纯净水桶专用树脂DMDH 6400的生产与应用
摘要：阐述了某全密度聚乙烯装置采用气相流化床生产工艺，生产4L纯净水聚乙烯薄膜专用树脂，牌号为DMDH6400。该产品的熔体流动速率（I21.6）为58~62g/10min，密度大于或等于0.958g/cm3，拉伸屈服应力不小于21MPa，拉伸断裂应力不小于7MPa，断裂标称应变大于或等于350%。经加工使用，制品的气味试验、耐跌落性能、耐压试验、砂眼检测等技术指标均满足要求，产品质量与国外相同牌号产品相当。
某石化公司现有的全密度聚乙烯装置，生产能力为250kt/a，采用美国Unipol气相流化床聚乙烯冷凝生产技术，以乙烯（C2H4）为原料，H2为链转移剂，异戊烷为诱导冷凝剂，采用浆液或干粉催化剂，能生产线型、中密度、高密度等3种聚乙烯产品。
针对用户的需求和装置特点，通过剖析和对比国内外同类产品的技术指标，自行研究并工业化生产了4L纯净水专用树脂，牌号为DMDH6400。从2023年5月开始，该装置3次工业化总计生产DMDH6400树脂产品16个批次，产量总计达4513t，产品全部销售，得到用户认可。
1生产过程
1.1原料规格
该企业在工业化生产中，生产DMDH6400所需原料，主要是乙烯和氢气，原料指标及实际值见表1。
| 原料 | 指标 | 实际值 |
| C2H4 | ||
| C2H4/% | ≥99.90 | 99.99 |
| CO/(μL·L-1) | ≤2.0 | ≤1.0 |
| CO2/(μL·L-1) | ≤2.0 | ≤1.0 |
| C3及以上组分/(μL·L-1) | ≤20.0 | ≤1.0 |
| H2 | ||
| H2/% | ≥95.0 | 99.0 |
| CO/(μL·L-1) | ≤5.0 | ≤1.0 |
| CO2/(μL·L-1) | ≤10.0 | 1.0 |
| 总S/(μg·g-1) | ≤10.0 | 5.0 |
1.2工艺路线
该装置聚乙烯原料的聚合在气相流化床反应器中进行，原料乙烯等气相反应物通过循环气压缩机连续循环，循环气流经树脂床，使床层流化并带走聚合热，通过循环气冷却器从循环气中撤走反应热及压缩机热。各原料及催化剂通过注入点注入床层，HDPE粉料间断地从反应器流入2套排料系统，通过高压输送系统交替运行将聚乙烯树脂粉料送入脱气仓。粉料经脱气、加入专用添加剂、挤出造粒后，得到聚乙烯粒料产品。
装置生产DMDH6400产品时，使用指定的UCAT-B315型干粉催化剂，无助催化剂，通过反应温度来调控产品的相对分子质量，控制氧气量来控制干粉催化剂的活性，工业化生产中投用仪表自动控制系统，确保生产的连续、稳定。实际生产中，力求在保证高密度聚乙烯相对分子质量分布一定的前提下，提高催化剂的共聚合性能，从而提高聚乙烯分子中的长链支化度，使高密度聚乙烯既具有良好的加工性能又具有良好的力学性能［5］。
1.3操作条件
生产DMDH6400的操作条件见表2。
| 项目 | 操作条件 |
| 聚合反应温度/℃ | 98~105 |
| 聚合反应压力/kPa | 2400~3600 |
| 反应器O2浓度/(μL·L-1) | （12~35）×10-3 |
| 床层料位/m | 16~20 |
| 床重/t | 115~150 |
| 表观气速/(m·s-1) | 0.68~0.72 |
| 催化剂活性/(kg·kg-1) | 3000~5000 |
在产品生产过程中，按照设计指标，反应器各操作参数均符合设计要求，各主要设备运行平稳，产品的单耗、能耗、三剂等消耗正常。
1.4DMDH6400产品质量
2023年5月20~22日，对生产DMDH6400过程进行了生产标定。在3d标定期间，原辅材料质量合格，设备运行和产品质量控制平稳，共生产4批次目标产品，合格率达100%。检测结果见表3。从表3可以看出，DMDH6400产品的力学性能优良，达到质量指标要求。这说明聚合反应温度、反应压力、催化剂活性等工艺条件设计和控制合理，DMDH6400树脂与国外产品相当。
2应用情况
2023年8月21~23日，在杭州建德农夫山泉工厂，经过连续3d加工应用，从4L纯净水的加工成型性看，7批DMDH6400满足用户现有生产工艺，成型率在90%以上；此外较终制品气味试验、耐跌落性能、耐压试验、砂眼检测等指标分析结果均满足要求。
| 项目 | DMDH 6400 设计指标 | DMDH6400 实测数据 | 国外同类产 品实测数据 |
| 密度/(g·cm-3) | ≥0.958 | 0.961 | 0.961 |
| M/(Fg·R((1201m.6ink)-g1)) | 58~62 | 60 | 58 |
| /M(gF·R(1(20.m6ink)g-1)) | - | 0.77 | 0.70 |
| 拉伸断裂标称应变/% | ≥350 | 591 | 540 |
| 拉伸屈服应力/MPa | ≥21.0 | 29.4 | 27.0 |
| 拉伸断裂应力/MPa | ≥7 | 15.7 | 15.0 |
| 黑粒/(个·kg-1) | 0 | 0 | 0 |
| 色粒/(个·kg-1) | ≤10 | 0 | 0 |
3结束语
（1）经3次工业化生产，所确定的4L纯净水专用树脂DMDH6400的生产工艺路线、操作条件可靠，可实现稳定工业化生产。
（2）经杭州建德农夫山泉工厂加工使用，4L纯净水制品的加工性、气味试验、耐跌落性能、耐压试验、砂眼检测等技术指标均满足要求，产品质量与国外相同牌号产品相当。
