聚乙烯生產工藝

1、 聚乙烯生產工藝 姓 名 馮智龍 專 業(yè) 應用化工技術 班 級 化工1401 學 號 1006140103指導老師 宋桂賢 2016年10月 摘要：聚乙烯（polyethylene ，簡稱PE）是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟。聚乙烯以優(yōu)良的力學性能、加工性能、耐化學性能等成為最主要的聚烯烴塑料品種，大量用于生產薄膜、包裝和管材等。聚乙烯按其生產方法的不同有高壓法聚乙烯、中壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯三種之分。三種方法各有優(yōu)缺點，在工業(yè)上并存。 目 錄 目錄第一章11.11 1.21第二章12.11 2.22 第三章 3.12 第四章 4.13 4.1.13 4.1.2

2、.3 4.1.3.34.1.4.4 4.24參考文獻.4第一章聚乙烯簡介1.1簡介 是以乙烯單體聚合而成的聚合物，聚乙烯乃1922年由英國ICI合成，1939年開始工業(yè)生產，在美國正式工業(yè)性生產，大戰(zhàn)中為重要的雷達用絕緣材料和軍用需品，戰(zhàn)后，日本三井石油化學、住友化學開始正式生產，1975年14年廠年產140.7萬噸，僅次于美國1.2 性能及用途 一定的物理、化學性能與高度的機械性能及優(yōu)良的介電性能的良好結合，加上成型工藝好、價格低廉給聚乙烯帶來了某些重要的用途，住要用在一下幾個方面：（1） 用于電絕緣材料由于聚乙烯的高度比學穩(wěn)定性、耐濕性、高介電性，使其成為在電工及無組電工等方面的絕緣材料。

3、（2）用作抵抗侵蝕化學試劑的材料 可作化工結構材料，如各種零件、管子、防腐性襯里等。（3）用于包裝方面 聚乙烯薄片、薄膜的密度低，如軟而不必增加增塑劑，抗撕度高、不吸水、不透水及耐化學藥品性，這些都是包裝材料所必需的，因此聚乙烯薄膜在包裝工業(yè)中有著十分廣闊的市場且逐漸代替了賽璐璐。 (4) 經輻射處理后的聚乙烯有：a不易變形；不會產生環(huán)境應力開裂；C回彈性強；D更優(yōu)異的電絕緣性能和耐溶劑性；E耐高溫性；F功率因數低諸性能，所以這時的聚乙烯有著更廣泛的用途。如用于電容器及變壓器的絕緣材料，飛機中溫度較高的部件等等。經過輻射處理的聚乙烯因交聯結果而帶來不宜加工之弊病。第二章聚乙烯的生產工藝 2.1

4、 聚乙烯制備方法的發(fā)展1933年，英國卜內門化學工業(yè)公司發(fā)現乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化，通稱為高壓法。1963年聯邦德國K.齊格勒發(fā)現以TiC14-(C2H5)3為催化劑，乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯邦德國赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產，通稱為低壓法聚乙烯。50年代初期，美國菲利浦石油公司發(fā)現以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，并于1957年實現工業(yè)化生產。60年代，加拿大社邦公司開始以乙烯和烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，美國聯合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯，稱作線型低密度聚乙烯，其中以聯合碳

5、化物公司的氣相法最為重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生產中能量消耗低，因此發(fā)展極為迅速，成為最令人注目的新合成樹脂之一。低壓法的核心技術在于催化劑。德國齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體系為聚烯烴的第一代催化劑,催化效率較低，每克鈦約得數千克聚乙烯。1963年比利時索爾維公司首創(chuàng)以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效率達每克鈦得數萬至數十萬克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘渣的后處理工序。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛迪生集團公司研制成可省去造粒而直接生產球狀聚乙烯的催化劑，被稱作第三代催化劑，是高

6、密度聚乙烯生產的又一變革。2.2生產方法 分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯，這種方法開發(fā)得早，用此法生產的聚乙烯至今約占聚乙烯總產量的2/3,但隨著生產技術和催化劑的發(fā)展，其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實施方法來說，有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯，還可通過加共聚單體，生產中、低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工藝發(fā)展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用，生產的主要是高密度聚乙烯。 當前生產LDPE的工藝，主要是高壓釜式法和高壓管式法，使用有機過氧化物為引發(fā)劑，

7、進行自由基聚合.生產線型聚乙烯的工藝有氣相法、溶液法、淤漿法和改良的LDPE工藝。淤漿法又分攪拌釜淤漿法和環(huán)管反應器淤漿法。改良的LDPE工藝是在原有生產LDPE設備上，將壓力降低，使用齊格勒催化劑生產線型聚乙烯。當前LLDPE大部分是用氣相法和溶液法生產，而HDPE大部分用淤漿法生產。傳統(tǒng)上，淤漿法均用來生產HDPE，但近年來也有用環(huán)管反應器淤漿法(philliPs工藝)生產LLDPE的。第三章生產工藝3.1生產工藝 目前世界上擁有聚乙烯技術的公司很多，擁有LDPE技術的有7家，LLDPE和全密度技術的企業(yè)有10家，HDPE技術的企業(yè)有12家。從技術發(fā)展情況來看，高壓法生產的LDPE是PE樹

8、脂生產中技術最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術均已成熟，目前這兩種生產工藝技術同時并存。國外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發(fā)聚合體系，可降低反應溫度和壓力。 高壓法生產LDPE將向大型化、管式化方向發(fā)展。而低壓法生產HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡系催化劑，歐洲和日本大多采用鈦系催化劑，而美國大多采用絡系催化劑。 催化劑技術：催化劑是PE工工藝關鍵部分，也是其技術開發(fā)的焦點。特別是1991年茂金屬催化劑在美國實現了工業(yè)化，使得PE生產技術進入了新的發(fā)展階段。 目前世界上主要應用的聚乙烯生產技術共用11種，我國的PE生產工藝有8種： （1）高壓管式和釜式反應工藝 （2）三井化學低壓淤液

9、法CX工藝 （3）BP氣相法Innovene生產工藝 （4）雪佛龍-菲利蒲斯公司雙環(huán)管反應器LPE工藝 （5）北歐化工北星（Bastar）雙峰工藝 （6）低壓氣相法Unipol工藝 （7）巴賽爾聚烯烴公司Hostalen工藝 （8）Sclartech溶液法生產工藝加拿大杜邦，中壓工藝是著名的溶液法，它采用終止劑，單程轉化率高達95%，反應器體積小，投資省，切換產品靈活性高，生產能力從5萬t/a到27萬t/a均可。第四章聚乙烯的加工與應用4.1加工與應用 可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。在實際生產中，為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩(wěn)定性，改

10、善加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等，炭黑是優(yōu)良的紫外線屏蔽劑。此外，還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等，使聚乙烯的應用范圍更加擴大。4.1.1薄膜 可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。在實際生產中，為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩(wěn)定性，改善加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等，炭黑是優(yōu)良的紫外線屏蔽劑。此外，還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等，使聚乙烯的應用范圍更加擴大。4.1.2管板材 擠出法可生產聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強度較高，適于地下

11、鋪設。擠出的板材可進行二次加工。也可用發(fā)泡擠出和發(fā)泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺板和建筑材料。4.1.3纖維 中國稱為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產漁網和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業(yè)耐酸堿織物。目前已研制出超高強度聚乙烯纖維（強度可達34GPa）,可用作防彈背心，汽車和海上作業(yè)用的復合材料。 4.1.4雜品 用注射成型法生產的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等。制造結構件時要用高密度聚乙烯。4.2工業(yè)現狀目前PE催化劑已經發(fā)展到第三代，日本三井化學和陶氏化學合作開發(fā)出新一代茂金屬（Post-metallocene）催化劑。與傳統(tǒng)茂金屬和Z-N型催化劑不同，該催化劑可使極性單體如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等與烯烴共聚，從而可用于開發(fā)具有粘結性、耐油性及氣體阻隔性能的全新聚烯烴樹脂。我國非常重視PE生產技術，PE生產技術創(chuàng)新一直被列入國家技術創(chuàng)新計劃項目。針對國內PE生產以氣相法工藝為主，產品牌號切換困難、過渡料多的問題，近