状态的影响,并对反应器运行的稳定性作了初步探讨。建立了气相法聚乙烯冷凝模式操作反应器的两相模型。模型涉及气泡相和乳化相中的热量和质量守衡、乳相和泡相之间的热量传递和质量传递、乳相中的聚合反应以及乳相中粒子的停留时间分布等。通过模型研究了常规操作和冷凝操作时操作变量和反应器运行状态变量之间的关系。模型模拟结果与工业的常规操作和冷凝操作数据符合较好。得到了冷凝操作时时空收率、低温区域、聚合物灰分等的变化规律以及催化剂特性对冷凝操作的影响规律。提出了适合于冷凝操作的催化剂类型。通过建立气相法聚乙烯冷凝模式操作流化床乳化相中粒子外边界层的热质传递模型,研究了冷凝模式操作时聚合粒子的过热情况,模拟结果显示在通常条件下,聚合物粒子在生长初期的表面温度存在多重稳态解;冷凝操作有助于降低大的聚合物粒子的边界层温度梯度,但对粒子生长初期的边界层温升几乎没有影响;慢启动、高活性、快衰减的催化剂最适合于冷凝模式操作。 大庆LLDPE装置于1988年7月投产,是国内首套线性聚乙烯装置,设计能力为6万吨/年,运行时数为8000小时/年。1999年因乙烯48万吨改造乙烯吃配问题,决定对LLDPE装置实行扩能改造。在对冷凝态技术在大庆LLDPE装置上应用的可行性分析基础上,进行了冷剂的选择、物料平衡理论计算、反应器的撤热能力计算和相关设备的扩能改造;随后进行了两次开发试验、一次冷凝态技术工业化应用试验和试生产工作。大庆LLDPE装置冷凝态技术的应用开发主要内容:1)优选冷剂种类,确定相应产率下液相量与时空收率的关系,并结合本地区的气候特点,制定出相应的操作范围。2)研制开发出新型催化剂掺混器,通过对不同型号的催化剂进行均匀掺混,生产出适用于冷凝态技术操作的专用催化剂,保证了操作和产品质量的稳定性。3)研究探索出稳定性操作的方法,确保流化床反应器连续运行。4)找出装置瓶颈,尽可能使冷凝态技术得到充分发挥。 2000年3月进行冷凝态技术长期工业化大负荷生产,产率由原设计的7.5t/h提高到10.5t/h,最高瞬时负荷达到13t/h,达到了联碳公司使用冷凝技术提高反应器生产能力70%的目标水平。目前大庆LLDPE装置冷凝态技术应用中还存在着一些问题,制约着大负荷的运转,生产负荷只能达到设计的140%。要使冷凝态技术达到设计的170%,必须对排料系统和排放气系统进行改造,增加排料系统和排放气系统能力。大庆LLDPE装置从投用冷凝态技术后,经过30个月生产运行后,装置生产负荷提高所创造的效益达到4354.31万元。