聚乙烯的特點(diǎn)及其生產(chǎn)工藝教學(xué)教材

1、聚乙烯的特點(diǎn)及其生產(chǎn)工藝聚乙烯的特點(diǎn)及其生產(chǎn)工藝(2009-06-21 07:06:57)標(biāo)簽： hdpe 燕山石化公司線型聚乙烯分子量分布美國 雜談 分類： 塑料研究英文名稱:Polyethylene比重 :0.94-0.96 克 /立方厘米成型收縮率:1.5-3.6% 成型溫度：140- 220 干燥條件：物料性能耐腐蝕性, 電絕緣性( 尤其高頻絕緣性) 優(yōu)良, 可以氯化, 輻照改性, 可用玻璃纖 TOC o 1-5 h z 維增強(qiáng) . 低壓聚乙烯的熔點(diǎn), 剛性 , 硬度和強(qiáng)度較高, 吸水性小, 有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙烯的柔軟性, 伸長率 , 沖擊強(qiáng)度和滲透性較好; 超高分子量

2、聚乙烯沖擊強(qiáng)度高, 耐疲勞 , 耐磨 . 低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件; 高壓聚乙烯適于制作薄膜等; 超高分子量聚乙烯適于制作減震, 耐磨及傳動(dòng)零件.成型性能1. 結(jié)晶料 , 吸濕小 , 不須充分干燥, 流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感, 成型時(shí)宜用高壓注射, 料溫均勻, 填充速度快, 保壓充分. 不宜用直接澆口, 以防收縮不均, 內(nèi)應(yīng)力增大. 注意選擇澆口位置, 防止產(chǎn)生縮孔和變形.收縮范圍和收縮值大, 方向性明顯, 易變形翹曲. 冷卻速度宜慢, 模具設(shè)冷料穴, 并有冷卻系統(tǒng) .加熱時(shí)間不宜過長, 否則會(huì)發(fā)生分解, 灼傷 .軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí), 可強(qiáng)行脫模.可能發(fā)生融體破裂, 不宜

3、與有機(jī)溶劑接觸, 以防開裂.B. 聚乙烯是乙烯最重要的下游產(chǎn)品聚乙烯 (PE) 占世界聚烯烴消費(fèi)量的70%，占總的熱塑性通用塑料消費(fèi)量的44%，消費(fèi)了世界乙烯產(chǎn)量的52%聚乙烯基本分為三大類，即高壓低密度聚乙烯( LDPE、高密度聚乙烯 (HDPE和線型低密度聚乙烯(LLDPE)。薄膜是其主要加工產(chǎn)品，其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種注塑和 吹塑制品、辿_和電線、電纜的絕緣和護(hù)套等。主要用于包裝、農(nóng)業(yè)和交通等部門。與世 界其它各國相比，我國用于農(nóng)膜的LDP訝口 LLDPE量較多。我國是世界上農(nóng)膜產(chǎn)量最大的國家，這是由我國農(nóng)業(yè)大國的特點(diǎn)所決定。生產(chǎn)能力和產(chǎn)量到1998年底,我國已

4、建成的聚乙烯裝置達(dá) 26套，總能力達(dá)251萬噸。生產(chǎn)方法簡述HP-LDP弱用兩種高壓液相法工藝生產(chǎn)的，即釜式法和管式法。釜式法工藝生產(chǎn)的聚合物具有狹窄的分子量分布，有較多的支鏈；而管式法工藝的產(chǎn)品分子量分 布較寬，支鏈較少。除聚合反應(yīng)器外釜式法和管式法的工藝步驟相似。管式法最大單線反應(yīng)器能力為20萬噸/年（如Exxon在比利時(shí)的裝置和 DSM公司在荷蘭的裝置，釜式法最大 單線反應(yīng)器能力為18萬噸/年（有可能達(dá)到20萬噸/年），是QGP公司用Orchem（CdF）技術(shù)建 在卡塔爾的裝置。釜式法工藝和管式法工藝各有千秋，一般說，大規(guī)模裝置傾向用管式法；生產(chǎn)專用牌號(hào)的裝置更傾向用釜式法。1998年1

5、1月投產(chǎn)的齊魯石化公司的 LDPEg置，采用荷蘭 DSM司的高 壓管式法工藝，是我國目前同類裝置中產(chǎn)品牌號(hào)最多、單線生產(chǎn)能力最大的裝置。燕山石 化公司還將建設(shè)一套 20萬噸/年的LDPE裝置，采用Exxon公司技術(shù)，合同已簽訂。線型聚 乙烯（HDPE/LLDPE）是用低壓液相法和氣相法生產(chǎn)的。世界上目前兩種液相法，即漿液法和 溶液法從總產(chǎn)量上看，仍占優(yōu)勢(shì)。重要的溶液法工藝是加拿大DuPont （現(xiàn)為Novacor）的中壓法工藝、Dow的低壓冷卻法工藝和荷蘭礦業(yè)公司（ DSM工藝。這些裝置均可以交替生 產(chǎn)HDP反口 LLDPE （工業(yè)上稱之為可轉(zhuǎn)換型裝置，國內(nèi)稱全密度聚乙烯）。兩種應(yīng)用最廣泛的漿

6、液法工藝是用輕稀釋劑的環(huán)管反應(yīng)器工藝（Phillips 和Solvay ）及用重稀釋劑的攪拌槽式工藝（Hoechst、Nissan、三井）。漿液法工藝的主要產(chǎn)品是 HDPE但也可以生產(chǎn)一些 MDP降為次要產(chǎn)品。UCC和BP是生產(chǎn)線型聚乙烯氣相工藝技術(shù)的主要持有者。氣相法裝置一般為可轉(zhuǎn)換型裝置，可以交替 生產(chǎn)LLDPE和HDPE但受到專利協(xié)議中的某些限制。被許可生產(chǎn)兩種產(chǎn)品的裝置通常也要 在較長的時(shí)間內(nèi)優(yōu)先生產(chǎn)一種產(chǎn)品。即使是可轉(zhuǎn)換型裝置，在HDP序口 LLDPE產(chǎn)品之間頻繁的互換也是不經(jīng)濟(jì)的，實(shí)際上也并不這樣作。1997 年世界聚乙烯和平能力約為5070萬噸/年，北美和西歐的能力占世界總能力的

7、一半以上。亞洲國家（包括日本）約占世界總能力的 1/4 。就工藝看，高壓聚乙烯約占38%，管式法和釜式法幾乎各占一半。漿液法工藝大約占總線型聚乙烯所擁有的62%份額的一半。我國1998年釜式法、管式法、漿液法、氣相法和溶液法占聚乙烯生產(chǎn)總能力的比例分別為：9%、 18%、 26%、 43%和 3.2%。與世界各種工藝方法產(chǎn)能的平均比例（19%、 19%、 30%、 24%和 8）相比，氣相法高，管式法相近，其它方法均低。近幾年我國聚乙烯工業(yè)在催化劑開發(fā)、工藝設(shè)備國產(chǎn)化和新產(chǎn)品開發(fā)等方面也取得了可喜的成績。催化劑國產(chǎn)化有顯著進(jìn)展30噸/年國產(chǎn)化HDPE崔化劑生產(chǎn)裝置已在燕山石化公司建成，生產(chǎn)的催

8、化劑已在大型工業(yè)化裝置中使用。目前國產(chǎn)催化劑在漿液法HDP限置上應(yīng)用的覆蓋率已超過80%。我國茂金屬催化劑的研究取得了可喜進(jìn)展, 到 1996年中為止, 共開發(fā)出了五個(gè)模試或?qū)＠夹g(shù), 已獲得了5個(gè)中國專利申請(qǐng)?zhí)? 北京石油化工科學(xué)研究院、蘭州化學(xué)工業(yè)公司及上海化工研究院已在氣相流化床模試裝置上制得具有雙峰分子量分布的茂-LLDPE、石科院還合成了可以生產(chǎn)高密度、低密度、超低密度和長鏈支化聚乙烯樹脂的茂金屬催化劑，石科院開發(fā)的負(fù)載型橋聯(lián)茂鋯催化劑已進(jìn)行了不同規(guī)模的中試驗(yàn)證。該院開發(fā)的茂金屬催化劑 APE-1S成功地在在遼化通過了中試試驗(yàn)，并與美國Phillips 公司合作完成了環(huán)管淤漿法連續(xù)反

9、應(yīng)器的中試評(píng)價(jià)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明該催化劑有較高活性和較好的對(duì) 1- 己烯共聚的催化能力，聚合產(chǎn)品有較好的粒度分布和較高的堆密度。1999年 3月該催化劑已通過中國石油化工集團(tuán)公司和中國石油天然氣集團(tuán)公司組織的鑒定。工藝開發(fā)取得豐碩成果 , 上海醫(yī)藥工業(yè)研究院、揚(yáng)子石化公司設(shè)計(jì)院和燕山石化公司等單位開發(fā)了漿液法高密度聚乙烯工藝。燕化公司14萬噸/ 年的高密度聚乙烯裝置是由我國自行設(shè)計(jì)建設(shè)的，從1992年6月1日方案確定到1994年9月26日裝置建成投產(chǎn), 僅用了27個(gè)月25天, 比引進(jìn)技術(shù)與設(shè)備建設(shè)節(jié)約外匯4743萬元。之后用該工藝又在蘭州化學(xué)工業(yè)公司建設(shè)了7萬噸 /年生產(chǎn)線。揚(yáng)子石化公司完成了在同

10、類裝置中具有先進(jìn)水平的“年產(chǎn)20萬噸淤漿法高密度低壓聚乙烯成套技術(shù)工藝包”,1997年已通過中國石化總公司鑒定。采用此項(xiàng)技術(shù)，能大幅度降低新建聚乙烯裝置的工程造價(jià)，又能有效地指導(dǎo)現(xiàn)有裝置的擴(kuò)容改造。上海醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計(jì)院和燕山石化公司聯(lián)合開發(fā)了淤漿法和臥式氣相釜串聯(lián)的全密度聚乙烯生產(chǎn)新工藝，已申請(qǐng)中國專利，并準(zhǔn)備在燕山的工業(yè)化裝置上實(shí)施。新產(chǎn)品的開發(fā)取得一定成績。齊魯石化公司生產(chǎn)的高強(qiáng)度膜、管材和大中空容器已成為該公司的拳頭產(chǎn)品，HDP囪覆管專用料繼在國家重點(diǎn)工程陜- 京天然氣集輸工程中獲得成功應(yīng)用后，最近又在國際競(jìng)標(biāo)中擊敗了多個(gè)知名的國外大公司，實(shí)現(xiàn)向埃及管道防腐廠的出口，打破了歐美公司完全控制

11、中東合成樹脂專用料的局面。燕山石化公司試生產(chǎn)了分子量較高，分子量分布寬、ESCR生能好的管材料6000ML北京化工研究院研制成功可用于汽車油箱的HDPEM,該院模擬兩釜串聯(lián)方法在 2升聚合釜內(nèi)進(jìn)行乙烯兩釜聚合，制備出分子量雙峰分布的高分子量丁烯共聚型HDPEW脂，性能指標(biāo)與國外單層汽車油箱專用料的基礎(chǔ)樹脂性能相當(dāng)。4. 需求量1998年我國聚乙烯產(chǎn)量230萬噸，其中HDPE 74.0萬噸,LDPE 59.10萬噸,LLDPE（包括在全密度聚乙烯裝置中生產(chǎn)的HDPE） 97.10 萬噸。 1998年我國凈進(jìn)口聚乙烯242萬噸，表觀消費(fèi)量為472萬噸。1998年我國聚乙烯生產(chǎn)能力約為世界生產(chǎn)能力（

12、5523萬噸）的4.5%，表觀消費(fèi)量為世界消費(fèi)量（4370萬噸 ） 的 10.8%。因?yàn)槲覈M(jìn)口的聚乙烯有相當(dāng)一部分是來進(jìn)料加工，但來進(jìn)料加工的樹脂常常有一半留在了國內(nèi)。計(jì)算需求量時(shí), 按進(jìn)口樹脂的60%為來進(jìn)料加工進(jìn)口計(jì)算，而來進(jìn)料加工聚乙烯中的一半又留在了國內(nèi)，即按進(jìn)口量中的70%是為了滿足國內(nèi)需求計(jì)算。5. 增長率1983-1998年我國聚乙烯消費(fèi)量的年均增長率為15.2%,為GDP曾長率（10.3%）的1.5倍。 1993年 -1997 年我國聚乙烯裝置的平均開工率為90.5%。 6. 應(yīng)用分配LDPE 用量最大的是薄膜和片材，其次是擠出涂層、注塑、電線和電纜。這四種應(yīng)用總共占LDPE

13、應(yīng)用的90% 薄膜是LDPE的最大的市場(chǎng)，包裝和非包裝應(yīng)用大體各占50%擠出涂層是世界LDPE的第二大市場(chǎng)，是LDPE曾長速度快的應(yīng)用領(lǐng)域，主要得利于包裝技術(shù)的發(fā)展和包裝式 樣的不斷翻新。薄膜和片材的應(yīng)用占世界LLDPE消費(fèi)量的75%注塑和電線電纜分別是LLDPE的第二和第三大應(yīng)用領(lǐng)域，但僅占LLDPE總用量的7%15%拉伸纏繞薄膜是世界上LLDPE在包裝領(lǐng)域增長速度最快的市場(chǎng)，正在替代打包帶、瓦楞板、包裝紙和收縮包裝。包裝占HDP的脂用量的75%,建筑占10%15%而其余的10%15%1于其它各種消費(fèi)品和工業(yè)用 品。美國和西歐吹塑和注塑是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域, 約占總消費(fèi)量的60%50%但在日本

14、和亞洲,其它國家，HDPE在這些部門的消費(fèi)量卻只占總消費(fèi)量的1/3,按消費(fèi)比例計(jì)算，亞洲國家的薄膜用量的比例是美國和西歐的2倍。以美國市場(chǎng)為例，HDPE用量最大的部門是各類瓶、桶、罐和包裝袋, 其次是片材、管材、包裝箱、托盤及電線、電纜等, 但預(yù)計(jì)年增長率最高的應(yīng)用是汽車燃油箱、桶和罐, 其次是襯板、供水和灌溉水用管及土工薄膜。薄膜幾乎占我國聚乙烯消費(fèi)量的60%（見表），其中農(nóng)膜占20.4%。 1998年我國消費(fèi)于農(nóng)膜的聚乙烯樹脂超過70萬噸。我國是世界農(nóng)地膜產(chǎn)量最高的國家，這是由我國農(nóng)業(yè)大國的特點(diǎn)決定的。聚乙烯 的其它應(yīng)用包括管材、板材、中空容器、單絲、編織制品、注塑件、電線電纜等。國內(nèi)的管材消費(fèi)以農(nóng)用管為主，其次為飲水管和燃?xì)夤?；中空容器主要用于飲料、化妝品、食用油和藥品的包裝。1997年 100升以上的容器用樹脂大約消費(fèi)6萬噸；單絲和編織制品主要用于繩索、漁網(wǎng)絲和彩條布；電纜料主要用于絕緣料、交聯(lián)電纜料和護(hù)套料；注塑料主要用 TOC o 1-5 h z 于生產(chǎn)周轉(zhuǎn)箱、塑料托盤、塑料瓶蓋等產(chǎn)品；其它包括聚乙烯涂層和氯化聚乙烯等。7. 發(fā)展前景多年來我國聚乙烯的產(chǎn)量一直不能滿足市場(chǎng)需求，進(jìn)口量大約占表觀需求量的一半。 1983-1997 年我國聚乙烯的平均表觀需求滿足率為46%，平均滿足率為54%