利用高密度聚乙烯裝置生產(chǎn)線型低密度聚乙烯

趙炳陽（大慶石化公司塑料廠，黑龍江 大慶 163714）

很早以前利用高密度聚乙烯裝置來生產(chǎn)線型低密度聚乙烯的塑料生產(chǎn)方式已經(jīng)得到應(yīng)用,但隨著能源價(jià)格不斷上升,這種利用低壓法來生產(chǎn)低密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝受到越來越多生產(chǎn)商的關(guān)注。與傳統(tǒng)的高壓低密度聚乙烯工藝比較,低壓法生產(chǎn)低密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝所具有的操作壓力和溫度都要低得多,可以有效降低成本費(fèi)用。

1 低密度聚乙烯的基本介紹

低密度聚乙烯（LDPE）通常是以乙烯為單體，在98.0-294MPa的高壓下，用氧或有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，經(jīng)聚合所得的聚合物。

線性低密度聚乙烯（LLDPE），是乙烯與少量高級α-烯烴在催化劑作用下，經(jīng)高壓或低壓聚合而成的一種共聚物，LLDPE產(chǎn)品無毒、無味、無臭，呈乳白色顆粒,與LDPE相比具有強(qiáng)度高、韌性好、剛性強(qiáng)、耐熱、耐寒等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂、耐撕裂強(qiáng)度等性能，并可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等。

LLDPE用配位催化劑代替自由基引發(fā)劑，以及用較低成本的低壓氣相聚合取代成本較高的高壓反應(yīng)器，在比較短的時(shí)間內(nèi)，便以其優(yōu)異的性能和較低的成本，在許多領(lǐng)域已替代了LDPE。目前LLDPE幾乎滲透到所有的傳統(tǒng)聚乙烯市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。

2 低壓法LDPE技術(shù)的基本特征

2.1 工藝特點(diǎn)

2.1.1 聚合的條件有所降低:氣壓:由2000-3400下降到7-20;溫度:又300攝氏度下降到100攝氏度以下。

2.1.2 生產(chǎn)工藝自動(dòng)化的視線提高了生產(chǎn)效率,適用于大量的生產(chǎn)。

2.1.3 工藝流程從繁雜到簡單,生產(chǎn)設(shè)備得到簡化,不需要進(jìn)行造粒干燥、高壓分離等等,也不需要深冷設(shè)備。

2.1.4 擴(kuò)大了生產(chǎn)產(chǎn)品的范圍,密度在0.9-0.94,對于寬分子量分布的聚乙烯產(chǎn)品可以用來吹塑,因?yàn)槠淙垠w指數(shù)比較低;對于狹分子量分部的聚乙烯而言,可以用來注射成型。

2.1.5 能源消耗大大得到降低,投資成本以及費(fèi)用都得到大幅度的減少。該項(xiàng)技術(shù)不僅具有先進(jìn)性,而且經(jīng)濟(jì)成本比較低,產(chǎn)品價(jià)格具有比較優(yōu)勢。

2.2 催化系統(tǒng)

低壓法LDPE的催化系統(tǒng)的載體是硅膠,然后把鉻、鈦、氟等在載體上沉析,從而形成了催化系統(tǒng)。當(dāng)乙烯等原材料在硫化床的作用下,隨著不同的條件而生產(chǎn)出乙烯共聚物,該產(chǎn)物的密度在0.9-0.94之間,熔體指數(shù)在2.0以上,含有一定的正己烷萃取物成分以及其他金屬催化劑的殘余物。

首先在共聚物的密度方面,主要是由乙烯和其他的共聚單體之間的比例而決定的,如果沒有加入任何的共聚單體,那么所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是密度大于0.95的乙烯均聚物,當(dāng)加入一定的共聚單體的時(shí)候,所生產(chǎn)出來的線性聚合物其密度會(huì)有所降低,另一方面溫度越高,產(chǎn)品的密度也會(huì)隨之而增大。

其次,共聚物的熔體指數(shù)方面,其相關(guān)的因素包括了聚合的溫度、聚合物的密度、催化劑中的鈦金屬的含量等。聚合物的溫度越高,熔體指數(shù)越高;聚合物的密度越低,熔體指數(shù)越高;催化劑中所含有的鈦金屬越多,熔體指數(shù)也是越高。而當(dāng)催化劑所含有的氟含量越多的時(shí)候,共聚單體發(fā)生共聚的速度越快,但是也降低了聚合物的熔體指數(shù)。鉻主要是對催化劑的產(chǎn)率產(chǎn)生著決定性的影響。

再者,載體方面,選擇了硅膠作為催化劑的載體,通常所使用的硅膠的規(guī)格是:比表面:每克300平方米,孔徑為200A,平均力度為70微米。

2.3 聚合工藝

低壓法LDPE所需要的設(shè)備是硫化床反應(yīng)器,原材料主要是乙烯,不能混和其他的雜質(zhì),例如一氧化塔、氧、水等等,所加入的共聚單體式1克-1.5克分子%。在進(jìn)行聚合反應(yīng)的過程中,所使用的鏈轉(zhuǎn)移劑是氫氣,平均每單位(克)分子乙烯所需要的氫氣是0.001-10克分子。操作溫度比燒結(jié)的溫度要低,如果制造的產(chǎn)品密度在0.9-0.92之間,那么溫度控制應(yīng)在75-95攝氏度之間;如果制造的產(chǎn)品密度在0.92-0.94攝氏度之間,那么應(yīng)當(dāng)控制溫度位于85-100攝氏度之間。操作壓力應(yīng)當(dāng)控制位于10.4-24.5之間,如此的高壓條件下,有利于熱傳導(dǎo)與聚合反應(yīng)。

流化床反應(yīng)器的裝置包括了兩個(gè)區(qū):反應(yīng)區(qū)2、減速區(qū)3,分布板6的主要作用是確保流態(tài)化正常的進(jìn)行,該分布板的組成成分包括了金屬鈉、多孔板、泡罩板等等。原料以及循環(huán)氣體首先經(jīng)過管路5,在分布板6的幫助下,維持著聚合物流態(tài)化生產(chǎn)的進(jìn)行。催化劑從儲(chǔ)槽從分布板6的上方按照所需要的流量進(jìn)入流化反應(yīng)器。其具體的注入點(diǎn)在流化床壁的四分之一到四分之三之間,催化劑注入的過程是低壓法LDPE工藝的的特點(diǎn)之一。在催化劑注入的時(shí)候注意不要過于集中,否則可能引起流化床出現(xiàn)局部過熱的現(xiàn)象,從而對于活性中心的形成產(chǎn)生一定的影響,也影響了流化床反應(yīng)的進(jìn)行。

3 結(jié)語

低壓法LDPE生產(chǎn)工藝技術(shù)在塑料生產(chǎn)行業(yè)具有先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)性的比較優(yōu)勢,目前我國已經(jīng)引進(jìn)了高密度聚乙烯的專利,可以達(dá)到年產(chǎn)14萬噸的生產(chǎn)目標(biāo),只需要通過新的催化劑的使用,以及加上其他的單體共聚物,就可以生產(chǎn)LDPE。

[1]黃樹新.低密度聚乙烯熔體擠出脹大的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬預(yù)測[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2003(04).

[2]美國開發(fā)出新型交聯(lián)低密度聚乙烯[J].塑料科技，2008(08).

[3]袁文.低密度聚乙烯對聚苯醚合金性能的影響[J].塑料工業(yè)，2008(09).