聚乙烯工藝流程圖(1)

1、 管理管理4 4 李雪李雪 2010101424 2010101424 管理管理5 5 黃杉松黃杉松 20101015332010101533管理管理6 6 吳榮杰吳榮杰 20101016082010101608 聚乙聚乙烯烯l結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式l聚乙烯聚乙烯簡介簡介l用途用途l主要生產(chǎn)工藝主要生產(chǎn)工藝l乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l聚乙烯生產(chǎn)發(fā)展史聚乙烯生產(chǎn)發(fā)展史l國內(nèi)外生產(chǎn)狀況國內(nèi)外生產(chǎn)狀況l最新進展和發(fā)展趨勢最新進展和發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式l近年來在核物理，天體物理，反應(yīng)堆運行近年來在核物理，天體物理，反應(yīng)堆運行中運用聚乙烯中運用聚乙烯作為催化劑作為催化劑來測來測 l 返回簡介簡介聚乙烯聚乙

2、烯(PE)(PE)塑料一種，我們常常提的方便袋就是聚乙烯塑料一種，我們常常提的方便袋就是聚乙烯(PE).(PE).聚聚乙烯是結(jié)構(gòu)最簡單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料乙烯是結(jié)構(gòu)最簡單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料. .聚聚乙烯是通過乙烯（乙烯是通過乙烯（CH2=CH2 CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。）的加成聚合而成的。 聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力(15-30(15-30大氣壓大氣壓) )有機化合物催化條件下有機化合物催化條件下進行聚合進行聚合而成的是高密度聚乙烯而成的是高密度聚乙烯(HDPE)(HDPE)。這種條件下聚合

3、的聚乙烯分子是線性的，且分子鏈很長，分子量這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的，且分子鏈很長，分子量高達幾十萬。如果是在高壓力高達幾十萬。如果是在高壓力(100-300MPa)(100-300MPa)，高溫，高溫(190210C)(190210C)，過氧化物催化條件下自由基聚合，生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯過氧化物催化條件下自由基聚合，生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE)，它是支化結(jié)構(gòu)的。，它是支化結(jié)構(gòu)的。 編輯本段結(jié)構(gòu)式編輯本段結(jié)構(gòu)式CH2=CH2+CH2=CH2+CH2CH2CH2CH2=CH2+CH2=CH2+CH2CH2CH2CH2 CH2 簡寫：簡寫：nCH2=CH2CH2CH

4、2CH2CH2 nCH2=CH2CH2CH2CH2CH2 聚合壓力大?。焊邏骸⒅袎?、低壓；聚合壓力大?。焊邏骸⒅袎?、低壓； 聚合實施方法：淤漿法、溶液法聚合實施方法：淤漿法、溶液法 、氣相法；、氣相法； 產(chǎn)品密度大?。焊呙芏?、中密度、低產(chǎn)品密度大?。焊呙芏?、中密度、低密度。密度。l聚乙烯是半結(jié)晶熱塑性材料。它們的聚乙烯是半結(jié)晶熱塑性材料。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、聚合度和其他性化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、聚合度和其他性能很大程度上均依賴于使用的聚合方能很大程度上均依賴于使用的聚合方法。聚合方法決定了支鏈的類型和支法。聚合方法決定了支鏈的類型和支鏈度。結(jié)晶度取決于聚合物的化學(xué)結(jié)鏈度。結(jié)晶度取決于聚合物的化學(xué)

5、結(jié)構(gòu)和加工條件。構(gòu)和加工條件。 聚乙烯產(chǎn)品的類別聚乙烯產(chǎn)品的類別 聚乙烯聚乙烯PEPE是合成樹脂中產(chǎn)量最是合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯大的品種，主要包括低密度聚乙烯LDPELDPE、線型低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯LLDPELLDPE、高密度聚乙、高密度聚乙HDPEHDPE及一些具有及一些具有特殊用途的產(chǎn)品。特殊用途的產(chǎn)品。聚乙烯的性質(zhì)聚乙烯的性質(zhì)一、物理性質(zhì)一、物理性質(zhì)1 聚乙烯為白色、蠟狀半透明材料，具有優(yōu)越的介聚乙烯為白色、蠟狀半透明材料，具有優(yōu)越的介電性能。電性能。2 易燃燒，且離火后繼續(xù)燃燒。易燃燒，且離火后繼續(xù)燃燒。3 透水率低，對有機蒸汽透過率則較大。透水率低

6、，對有機蒸汽透過率則較大。4 透明度隨結(jié)晶度增加而下降，在一定結(jié)晶度下，透明度隨結(jié)晶度增加而下降，在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增加而提高。透明度隨分子量增加而提高。5 高密度聚乙烯熔點范圍為高密度聚乙烯熔點范圍為132135，低密度聚，低密度聚乙烯熔點較低乙烯熔點較低112且范圍寬。且范圍寬。6 常溫下不溶于任何已知溶劑中，常溫下不溶于任何已知溶劑中，70以上可少量以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶劑中。溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶劑中。二、化學(xué)性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)1 1 具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，室溫下耐鹽酸、氫氟酸、具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫

7、氧化鈉、氫氧化鉀等各種磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì)，硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作化學(xué)物質(zhì)，硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用。用。2 2 聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下容易發(fā)生降解，炭黑對聚乙烯有優(yōu)異的線作用下容易發(fā)生降解，炭黑對聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。光屏蔽作用。3 3 受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團等受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團等反應(yīng)。反應(yīng)。成型性能成型性能l 1.1.結(jié)晶料結(jié)晶料, ,吸濕小吸濕小, ,不須充分干燥不須充分干燥, ,流動性極好流動流動性極好流動性對壓力敏感性對壓

8、力敏感, ,成型時宜用高壓注射成型時宜用高壓注射, ,料溫均勻料溫均勻, ,填填充速度快充速度快, ,保壓充分保壓充分. .不宜用直接澆口不宜用直接澆口, ,以防收縮不以防收縮不均均, ,內(nèi)應(yīng)力增大內(nèi)應(yīng)力增大. .注意選擇澆口位置注意選擇澆口位置, ,防止產(chǎn)生縮孔防止產(chǎn)生縮孔和變形和變形。 l 2.2.收縮范圍和收縮值大收縮范圍和收縮值大, ,方向性明顯方向性明顯, ,易變形翹曲易變形翹曲. .冷卻速度宜慢冷卻速度宜慢, ,模具設(shè)冷料穴模具設(shè)冷料穴, ,并有冷卻系統(tǒng)并有冷卻系統(tǒng)。 l 3.3.加熱時間不宜過長加熱時間不宜過長, ,否則會發(fā)生分解否則會發(fā)生分解, ,灼傷灼傷。 l 4.4.軟質(zhì)塑

9、件有較淺的側(cè)凹槽時軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時, ,可強行脫?？蓮娦忻撃?。 l 5.5.可能發(fā)生融體破裂可能發(fā)生融體破裂, ,不宜與有機溶劑接觸不宜與有機溶劑接觸, ,以防以防開裂開裂。 l 6.6.聚乙烯是乙烯最重要的下游產(chǎn)品聚乙烯是乙烯最重要的下游產(chǎn)品。聚乙烯產(chǎn)品用途聚乙烯產(chǎn)品用途l高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品、高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品、其次是管材、注射成型制品、電線包其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等。裹層等。l中低壓聚乙烯：以注射成型制品、中中低壓聚乙烯：以注射成型制品、中空制品為主?？罩破窞橹?。l超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯優(yōu)異的綜合性

10、能，可作為工程塑料使優(yōu)異的綜合性能，可作為工程塑料使用。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聚乙烯的用途滾塑聚乙烯的用途聚乙烯的用途土工膜土工膜聚乙烯的用途聚乙烯的用途電纜電纜返回乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)l聚合反應(yīng)是由單體合成聚合物的反應(yīng)過程。聚合反應(yīng)是由單體合成聚合物的反應(yīng)過程。有聚合能力的低分子原料稱單體，分子量有聚合能力的低分子原料稱單體，分子量較大的聚合原料稱大分子單體。若單體聚較大的聚合原料稱大分子單體。若單體聚合生成分子量較低的低聚物，則稱為齊聚合生成分子量較低的低聚物，則稱為齊聚反應(yīng)，產(chǎn)物稱齊聚物。一種單體的

11、聚合稱反應(yīng)，產(chǎn)物稱齊聚物。一種單體的聚合稱均聚合反應(yīng)，產(chǎn)物稱均聚物。兩種或兩種均聚合反應(yīng)，產(chǎn)物稱均聚物。兩種或兩種以上單體參加的聚合，則稱共聚合反應(yīng)，以上單體參加的聚合，則稱共聚合反應(yīng)，產(chǎn)物稱為共聚物。產(chǎn)物稱為共聚物。乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l鏈引發(fā)反應(yīng)：鏈引發(fā)反應(yīng)：l鏈增長反應(yīng)：鏈增長反應(yīng)：乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：l鏈終止反應(yīng)：鏈終止反應(yīng)：聚乙烯的分子鏈結(jié)構(gòu)聚乙烯的分子鏈結(jié)構(gòu)l HDPEl HP-LDPE l LLDPEl 返回l 19761976年年 Kari skyKari sky發(fā)明了單活性中心的茂金屬催化發(fā)明了單活性中心的茂金屬催化劑，將乙烯

12、聚合催化劑的活性提高了劑，將乙烯聚合催化劑的活性提高了400400倍。倍。l 19851985年年UCCUCC公司開發(fā)出超冷凝工藝聚乙烯的發(fā)明始公司開發(fā)出超冷凝工藝聚乙烯的發(fā)明始于于19331933年的一次試驗失敗，年的一次試驗失敗，19421942年開始聚乙烯的年開始聚乙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過6060多年的發(fā)展，聚乙烯因其優(yōu)多年的發(fā)展，聚乙烯因其優(yōu)良的性能已經(jīng)發(fā)展成為世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最良的性能已經(jīng)發(fā)展成為世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的合成材料之一。為廣泛的合成材料之一。l 19951995年年ExxonExxon公司開發(fā)出超冷凝工藝，使低壓氣相公司開發(fā)出超冷凝工藝，使低壓氣

13、相反應(yīng)器的時空產(chǎn)率提高了反應(yīng)器的時空產(chǎn)率提高了200% 200% 。l 20022002年全世界聚乙烯的消費量為年全世界聚乙烯的消費量為53155315萬噸。萬噸。返回聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展史聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展史茂金屬催化劑茂金屬催化劑1 1、一般用來生產(chǎn)超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、一般用來生產(chǎn)超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、極低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、極低密度聚乙烯、烯烴共聚烯烴共聚物、物、EPEP共聚物橡膠、熱塑性烯烴彈性體、聚丙烯共聚物橡膠、熱塑性烯烴彈性體、聚丙烯有規(guī)共聚物、聚丙烯均聚物等一系列產(chǎn)品。有規(guī)共聚物、聚丙烯均聚物等一系列產(chǎn)品。 2 2、茂金屬催化劑一般是由三

14、個組分組成的：有機、茂金屬催化劑一般是由三個組分組成的：有機金屬絡(luò)合物、助催化劑、載體；在溶液聚合中不金屬絡(luò)合物、助催化劑、載體；在溶液聚合中不需要載體，有機金屬絡(luò)合物是由過渡金屬與各種需要載體，有機金屬絡(luò)合物是由過渡金屬與各種有機物取代基相結(jié)合構(gòu)成的，其重量占催化劑重有機物取代基相結(jié)合構(gòu)成的，其重量占催化劑重量的量的1-21-2。助催化劑具有強化過渡金屬系統(tǒng)的作。助催化劑具有強化過渡金屬系統(tǒng)的作用，與有機金屬絡(luò)合物相比，常常被過量應(yīng)用，用，與有機金屬絡(luò)合物相比，常常被過量應(yīng)用，通常用鋁氧化物和氟化有機硼酸鹽混合物做為助通常用鋁氧化物和氟化有機硼酸鹽混合物做為助催化劑。催化劑。主要生產(chǎn)工藝 反

15、應(yīng)壓力：高壓和低壓反應(yīng)壓力：高壓和低壓 反應(yīng)器：管式、釜式、流化床、反應(yīng)器：管式、釜式、流化床、環(huán)管環(huán)管 物料狀態(tài)：氣相、本體、溶液物料狀態(tài)：氣相、本體、溶液（淤漿）（淤漿）聚合反應(yīng)器聚合反應(yīng)器聚合反應(yīng)器的凸鏡墊聚合反應(yīng)器的凸鏡墊高壓循環(huán)氣冷卻器高壓循環(huán)氣冷卻器高壓管式法的特點高壓管式法的特點l自由基聚合反應(yīng)：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終自由基聚合反應(yīng)：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止止l引發(fā)劑：微量氧或有機過氧化物引發(fā)劑：微量氧或有機過氧化物l反應(yīng)壓力最高為反應(yīng)壓力最高為320Mpa320Mpa，溫度為，溫度為165-165-320320C Cl反應(yīng)接近平推流，夾套撤熱反應(yīng)接近平推流，夾套撤熱l單程轉(zhuǎn)化率：單

16、程轉(zhuǎn)化率：2040% 2040% l密度范圍：密度范圍：0.9160.936g/cm0.9160.936g/cm分子量：分子量：1010萬萬5050萬萬 高壓聚乙烯生產(chǎn)流程圖高壓聚乙烯生產(chǎn)流程圖乙烯7125去干燥聚乙烯1 一次壓縮機2 二次壓縮機3 反應(yīng)器 4 分離器 5低壓貯 6 造控機 7料助壓縮機二次壓縮機二次壓縮機壓低環(huán)管淤漿法的特點壓低環(huán)管淤漿法的特點l 配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終l 止止l 反應(yīng)壓力為反應(yīng)壓力為4.2MPa4.2MPa，溫度，溫度90-109 90-109 l 反應(yīng)近似全混床，夾套撤熱反應(yīng)近似全混床，

17、夾套撤熱l 反應(yīng)停留時間短，反應(yīng)器體積小反應(yīng)停留時間短，反應(yīng)器體積小l 單程轉(zhuǎn)化率：單程轉(zhuǎn)化率：9696l 有溶劑系統(tǒng)有溶劑系統(tǒng)l 乙烯與己烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點的中乙烯與己烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點的中l(wèi) 高密度聚乙烯產(chǎn)品高密度聚乙烯產(chǎn)品l 密度范圍：密度范圍： 0.9390.961 g/cm30.9390.961 g/cm3l 分子量：分子量：325325萬萬低壓淤漿環(huán)管反應(yīng)流程示意圖低壓淤漿環(huán)管反應(yīng)流程示意圖低壓淤漿環(huán)管聚乙烯裝置低壓淤漿環(huán)管聚乙烯裝置低壓釜式淤漿法的特點低壓釜式淤漿法的特點l 配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈

18、引發(fā)、鏈增長、鏈終l 止止l 反應(yīng)壓力為反應(yīng)壓力為1.0MPa1.0MPa，溫度，溫度76-85 76-85 l 反應(yīng)近似全混床，夾套和物料撤熱反應(yīng)近似全混床，夾套和物料撤熱l 反應(yīng)停留時間短，反應(yīng)器體積小反應(yīng)停留時間短，反應(yīng)器體積小l 單程轉(zhuǎn)化率：單程轉(zhuǎn)化率：9898l 有溶劑系統(tǒng)有溶劑系統(tǒng)l 乙烯與丁烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點的中乙烯與丁烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點的中l(wèi) 高密度聚乙烯產(chǎn)品高密度聚乙烯產(chǎn)品l 密度范圍：密度范圍： 0.9390.961 g/cm30.9390.961 g/cm3l 分子量：分子量：525525萬萬低壓釜式淤漿法反應(yīng)流程簡圖低壓釜式淤漿法反應(yīng)流程

19、簡圖低壓氣相流化床工藝的特點低壓氣相流化床工藝的特點l 配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈引發(fā)、鏈增長、配位聚合反應(yīng)：催化劑活化、鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終鏈終l 止止l 反應(yīng)壓力為反應(yīng)壓力為2.4MPa2.4MPa，溫度，溫度80-110 80-110 l 反應(yīng)近似全混床，物料撤熱反應(yīng)近似全混床，物料撤熱l 反應(yīng)停留時間較長，反應(yīng)器體積較大反應(yīng)停留時間較長，反應(yīng)器體積較大l 單程轉(zhuǎn)化率：單程轉(zhuǎn)化率：2 24 4l 乙烯與己烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點乙烯與己烯共聚，生成具有線性短支鏈結(jié)構(gòu)特點的低的低l 中高密度聚乙烯產(chǎn)品中高密度聚乙烯產(chǎn)品l 密度范圍：密度范圍： 0.9160.961 g/cm30.9160.961 g/cm3l 分子量：分子量：325325萬萬返回低壓氣相流化床反應(yīng)示意圖低壓氣相流化床反應(yīng)示意圖低壓氣相流化床聚乙烯裝置低壓氣相流化床聚乙烯裝置聚乙烯國內(nèi)外狀況聚乙烯國內(nèi)外狀況我國聚乙烯生產(chǎn)裝置我國聚乙烯生產(chǎn)裝置覽表（單位：萬噸覽表（單位：萬噸/ /年）年）品種企業(yè)名稱 投產(chǎn)日期裝置能力使用技術(shù)設(shè)計現(xiàn)有 H D P E北京助劑二廠200800.30.8低壓淤漿法（國內(nèi)技術(shù)）遼陽石化分公司20093.57德國Hoechst淤漿法大慶石化分公司塑料廠20101424三井油化淤漿法聚合工藝齊魯石化股份公司塑料廠20101414UCC氣相