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1、聚乙烯生产工艺1.1重要原料乙烯构造式CH2 CH2是最简朴烯烃，常压下是略带芳香气味无色可燃性 气体。物理参数如表1所示。表1乙烯物理参数相对分子质量28.05临界压力/ MPa4.79熔点/C-169.4自燃点/C5.37沸点/C-103.8聚合热/ (kJ/mol )95相对密度（液体，-103.8/C0.5699爆炸极限，3.0234临界温度/C9.90乙烯几乎不溶于水，化学性质活泼。与空气混合能产生爆炸性混合物。是石油化工基本原料。乙烯来源于液化天然气、液化石油气、轻柴油、重油或原油等经裂解 产生裂解气中分出；也可由焦炉煤气分出；还可由乙醇脱水制得。1.2高压聚合生产工艺乙烯高压聚合
2、是以微量氧或有机过氧化物为引起剂，将乙烯压缩至147.1245.2MPa高压下，在150290C条件下，乙烯经自由基聚合反映转变成 为聚乙烯聚合办法。也是工业上采用自由基型气相本体聚合最典型办法，海事 工业上生产聚乙烯第一种办法，至今依然是生产低密度聚乙烯重要生产办法。1.3聚合原理乙烯在高压下按自由基聚合反映机理进行聚合。由于反映温度高，容易发 生向大分子链转移反映，产物为带有较多长支链和短支链线型大分子。经测试， 大分子链中平均1000个碳原子支链上带有2030个支里链。同步由于支链较多， 导致高压聚乙烯产物结晶度低，密度小，故高压依稀称为低密度聚乙烯。条件与过程描述：纯度99%以上乙烯在
3、催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存 在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75C汽油中聚合得到HDPE淤浆。经醇解 破坏残存催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合乙烯，经干燥、造粒得到 产品。1.4重要工艺条件1.4.1乙烯纯度聚合级乙烯气体规格规定，纯度不低于99.9%乙烯露点不不不大于223K, 其他杂质含量如表2所示。表2聚合级乙烯气体规格规定乙烯含量/ %99.9co / ( cm3 / m3)0. 5甲烷，乙烷/ （ cm3 /m3）50H / ( cm3 / m3)0. 5乙炔(cm3 / m3)0.5S ( cm3 / m3)0. 1氧 (cm3 / m3)0.1H O / (
4、 cm3 / m3)0. 1CO ( cm3 / m3)0.5纯度低，聚合缓慢，杂质多，产物相对分子量低。其中特别严格控制对乙 烯聚合有害乙炔和一氧化碳含量，由于这两种物质参加反映后，会减少产物抗 氧化能力，影响产物介电性能等。1.4.2引起剂以氧为引起剂时，用量必要严格控制在乙烯量0.003%0.007%之内，防止 气体在高压下发生爆炸。以有机过氧化物为引起剂时，将有机过氧化物溶解于 液体石蜡中，配备成1%25%引起剂溶液。1.4.3相对分子质量调节剂工业生产中为了控制聚乙烯相对分子质量（或熔融指数），恰当加入调节 剂（如烷烃中乙烷、丙烷、丁烷、己烷环己烷；烯烃中丙烯、异丁烯；氢；丙 酮和丙
5、醛等），最惯用是丙烯、丙烷、乙烷。其纯度规定为：丙烯99.0 %（体积）；丙烷纯度97%（体积）；乙烷纯 度95%。它们杂质含量：炔烃40cm3/m3 ； S含量V0.3cm3 /m3 ；氧含量V 0.2 cm3 / m3。1.4.4聚合温度取决与引起剂种类。以氧为引起剂温度控制在230C以上；以有机过氧化 物为引起剂时，温度控制在150C左右。1.4.5聚合压力108245MPa,高低根据聚乙烯生产牌号拟定。压力愈大，产物相对分子质 量愈大。1.4.6聚合转化率与产率聚合转化率为16%27%即采用低转化率聚合，未转化乙烯经冷却器冷却 后循环使用，总产率高达95%。聚合时进料温度为40C，乙烯
6、-聚乙烯混合物 出料温度160280C，大某些反映热由离开反映器物料带走。反映器夹套冷 却只能除去某些热量。1.4.7聚合产物相对分子质量测定低密度聚乙烯树脂数均相对分子质量控制在1000050000，重均相对分子 质量控制在100000以上。测定办法采用“熔融指数（MI） ”法，以熔融指数 大小表达其相应相对分子质量及流动性。普通生产控制熔融指数为0.3； 0.4； 0.； 0.7； 2.0； 2.5； 5.0； 7.0； 20等，相对数均分子质量如表3。表3低密度聚乙烯熔融指数与数均相对分子质量对照表熔融指数均相对分熔融指数均相对诙前1 土匕忍r数均相对分数子质量数分子质量熔融指数子质量2
7、0.9240001.830.0056.4280000.25480000.00153000760001.4.8生产办法HDPE最普通生产办法是通过淤浆或气相加工法，也有少数用溶液相加工 生产。所有这些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系（也许是 不止一种化合物）和各种类型烃类稀释剂参加放热反映。氢气和某些催化剂用 来控制分子量。淤浆反映器普通为搅拌釜或是一种更惯用大型环形反映器，在 其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体（依照需要）和催化剂一接触，就 会形成聚乙烯颗粒。除去稀释剂后，聚乙烯颗粒或粉剂淤浆法。2. 聚合反映设备当前工业采用乙烯高压聚合反映器可分为釜式反映器和管式反映器。
8、本设 计中采用釜式反映器。其材质为优质合金钢，形状为圆筒形，采用顶伸式搅拌 器。生产中可以单速操作，也可以两釜串联操作。釜内（L/D较大）搅拌轴上 带有分区挡板，适合于单线操作。容积为135m 3釜式反映器单线生产能力为 100000t/a .其最大特点是生产易控，产品多样。聚合釜设备图（见附录）。3. 乙烯高压聚合生产工艺流程粒被干燥按剂量加入添加剂，就生产乙烯高压聚合生产工艺流程如图1-1 所示。重要过程分为压缩、聚合、分离和掺和4个阶段。图1-1聚乙烯生产工艺流程图M8MPa1-乙烯接受器；2-辅助压缩机；3-一次压缩机；4-低聚物分离器；5-气体混合器6-调节剂注 入泵；7-二次压缩机
9、；8-聚合釜；9-引起剂泵；10-产物冷却器；11-高压分离器；12-低压分 离器；13-乙烯接受器；14-低聚物液分器；15-齿轮泵；16-切粒机；17-脱水贮槽；18-振动 筛；19-旋风分离器；20-磁力分离器;21-缓冲剂；22-中间贮斗；23-掺和器；24-等外品贮 槽; 25-合格品贮槽来自总管压力为1.18MPa聚合级乙烯进入接受器（1），与来自辅助压缩 机（2）循环乙烯混合。经一次压缩机（3）29.43MPa在于来自于低聚物分离 器（4）返回乙烯进入混合器（5），由泵（6）注入调节剂丙烯或丙烷。气体物 料经二次压缩机（7）加压到113196.20MPa（详细压力依照聚乙烯型号拟
10、定） 然后进入聚合釜（8），同步，由泵（9）持续向反映器内注入微量配备好引起 剂溶液，使乙烯进行高压聚合。出粒料。本设计采用齐格勒催化从聚合釜出来 聚乙烯与未反映乙烯经反映器底部减压阀进入冷凝器（10），冷却至一定温度后进入高压分离器（11），减压至24.5329.43MPa；分离出来大某些未反映乙 烯与低聚物，经低聚物分离器（4）,分离出低聚物后，乙烯返回混合器（5）循 环使用；低聚物在低聚物分液器（14）中回收夹带乙烯后排出。由高压分离器 （11）出来聚乙烯物料（含少量未反映乙烯），在低压分离器（12）中减压至 49.1kPa，其中分离出来残存乙烯进入乙烯接受器（13）。在低压分离器底部加
11、 入抗氧剂、抗静电剂等后，与熔融状态聚乙烯一起经挤压齿轮泵（15）送至切 粒机（16）进行水下切粒。切成粒子和冷却水一起到脱水槽（17）脱水，再经 振动筛（18）过筛后，料粒用气流送到掺工段。用气流送来料粒一方面通过旋风分离器（19），通过气固分离后，颗粒落入磁力分离器（20）以除去夹带 金属粒子，然后进入缓冲器（21）.缓冲器中料粒通过自动磅秤和三通换向阀进入 三个中间贮槽（22）中一种，取样分析，合格产品进入掺和器（23）中进行气动 循环掺和；不合格品送至等外品贮槽（24）进行掺和或贮存包装。参合均匀后 合格品一一聚乙烯颗粒用气流送至合格品贮槽（25）贮存，然后用磅秤称量， 装袋后送至成品
12、仓库。高压生产聚乙烯流程比较简朴，产品性能良好，用途广泛，但对设备和自 动控制规定较高。4. 物料衡算聚乙烯合成采用设备为聚合釜，依照物料守恒可对聚合釜进出物料进行计 算。低密度聚乙烯相对分子质量依照表3可获得，此计算中取其相对分子质量 为3。由聚合工艺条件可取聚合产率为95%。以1000Kg乙烯为基准，进行聚合 反映，聚乙烯产量为950Kg，则未反映乙烯质量为50Kg。nCH 2 二 CH 2 T - - CH 2 - CH 2 -28n3950Kg1000KgX95%由此可求得聚合度n=1142.85输入（Kg）输出（Kg）CH = CH1000 (Kg)22聚乙烯950 (Kg)未反映C
13、H = CH50 (Kg)22共计1000 (Kg)1000 (Kg)表4合成聚乙烯反映输入原料与输出产物量5. 生 产 工艺研究新进 展长期以来，在聚乙烯生产工艺技术领域，始终是各种工艺并存，各展其长。 现今最普遍工艺技术有如下六种。冷凝及超冷凝技术冷凝及超冷凝技术是指在普通气相法PE流化床反映器工艺基本上，使反 映聚合热由循环气体温升和冷凝液体蒸发潜热共同带出反映器，从而提高反映 器时空产率和循环气散热一种技术。不造粒技术随着催化剂技术进步，当前已浮现了直接由聚合釜中制得无需进一步造粒 球形PE树脂技术。直接生产不需造粒树脂，不但能省去大量耗能挤出造粒等环 节，并且从反映器中得到低结晶产品
14、不发生形态变化，这样有助于缩短加工周 期、节约加工能量。共聚技术采用共聚技术对PE进行改性近年得长足白勺展.低压PE工艺白勺明显进 展之一就HDPELLDPE白勺共聚单体从1-丁烯向高档a-烯烃（1-己烯、1-辛烯四 -甲基-1-戊烯）转变.普通以为长链单体共聚白勺LLDPE比短链单体共聚白勺树 脂具更高白勺整体韧性强度，且长链单体对LLDPE树脂性能改进白勺峰值处在 1-己烯与1-辛烯之间，而1-辛烯共聚LLDPE韧性最佳.反映器新配备近来，开型管式反映器生产LDPE白勺趋势，釜式工艺变得越越过，但二 台釜式反映器串联操作技术白勺开，使釜式反映器工艺白勺生产费用可与管式反映器竞争.双峰技术双
15、峰聚乙烯指相对分子质量分布曲线呈现两峰值白勺聚乙烯树脂，双峰树 脂可获得优越物理性能和加工性能.当前，生产双峰树脂白勺办法主熔融共混、 反映器串联、单一反映器使用双金属催化剂或混合催化剂等办法.原位法技术工业生产LLDPE 普通反映器加入一定比例白勺a-烯烃（如-丁烯、1-己烯 1-辛烯）与乙烯进行共聚，些单体均由乙烯齐聚生成.原位共聚反映体系，乙烯 唯一原料，运用齐聚催化剂实现乙烯齐聚生成共聚a-烯烃，然后运用共聚催化 剂使之与乙烯共聚，制备LLDPE.采用原位共聚可简化生产工艺，减少生产成本。聚合釜构造图基本简介HDPE是一种结晶度高、非极性热塑性树脂。原态HDPE外表呈乳白色，在微 薄截面呈一定限度半透明状。PE具备优良耐大多数生活和工业用化学品特性。 某些种类化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二 甲苯）和卤化烃（四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具备好防水蒸汽性，可用于 包装用途。HDPE具备较好电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很合用
