LDPE生產工藝簡析

翟金慶

摘? 要：文中簡單的介紹了大慶石化公司塑料廠LDPE裝置的特點 生產工藝原理 流程及影響生產過程的因素。

關鍵詞：LDPE;特點;原理;流程;影響因素

大慶石化公司塑料廠LDPE裝置采用德國Basell公司LUPOTECHT○R管式法反應器專利技術，由意大利TECNIMONT公司承建，以乙烯為主要原料，醋酸乙烯（VA）為共聚單體，以過氧化物為引發劑，丙烯和丙醛為分子量調節劑，該技術采用乙烯單點進料，過氧化物由四點注入脈沖式反應器。整個裝置由原料貯存 壓縮 聚合 擠壓造粒 熱水 高低壓循環氣處理 產品混合 包裝及儲存等單元組成。

一裝置特點

1.1產品范圍寬，應用范圍廣

1.2產品牌號切換時間短，過渡料少

1.3原料消耗低，副產品少，利用反應熱負產蒸汽，公用工程消耗少

1.4高壓循環氣系統帶有自清洗 脫蠟系統

1.5單程轉化率：35%

二工藝原理

聚合單體（乙烯 醋酸乙烯）在超高壓，高溫度條件下，在引發劑過氧化物的作用下，發生游離基聚合反應，由于聚合反應是在管式反應器中進行的，因此，該聚合反應成為高壓管式反應。整個反應過程要經歷鏈引發 鏈增長 鏈轉移 鏈終止4個過程。

三工藝流程

3.1壓縮單元

界區來的新鮮乙烯經壓力控制閥進入LDPE裝置，經新鮮乙烯加熱器后進入一次壓縮機吸入側第三段。乙烯加熱器用于寒冷季節時對新鮮乙烯在溫度控制下，用蒸汽加熱。

3.2聚合單元

工藝氣體經二次壓縮機壓縮和反應器預熱器加熱后達到了聚合反應條件，在反應器的四個反應區內形成聚乙烯。通過采用不同的過氧化物溶液，在反應器每個區域的起始處引發聚合反應。生產的數量和質量根據產品的類型的不同而不同。反應器類似于一個套管式換熱器，聚合反應是一個強放熱過程，因此在殼側用低壓熱水和中壓熱水撤出聚合反應熱。

3.3分離單元

從反應器排出的乙烯和聚乙烯流體混合物，經過通有中壓熱水的反應器后冷卻，進入高壓產品分離器，在這里熔融的聚合物從高壓循環乙烯中分離出來。高壓產品分離器中的液位由產品出料閥控制。熔融的聚合物流入低壓產品分離器，分離出乙烯進入低壓循環的乙烯系統，聚合物中殘余的乙烯部分在主擠出機中脫除，部分在脫氣料倉中脫除。從低壓產品分離器出來的產品直接送入主擠出機。

3.4高壓循環氣單元

高壓循環回路自高壓產品分離器下游開始，高壓循環氣經產品冷卻器用中壓和低壓的熱水進行冷卻。未反應的乙烯從高分輸送到產品冷卻器，然后去產品分離器，在這里近70～80%的殘留物（蠟液）從氣體中分離出來。經過一系列立式高壓循環氣體冷卻器，乙烯中含有的低分子物（蠟）被全部脫除，純乙烯循環到二次壓縮機的入口側。殘留物質和分離出來的蠟，從熱交換器的分離器定期自動排放到蠟排放分離器。

四 影響聚合過程的因素

4.1壓力

壓力對聚合和共聚合反應的影響，表現在反應劑濃度，介質黏度，各單元反應速度常數等方面。當乙烯在高壓下聚合或共聚合時，隨著壓力的增加，反應速度和所得產物的分子量也增高。因為乙烯是氣態單體，所以在聚合反應中，壓力是提高其濃度的必要條件。聚合過程中壓力提高，產品的熔融流動指數降低，而密度增加，在超高壓條件下，乙烯被壓縮為氣密相狀態，乙烯分子之間的距離大大縮短。實際上壓力上升即相應地增加了乙烯的濃度，增加了游離基與乙烯分子或活性增長鏈與乙烯分子的碰撞機會，促進了鏈增長反應，而鏈終止反應不受影響，因此平均分子量增加，而熔融流動指數降低。同時提高壓力，相應地增加了活性增長鏈與乙烯單體碰撞機會，因而得到較少支鏈的長主鏈;支化度減少，結晶度高，所以密度增加。

4.2溫度

聚合過程中的溫度升高，產品的熔融流動指數增加，而密度降低，反應溫度升高后，鏈增長速率和鏈傳遞速率都相應增加，但由于鏈增長反應的活化能為4kcal/g.mol，鏈傳遞反應的活化能為15 kcal/g.mol，因此溫度升高后，鏈傳遞反應速度較鏈增長反應增長的快，所以產品平均分子量降低，熔融流動指數增加。同時溫度升高后，鏈傳遞速率加快，造成大分子帶有較多的短支鏈和長支鏈，因而支化度增加，相應結晶度低，產品密度降低。

4.3雜質

甲烷和乙烷：甲烷和乙烷的含量高對聚合反應并沒有什么害處，但必須注意到它們的效能——這兩種雜質起著調整劑的作用，因此會影響熔融指數值。可以相應地減少調整劑的進料量來彌補，但是，如果甲烷和乙烷的含量再增高，那么就必需進行凈化處理了。

乙炔：乙炔有干擾聚合反應的作用，它使反應變得無規律并可能促進分解。乙炔會與增長著的聚合物游離基起反應，結果使得聚合產物分子量及密度降低。

一氧化碳：一氧化碳也是乙烯中不希望有的一種雜質。它能以氣態形式攙入聚合物從而降低聚合物的介電性能。

二氧化碳：可以認為二氧化碳對于聚合反應來說近乎是惰性的，但是，含量高時就會減低反應速率 降低分子量并起著阻聚劑的作用。

氫：氫是一種潛在的鏈轉移劑。鏈支化的程度將隨著分子量和密度的減少而增加。

水：含水量較高就會急劇地降低反應速度，并可能最終導致聚合反應速度全面下降。

氮：進料中的氮對于游離基聚合來說是一種惰性物質。但是，含量高時就會降低反應轉化率。如果惰性物含量超過一定限度，則需進行凈化處理。

甲醇和丙酮：雖然這兩種雜質都起著鏈轉移劑的作用，但它們對聚合反應的影響可以忽略。

硫：硫化物（不管是否屬于硫醇類）是眾所周知的最有效的鏈轉移劑。所以，硫組分的最微小的量也會造成聚合物分子量的下降。聚合物難聞的氣味也是由硫化物帶來的。

五 結束語

聚乙烯是由乙烯聚合而成的聚合物，產品發展至今已有60年左右歷史，以優良的力學性能 加工性能 耐化學性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。隨著各種改性技術和復合技術的成熟，聚乙烯正在向一些新的應用方向發展。