乙烯高压气相本体聚合制备低密度聚乙烯的合成工艺
谈化工工艺条件的选择与控制实例

与抗氧化剂等添加剂混合后经挤出切粒 , 得到柱状聚乙烯, 被水流送 往脱水振动器 , 大部分水分离后, 进入离心干燥器 , 以脱除表面附着的 水分 , 然后经振动筛分去不合格的粒料后成品用气流输送至计量设备 计量, 混合后为一次成品, 然后再次进行挤出、 切粒、 离心干燥 , 得到二
2 0 范围。 ) 8 ̄ C 2反应压力。增加压力有利于链增长反应, 而对链终止反 次成品。二次成品经包装出厂为商品聚乙烯。 应影响不大。 因为在高压条件下乙烯被压缩为气密相状态。 故一般聚 参考文献 合反应压力在 10- 0 a 0- 5 MP 范围。 ) 3 3引发剂。 乙烯高压聚合需加人 自 【 郝敏. 1 ] 乙烯高压聚合生产流程明. 乙烯高压法,0 9 20. 由基引发剂, 1 h  ̄— —常称为催化剂。所用的引发剂主要是氧和过氧化 [ 李玲 乙烯高压法中的聚合反应叨. l ' 2 ] 乙烯生产 ,0 8 20.
量、 分子量调节剂等因素影响。
2 反应条件
加压后循环使用。聚乙烯则进入低压分离器, 减压到O M a . P 以下, 1 使
残存的乙烯进一步分离。 乙烯循环使用。 聚乙烯树脂在低压分离器中
1温度。 ) 乙烯在高压下的聚合温度随引发剂的不同而改变。 用氧 引发时应高于 2 0 , 3  ̄ 若用有机过氧化物引发 , C 聚合温度可降至 10 5℃ 左右。链转移速率加快会造成聚乙烯大分子的短支链和长支链增多 , 使产品的结晶度下降 、密度减小 。故聚合反应温度一般控制在 10 3 ̄
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民 科技21 年 期 营 02 第1
高压法生产聚 乙烯 工艺
王 军
( 齐化集 团有 限公 司, 黑龙 江 齐齐哈 尔 1 10 ) 6 0 0 摘 要: 乙烯高压法 中的聚合反应属于 自由基型聚合反应 , 反应过程包括链 引发、 链增 长、 链终止和链转移。 乙烯高压聚合 生产流 程 既 可 用 于釜 式 聚合 反 应 器 , 也适 用 于管 式 聚合 反 应 器 。现 对 高压 法 生 产聚 乙烯 工 艺进 行 探 讨 。 关键词 : 源自工工艺; 条件 ; 选择 ; 控制
聚乙烯工艺流程图

聚乙烯的用途—滚塑
聚乙烯的用途—土工膜
聚乙烯的用途—电缆
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乙烯聚合基本原理
聚合反应
聚合反应是由单体合成聚合物的反应过程。 有聚合能力的低分子原料称单体,分子量较 大的聚合原料称大分子单体。若单体聚合生 成分子量较低的低聚物,则称为齐聚反应, 产物称齐聚物。一种单体的聚合称均聚合反 应,产物称均聚物。两种或两种以上单体参 加的聚合,则称共聚合反应,产物称为共聚 物。
编辑本段结构式
CH2=CH2+CH2=CH2+······→—CH2—CH2—CH2—
CH2······
简写:nCH2=CH2→—[—CH2—CH2—CH2—CH2—]—
聚合压力大小:高压、中压、低压;
聚合实施方法:淤浆法、溶液法、低密度。
聚乙烯是半结晶热塑性材料。它们的 化学结构、分子量、聚合度和其他性 能很大程度上均依赖于使用的聚合方 法。聚合方法决定了支链的类型和支 链度。结晶度取决于聚合物的化学结 构和加工条件。
高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品、 其次是管材、注射成型制品、电线包 裹层等。
中低压聚乙烯:以注射成型制品、中 空制品为主。
超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯 优异的综合性能,可作为工程塑料使 用。
聚乙烯的用途——薄膜
聚乙烯的用途—吹塑
聚乙烯的用途—管材
聚乙烯的用途—注塑
聚乙烯的用途—片材
主要生产工艺
反应压力:高压和低压 反应器:管式、釜式、流化床、
环管 物料状态:气相、本体、溶液
(淤浆)
聚合反应器
聚合反应器的凸镜垫
高压循环气冷却器
高压管式法的特点
自由基聚合反应:链引发、链增长、链终止 引发剂:微量氧或有机过氧化物 反应压力最高为320Mpa,温度为165-320°C 反应接近平推流,夹套撤热 单程转化率:20—40% 密度范围:0.916—0.936g/cm³ 分子量:10万—50万
世界上主要的11种聚乙烯PE生产技术

目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多,拥有LDPE技术的有7家,LLDPE和全密度技术的企业有10家,HDPE技术的企业有12家。
从技术发展情况看,高压法生产LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法,釜式法和管式法工艺技术均已成熟,目前这两种生产工艺技术并存。
发达国家普遍采用管式法生产工艺。
此外,国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系,可降低反应温度和压力。
高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。
低压法生产HDPE和LLDPE,主要采用钛系和络系催化剂,欧洲和日本多采用齐格勒型钛系催化剂,而美国多采用络系催化剂。
目前世界上主要应用的聚乙烯生产技术用11种,现简单介绍如下:(1)巴塞尔公司气相法Spherilene工艺生产线性PE可从很低密度PE(ULDPE)到LLDPE,也可生产HDPE等。
采用齐格勒-纳塔型钛基催化剂和Spherilene气相法工艺。
在轻质惰性烃类存在下,催化剂和进料先进行本体预聚合,在缓和条件下发生本体聚合。
浆液进入第一台气相反应器,采用循环气体回路冷却器散热,再进入二台气相反应器。
生产产品密度从ULDPE(小于900kg/m3)到HDPE (大于960 kg/m3),熔体流动速率(MFR)从0.01-100。
因采用二台气相反应器,故可生产双峰级和特种聚合物。
Spherilene工艺1992年推向市场以来,现已拥有生产能力180万吨/年。
六套生产装置(美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1套)己投入运转,另有二套(印度和伊朗各1套)在建设中,单线生产能力可从10万吨/年-30万吨/年。
目前,中国没有这类技术的生产装置。
(2)北欧化工公司北星(Bastar)工艺北星PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE(中密度PE)和HDPE。
采用串联的回路、气相低压法反应器。
PE密度为918-970kg/m3,熔融指数0.1-100。
采用Z-N催化剂或SSC(单活性中心)催化剂。
聚乙烯合成方法及合成路线

聚乙烯合成方法及合成路线聚乙烯,也称聚乙烯乙烷,是一种热塑性树脂,具有良好的物理性质和化学稳定性,广泛应用于包装、建筑、医疗、电子等领域。
聚乙烯的合成方法多样,其中以乙烯为原料进行聚合反应是最主要的一种方法。
聚乙烯合成方法1.聚合反应乙烯聚合反应是通过将乙烯气体在催化剂存在下进行聚合,生成长链烃分子的过程。
常用的催化剂包括钛、锆、铬等金属化合物。
聚合反应通常在高压高温下进行,产物为聚乙烯颗粒。
2.溶液聚合溶液聚合是将乙烯溶解在合适的溶剂中,通过引入催化剂进行聚合反应。
溶液聚合适用于生产高分子量、均聚度较高的聚乙烯。
3.浆料聚合浆料聚合是将乙烯与催化剂悬浮在合适溶剂中,通过溶剂挥发将乙烯聚合成聚乙烯。
浆料聚合通常应用于生产各种规格的聚乙烯颗粒。
4.气相聚合气相聚合是将乙烯气体在催化剂作用下在气相中发生聚合反应。
气相聚合适用于大规模生产聚乙烯,具有生产效率高的优点。
聚乙烯合成路线1.传统路线传统的聚乙烯合成路线是以乙烯为原料,通过聚合反应制备聚乙烯颗粒。
该路线生产工艺成熟,产品质量稳定,是市场主流的生产方式。
2.生物可降解路线生物可降解聚乙烯是利用生物技术手段,将生物原料转化为乙烯,再进行聚合反应制备具有生物可降解性质的聚乙烯。
这种路线具有环保性好的特点,逐渐受到关注。
3.再生聚乙烯路线再生聚乙烯是利用回收的废旧聚乙烯制备新的聚乙烯颗粒。
这种路线有利于资源循环利用,减少对原生资料的依赖,符合可持续发展理念。
在聚乙烯的合成方法和合成路线中,不断推陈出新,为聚乙烯的生产提供了多样选择,满足了不同需求和环境的要求。
随着技术的不断发展,相信未来聚乙烯的合成方法和合成路线会更加多元化和环保化。
1。
五章节本体聚合生产工艺

(2)后聚合
苯乙烯预聚物或称预聚浆自两台预聚釜底部经阀门沿加热 导管连续地流入聚合塔中,在135—235℃下进行聚合。在聚 合塔中,物料呈柱塞式层流状态或在螺旋推进装置作用下向 前流动,而不产生返混现象。
高压釜结构较复杂,尤其是搅拌器的设计与安装均较困难, 在生产中搅拌器会发生机械损坏,聚合物易于沉积在浆上, 因而造成动平衡破坏,甚至有时会出现金属碎屑堵塞釜后的 减压阀现象,使釜内温度急剧上升,导致爆炸的危险。
(2)管式反应器
管式反应器是细长的高压管。管式反应器的物料在管内呈活 塞式流动,反应温度沿管程有变化,因而反应温度有最高峰, 因此所合成聚乙烯分子量分布较宽。管式法早期的单程转化 率较低.大约10%左右,生产能力为3000t/a,近期单程转 化率与釜式法相近,即为24%,单线生产能力已达到 60000—80000t/a。 管式反应器的结构颇为简单和传热面 积相当大。整根细长的高压管都布置有央套。
5.3.1 聚合反应的控制要素
聚合反应的控制要点 主要是聚合速率、分子量、粘度、聚合热及转化率。
2.分子量
作为通用级聚苯乙烯必须控制分子量在5万一10万之间(重均 分子量在10万一40万之间)。 影响分子量的主要因素是聚合反应温度,见表6.5。 苯乙烯热聚合反应时.反应温度愈高,形成的活性小心愈多, 反应速率越快,聚合物分子量越低。反应温度每上升20 ℃ , 分子量能成倍地下降。
5.3.3 聚苯乙烯的改性及技术进展
• 1.聚苯乙烯的改性 • (1)高抗冲聚苯乙烯 • (2)苯乙烯—丙烯腈共聚物
聚乙烯生产工艺流程

聚乙烯生产工艺流程聚乙烯是一种常见的塑料,广泛应用于包装、建筑、电子和汽车等领域。
聚乙烯生产工艺流程主要包括原料处理、聚合反应、精馏和加工等步骤。
以下是一个典型的聚乙烯生产工艺流程。
首先,原料处理。
聚乙烯的主要原料是乙烯,乙烯是一种无色、易燃气体,通常从石油或天然气中提取。
原料处理的目的是去除杂质,提高纯度。
乙烯经过压缩、冷凝和过滤等步骤后,进入下一步的聚合反应。
接下来是聚合反应。
聚合反应是将乙烯分子通过化学反应连接起来,形成聚乙烯链。
这个过程需要催化剂的参与,常用的催化剂有锰、铬和钛等。
聚合反应通常在高温和高压下进行,常见的反应器有液相和气相反应器。
反应结束后,得到的聚乙烯成为颗粒状或粉状物质。
然后是精馏。
精馏是将聚乙烯颗粒中的杂质和不同分子量的聚合物分离。
通常采用减压精馏的方法,将聚乙烯颗粒加热至高温,通过蒸发和冷凝过程,将不同分子量的聚合物分离出来。
精馏过程主要是控制温度和压力的变化,以实现分离杂质和聚合物的目的。
最后是加工。
聚乙烯经过精馏后,可以进一步加工成不同形状和规格的制品。
常见的加工方法有挤出、注塑和吹塑等。
挤出是将聚乙烯颗粒加热至熔融状态,然后通过挤压机将熔融聚乙烯挤压成所需形状。
注塑是将熔融聚乙烯注入模具中,冷却后得到所需形状。
吹塑是将熔融聚乙烯注入模具中,通过气流吹膨使其成型。
总之,聚乙烯生产工艺流程包括原料处理、聚合反应、精馏和加工等步骤。
通过这些步骤,乙烯分子可以连接起来,形成聚乙烯链,并通过精馏和加工等过程得到最终的聚乙烯制品。
这个工艺流程在聚乙烯生产中得到广泛应用,为满足人们的日常生活和工业需求提供了重要的塑料材料。
《高聚物合成工艺学》课程教学大纲(本科)
《高聚物合成工艺学》课程教学大纲英文名称:Synthetical Technic of Polymer课程类型:专业课课程要求:必修学时/学分:40/2.5适用专业:高分子材料与工程一、课程性质与任务过本课程的学习,使学生能掌握几种高聚物生产工艺,并能够用所学基础理论解决实际问题,对生产技术和发展方向有所了解,掌握高聚物合成工艺过程及方法的规律性。
掌握高分子材料科学的基础理论知识、高分子材料合成及改性的方法,具有开发新型高分子材料及产品的初步能力;具有对现有通用产品的生产和操作能力;具有常规分析仪器的操作和检测能力;具有进行技术经济分析和管理的初步能力。
二、课程与其他课程的联系高聚物合成工艺学是将单元操作技术,聚合反应工程及高聚物合成原理等综合一体的应用性较强的课程,该课程是在本专业学生学过了无机化学、有机化学、物理化学、化工原理和高分子化学及高分子物理等专业学科基础课的基础上开设的,在知识和内容上与这些课程紧密相关,特别是化工原理的单元操作和高分子化学的聚合反应过程是构成高聚物合成工艺的基本单元。
三、课程教学目标通过高聚物合成工艺学这门课程的学习,使学生达到以下目的:1 .了解高分子材料合成与分子设计的关系,了解高聚物合成所用的主要单体,合成树脂、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、工程高分子材料、特种高分子、功能高分子等品种的生产和制备方法。
2.掌握重点高聚物品种生产工艺过程、工艺设备、过程控制方法和调节手段,掌握工艺计算和程序。
3.培养和训练学生将所学过的基本理论和技术与高聚物合成工艺紧密结合在一起,形成有机地统一体,从而提高学生分析和解决实际问题的能力。
4.从网上查找相关高聚物发展新材料。
新信息介绍给学生。
开拓学生视野。
四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节(课外教学环节、要求、目标)1.教学方式与教学方法的具体改革措施是教学以讲授为主,辅以现场参观和文献调研等教学形式。
在教学过程中将参观辽阳石化分公司烯炷厂的聚乙烯装置。
聚乙烯生产工艺
聚乙烯生产工艺摘要本设计中介绍聚乙烯的用途、聚乙烯的发展前景、工业生产所采用的最新技术、所采用的设备等内容。
主要研究低密度聚乙烯的合成方法、工艺条件,并对其反应前后物料进行了计算。
关键词聚乙烯高压聚合聚合物前言CHCHCHCHCHCHCHCH,,,,,,,,............聚乙烯结构: 22222222简称PE,是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
聚乙烯是最结构简单的高,,CH分子,也是应用最广泛的高分子材料。
它是由重复的单元连接而成的。
2 CHCH,聚乙烯是通过乙烯()的加成聚合而成的。
22在工业上,也包括乙烯与少量α,烯烃的共聚物。
聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70,-100?),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。
聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度。
采用不3同的生产方法可得不同密度(0.91,0.96g,)的产物。
高密度聚乙烯(HDPE),cm 密度0.945~0.96克/立方厘米,熔点125~137摄氏度。
聚乙烯(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种,主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及一些具有特殊性能的产品。
用途十分广泛,主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等,并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品;广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。
合剂的首选材料。
高分子量等级具有极好的抗冲击性,在常温甚至在-40F低温度下均如此。
各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合:密度、分子量、分子量分布和添加剂。
不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。
乙烯高压气相本体聚合制备低密度聚乙烯的合成工艺
乙烯高压气相本体聚合制备低密度聚乙烯的合成工艺-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII3.3 乙烯高压气相本体聚合制备低密度聚乙烯的合成工艺3.3.1 概述乙烯高压气相本体聚合属于自由基型聚合反应机理。
在聚合过程中,由于温度较高,而使产物中以支链大分子为主。
这主要是因高温下易发生链转移。
高压聚乙烯有两种支链,即长支链和短支链,其中长支链是由于分子间的链转移造成的;短支链主要有乙基和丁基短支链,它们的形成是因为链自由基与本身链中的亚甲基上的氢发生了分子链内的转移反应。
CH2CH2CH 2CH222CH 32CH 2C CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3H CH 2CH 22CH2CH 2H CH CH 3CH 2CHCH 2CH 3H CH 2CCH 2CH 3H低密度聚乙烯为乳白色蜡质半透明固体颗粒,无毒,无味,密度在0.910~0.925g/cm3范围内,在聚乙烯树脂中,除超低密度聚乙烯树脂外是最轻的品种,与高密度聚乙烯相比,其结晶度(55%~65%)和软化点(90~100℃)较低些,有良好的柔软性,延伸性,透明性,耐寒性和加工性,化学稳定性较好,可耐酸,碱和盐类水溶液,有良好的电绝缘性能和透气性,吸水性低,易燃烧,燃烧时放出一种石蜡气味。
由低密度聚乙烯生产的产品主要有薄膜,中空容器,管材,编织袋,周转箱,单丝,瓦楞板,电缆料,板材和鞋。
由于聚乙烯制品的力学性能,电性能良好,化学性能稳定和成型加工性能好等特点,所以,其制品广泛应用在工业,农业,医药卫生和日常生活用品中。
3.3.2 聚合体系各组分及其作用 一、单体乙烯乙烯在常温常压下为略带芳香味的无色可燃性气体。
CAS号:74-85-1;临界温度:9.6 ℃;临界压力:5.07MPa;沸点:-103.8 ℃;自燃点:54.3℃;乙烯的危险等级4(易燃气体);采用钢质气瓶包装。
低密度聚乙烯的生产工艺
低密度聚乙烯的生产工艺
低密度聚乙烯(LDPE)是一种广泛应用于塑料制品中的热塑性聚合物。
它具有优异的柔韧性、耐化学腐蚀性和耐热性,因此被广泛应用于包装、建筑、医疗、电子等领域。
本文将介绍LDPE的生产工艺。
LDPE的生产工艺主要分为两种:高压法和低压法。
高压法是指在高压下,将乙烯单体聚合成LDPE。
低压法是指在低压下,将乙烯单体聚合成线性低密度聚乙烯(LLDPE),再通过后处理使其成为LDPE。
高压法生产LDPE的过程中,需要使用高压反应器。
首先,将乙烯单体和催化剂加入反应器中,然后加入压力和温度。
在高压和高温的条件下,乙烯单体会聚合成LDPE。
反应结束后,将反应器中的产物进行冷却和分离,得到LDPE。
低压法生产LDPE的过程中,需要使用低压聚合反应器。
首先,将乙烯单体和催化剂加入反应器中,然后加入压力和温度。
在低压和高温的条件下,乙烯单体会聚合成LLDPE。
然后,通过后处理使其成为LDPE。
后处理的过程中,需要将LLDPE进行加热和加压,使其分子量增加,从而得到LDPE。
总的来说,LDPE的生产工艺需要使用催化剂、高压或低压反应器、加热和加压等设备。
在生产过程中,需要控制反应条件,以获得所
需的LDPE产品。
随着技术的不断发展,LDPE的生产工艺也在不断改进,以提高生产效率和产品质量。
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乙烯高压气相本体聚合制备低密度聚乙烯的合成工艺概述乙烯高压气相本体聚合属于自由基型聚合反应机理。
在聚合过程中,由于温度较高,而使产物中以支链大分子为主。
这主要是因高温下易发生链转移。
高压聚乙烯有两种支链,即长支链和短支链,其中长支链是由于分子间的链转移造成的;短支链主要有乙基和丁基短支链,它们的形成是因为链自由基与本身链中的亚甲基上的氢发生了分子链内的转移反应。
CH2CH2CH 2CH222CH 32CH 2C CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3H CH 2CH 22CH2CH 2H CH CH 3CH 2CHCH 2CH 3H CH 2CCH 2CH 3H低密度聚乙烯为乳白色蜡质半透明固体颗粒,无毒,无味,密度在~cm3范围内,在聚乙烯树脂中,除超低密度聚乙烯树脂外是最轻的品种,与高密度聚乙烯相比,其结晶度(55%~65%)和软化点(90~100℃)较低些,有良好的柔软性,延伸性,透明性,耐寒性和加工性,化学稳定性较好,可耐酸,碱和盐类水溶液,有良好的电绝缘性能和透气性,吸水性低,易燃烧,燃烧时放出一种石蜡气味。
由低密度聚乙烯生产的产品主要有薄膜,中空容器,管材,编织袋,周转箱,单丝,瓦楞板,电缆料,板材和鞋。
由于聚乙烯制品的力学性能,电性能良好,化学性能稳定和成型加工性能好等特点,所以,其制品广泛应用在工业,农业,医药卫生和日常生活用品中。
聚合体系各组分及其作用 一、单体乙烯乙烯在常温常压下为略带芳香味的无色可燃性气体。
CAS 号:74-85-1;临界温度: ℃;临界压力:;沸点: ℃;自燃点:℃;乙烯的危险等级4(易燃气体);采用钢质气瓶包装。
运输注意事项:采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。
钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。
运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。
装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。
严禁与氧化剂、卤素等混装混运。
夏季应早晚运输,防止日光曝晒。
中途停留时应远离火种、热源。
公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。
铁路运输时要禁止溜放。
操作注意事项:密闭操作,全面通风。
操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。
建议操作人员穿防静电工作服。
远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。
使用防爆型的通风系统和设备。
防止气体泄漏到工作场所空气中。
避免与氧化剂、卤素接触。
在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。
搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。
配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
库温不宜超过30℃。
应与氧化剂、卤素分开存放,切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备。
二、相对分子质量调节剂烷烃:乙烷、丙烷、丁烷、己烷、环己烷;烯烃:丙烯、异丁烯;其它:氢气、丙酮、丙醛等。
使用时按乙烯体积的 1% - % ,一次从压缩机进口加入。
三、添加剂防老剂:2,6- 二叔丁基对苯酚(抗氧剂264) ;紫外线吸收剂:邻羟基二苯甲酮;润滑剂:硬脂酸铵或油酸铵或亚麻仁油酸铵或三者混合物;开口剂:提高薄膜开口性、滑爽性和自动包装性能,高分散的二氧化硅和氧化铝混合物;抗静电剂:聚环氧乙烷。
四、引发剂氧气:适用管式反应器;过氧化物:过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯,适宜釜式反应器,使用时与白油(脂肪族烷烃混合物)配制成溶液,注入聚合釜。
问题:为什么选用上述低活性引发剂配方Kg/t聚合工艺过程主要生产过程分为压缩、聚合、分离和掺合四个工段。
一、压缩、聚合工段(一)压缩、聚合工艺流程来自于总管的压力为的聚合级乙烯进入接收器,与来自辅助压缩机的循环乙烯气混合。
经一次压缩机加压到,再与来自于低聚物分离器的返回乙烯一起进入混合器,由泵注入调节剂丙烯或丙烷。
气体物料经二次压缩机加压到113~(具体压力根据聚乙烯牌号确定),然后进入聚合釜,同时,由泵连续向反应器内注入微量配制好的引发剂溶液,使乙烯进行高压聚合。
(二)聚合反应器1、釜式反应器釜式反应器是装有搅拌器的圆筒形高压容器。
材质由含3.5%镍/铬/钒/钼的合金钢锻件加工而成。
釜式法单程转化率达24.5%,单线生产能力到90000t/a。
釜式法上艺大都采用有机过氧化物为引发剂,反应压力较管式法低,聚合物停留时间稍长,部分反应热是借连续搅拌和夹套冷却带走。
大部分反应热是靠连续通入冷乙烯和连续排出热物料的方法加以调节,使反应温度较为恒定。
此法的单程转化率可达%,生产流程简短,工艺较易控制。
釜式反应器的缺点是高压釜结构较复杂,尤其是搅拌器的设计与安装均较困难,在生产中搅拌器会发生机械损坏,聚合物易于沉积在桨上,因而造成动平衡破坏,甚至有时会出现金属碎屑堵塞釜后的减压阀现象,使釜内温度急剧上升,导致爆炸的危险。
2、管式反应器:管式反应器是细长的高压管。
管式反应器的物料在管内呈活塞式流动,反应温度沿管程有变化,因而反应温度有最高峰,因此所合成聚乙烯分子量分布较宽。
管式法早期的单程转化率较低.大约10%左右,生产能力为3000t /a,近期单程转化率与釜式法相近,即为24%,单线生产能力已达到 60000—80000t/a。
管式反应器的结构颇为简单和传热面积相当大。
整根细长的高压管都布置有夹套。
管式法所使用的引发剂是氧或过氧化物。
反应器的压力梯度和温度分布大、反应时间短,所得聚乙烯的支链少,分子量分布较宽,适宜制作薄膜用产品及共聚物。
单程转化率较高,反应器结构简单,传热面大。
管式反应器的缺点是聚合物粘管壁而导致堵塞现象。
因反应热是以管壁外部冷却方式排除,所以管的内壁易粘附聚乙烯而造成堵管现象。
高压聚乙烯生产管式反应器反应器外套管设计压力3003Mpa试验压力260Mpa设计温350250度℃温度差℃120120使用介质乙烯+聚乙烯热水+蒸汽(三)聚合工艺条件分析1、温度的影响一般温度选定在 130℃- 280℃,引发剂的半衰期为 1min 左右。
因为,130℃以上是因为乙烯结构简单对称,偶极矩为 0 ,反应活性低,同时使生成的聚乙烯呈熔融态,便于出料; 280℃以下是因为乙烯在超过 350℃的更高温度下发生爆炸式分解,产生生产事故。
在一定温度范围内,聚合反应速率和聚合物产率随温度的升高而升高,当超过一定值后,聚合物产率、分子量及密度则降低。
同时大分子链末端的乙烯基含量也有所增加,降低产品的抗老化能力。
温度对聚乙烯支化度的影响,如图所示:2、压力的影响一般选定在110MPa - 300MPa ,此条件下乙烯接近液态烃密度( cm3 ),为近似不能被压缩的液体,属气密相状态。
分子间距减小,利于反应,但限于设备的气密性和耐压能力,压力不能无限制升高。
以氧为引发剂时,存在着一个压力和氧浓度的临界值关系,即在此界限下乙烯几乎不发生聚合,超过此界限,即使氧含量低于 2ppm 时,也会急剧反应。
在此情况下,乙烯的聚合速率取决于乙烯中氧的含量。
提高反应系统压力,促使分子间碰撞,加速聚合反应,提高聚合物的产率和分子量,同时使聚乙烯分子链中的支链度及乙烯基含量降低,如图所示:3、单程转化率的影响一般选定在 15%-30%,聚合物在釜中停留时间 15s -120s。
因为乙烯聚合热较高(95 kJ/mol),乙烯聚合时转化率每升高 1%反应物料的温度要升高 12 ℃-13 ℃,因此为避免反应器局部过热、保证产品质量、防止发生爆炸事故,单程转化率不能超过 30%。
此外,乙烯的转化率越高和聚乙烯的停留时间越长、则长链支化越多。
基于乙烯高压聚合的转化率15%一30%、较低。
则链终止反应非常容易发生,因此聚合物的平均分子量较小,不超过10万。
4、链转移剂的影响丙烷是较好的调节剂,若反应温度>150℃,它能平稳地控制聚合物的分子量。
氢的链转移能力较强,反应温度高于170℃,反应很不稳定。
丙烯起到调节分子量和降低聚合物密度的作用,且会影响聚合物的端基结构。
丙醛作调节剂在聚乙烯链端部出现羰基。
二、分离、循环、造粒工段从聚合釜出来的聚乙烯与未反应的乙烯经反应器底部减压阀减压进入冷却器,冷却至一定温度后进入高压分离器,减压至~,分离出来的大部分未反应的乙烯与低聚物,经过低聚物分离器,分离出低聚物后,乙烯返回混合器循环使用;低聚物在低聚物分液器中回收夹带的乙烯后排出。
由高压分离器出来的聚乙烯物料(含少量未反应的乙烯),在低压分离器中减压至,其中分离出来的残余乙烯进入乙烯接收器。
在低压分离器底部加入抗氧剂、抗静电剂等后,与熔融状态的聚乙烯一起经挤压齿轮泵送至切粒机进行水下切粒。
切成的粒子和冷却水一起到脱水贮槽脱水,再经振动筛过筛后,料粒用气流送到掺合工段。
三、掺和工段用气流送来的料粒首先经过旋风分离器中,通过气固分离后,颗粒落入磁力分离器以除去夹带的金属粒子,然后进入缓冲器。
缓冲器中料粒经过自动磅秤和三通换向阀进入三个中间贮槽中的一个,取样分析,合格产品进入掺合器中进行气动循环掺合;不合格产品送至等外品贮槽进行掺合或贮存包装。
掺合均匀后的合格产品——聚乙烯颗粒气流送至合格品贮槽贮存,然后用磅秤称量,装袋后送入成品仓库。
聚合产品的技术指标低密度项目测试方法密度/(g/ cm3)D792~平均分子量3×105折射率透气速度(相对值)1断裂伸长率/%D63890~800邵氏硬度(D)A78541~50冲击强度(缺口)/(j/m)D256>拉伸强度/MPa D638~拉伸弹性模量/MPa D638~连续耐热温度/℃82~100热变形温度/ ℃D64838~49比热容/[J/(kg·K)]结晶熔点/℃108~126脆化温度/℃D746-80~-55熔体流动速率/(g/10min)D1238~30线膨胀系数/×10-5K-116~18热导率[W/(m·K)]耐电弧性/s D495135~160参考书目1,赵德仁,《高聚物合成工艺学(第二版)》,华东理工大学,1997.2,于红军,《高分子化学及工艺学》,化学工业出版社,20003,周殿明,《聚乙烯成型技术问答》,化学工业出版社,2007.。