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董松祥至尊木蟲 (著名寫手)
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[交流]
聚乙烯的生產(chǎn)工藝 已有2人參與
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生產(chǎn)全密度聚乙烯的工藝有以下三種。 (1) .漿液法聚合工藝 以美國ChevronPhillips 公司的CPC 工藝、英國INEOS 公司的InnoveneS 工藝（用異丁烷稀釋劑的連續(xù)流動的環(huán)管反應(yīng)器）、日本三井公司的CX 工藝、BASELL公司的HOSTALEN 工藝（攪拌釜反應(yīng)器）等為代表。乙烯氣體分散溶解于溶劑中，在催化劑作用下，乙烯聚合形成懸浮在烴類稀釋劑中的聚合物粒子。 淤漿法工藝是生產(chǎn)高密度聚乙烯的重要方法。此法工業(yè)化時間早，工藝技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較好，聚合中乙烯溶于脂肪烴稀釋劑，生成的聚乙烯懸浮于其中，反應(yīng)壓力、溫度較溫和，乙烯單程轉(zhuǎn)化率為95％～98％，可生產(chǎn)超高分子量的產(chǎn)品和雙峰產(chǎn)品。該工藝按反應(yīng)器形式分為攪拌釜式聚合和環(huán)管聚合兩種。 1) 攪拌釜式聚合工藝 該工藝的代表有德國Hoechst工藝和日本三井油化工藝。Hoechst公司首創(chuàng)的攪拌釜式工藝使用兩個反應(yīng)器，主催化劑為乙氧基鎂為載體的TiCl4，助催化劑為有機(jī)鋁，正己烷作為溶劑，乙烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%。該工藝?yán)酶淖兇呋瘎┙M分的方法調(diào)節(jié)產(chǎn)品的分子量，用共聚單體調(diào)節(jié)產(chǎn)品密度，產(chǎn)品的熔體指數(shù)為0.2-80g/10min，密度范圍在0.942-0.965g/cm3，其優(yōu)勢產(chǎn)品是管材專用料和超高分子量的MDPE。 2) 環(huán)管聚合工藝 環(huán)管聚合工藝的典型代表是美國的Phillips工藝。該工藝采用鉻系催化劑，以異丁烷為稀釋劑，乙烯在環(huán)管反應(yīng)器內(nèi)聚合，用軸流泵使淤漿組分循環(huán)，用夾套冷卻水撤除反應(yīng)熱，通過精確控制反應(yīng)溫度保證產(chǎn)品質(zhì)量。該工藝具有建設(shè)費(fèi)用少，操作成本低，反應(yīng)物不易粘在反應(yīng)器壁上等優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)分子量很高的產(chǎn)品，分子量分布可寬可窄，產(chǎn)品密度范圍0.92-0.97 g/cm3。 (2) 溶液聚合工藝 乙烯在溶劑中聚合，聚合物溶解在反應(yīng)溶劑（一般為環(huán)己烷或脂肪烴）中。有三種反應(yīng)器類型，即中壓（10.3MPa）反應(yīng)器（如Nova 公司的Sclairtech 工藝）、低壓（2.76MPa）冷卻型反應(yīng)器（如道化學(xué)）和低壓絕熱反應(yīng)器（如DSM 公司的Stamicarbon工藝）。 溶液聚合工藝在聚合時，單體和生成的聚合物都溶于溶劑，要求較高的聚合溫度和壓力，可生產(chǎn)密度范圍在0.918～0.960g/cm3，分子量分布從寬到窄的各種聚乙烯產(chǎn)品。該工藝采用的反應(yīng)器是一種小型攪拌釜，乙烯和辛烯等共聚單體在環(huán)己烷溶劑中聚合，單體在反應(yīng)器中的停留時間很短，一般僅為2分鐘，因此牌號切換容易，過渡料少，操作靈活。由于產(chǎn)品要經(jīng)過脫溶劑和脫共聚單體等后處理工序，所以產(chǎn)品質(zhì)量非常好，膠體和灰分含量極低，但工藝流程相對較長，投資高。此外，由于采用辛烯等高碳烯烴作為共聚單體，產(chǎn)品的物理機(jī)械性能非常好，適用于高端消費(fèi)領(lǐng)域。該工藝的主要代表是Dow化學(xué)的Dowlex工藝和加拿大NOVA化學(xué)公司的Sclairtech工藝。 (3) 氣相聚合工藝 以美國Univation 公司的Unipol 工藝、英國INEOS 公司的Innovene G工藝(均為氣相流化床反應(yīng)器)、Basell 公司的Spherilene 工藝(環(huán)管預(yù)聚合加雙氣相流化床反應(yīng)器或單反應(yīng)器流化床)及Borealis 公司的Borstar 工藝（環(huán)管預(yù)聚合加單氣相流化床反應(yīng)器）為代表。乙烯氣體通過反應(yīng)器在催化劑作用下直接聚合（或預(yù)聚合），得到干燥粉料。 氣相聚合不使用溶劑，工藝簡單，流程短，投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品品種可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因而具有較強(qiáng)的競爭力。世界第一套氣相法工業(yè)裝置1975年投產(chǎn)，生產(chǎn)能力為25 kt/a。在0.7～2.0 MPa和80～100℃條件下操作，生產(chǎn)HDPE，HMW HDPE和乙烯與1-丁烯/己烯/4-甲基-1-戊烯的共聚物L(fēng)LDPE，MDPE和VLDPE。氣相法工藝以美國UCC公司的Unipol工藝(氣相流化床反應(yīng)器)、英國BP公司的Innovene工藝(氣相流化床反應(yīng)器)及Basell公司的Spherilene工藝(環(huán)管預(yù)聚合加雙氣相流化床反應(yīng)器)為代表。乙烯氣體通過反應(yīng)器在催化劑作用下直接聚合(或預(yù)聚合)，得到干燥粉料。 氣相法中Spherilene工藝，不用冷凝模式操作就可達(dá)到與其它采用冷凝模式操作的氣相法工藝相當(dāng)?shù)臅r空產(chǎn)率，因而反應(yīng)器停留時間短；具有較高的傳熱效率和物料流動速度，因而Spherilene流化床反應(yīng)器的體積只相當(dāng)于普通非冷凝態(tài)操作的氣相流化床反應(yīng)器的1/3。牌號切換時產(chǎn)生的等外品過渡料也只是普通氣相法工藝的一半。 催化劑是聚合技術(shù)的核心。目前工業(yè)生產(chǎn)線性聚乙烯HDPE/LLDPE用的催化劑主要有鉻基催化劑、鈦基催化劑和茂金屬催化劑3類。此外，還有一類正在開發(fā)中的非茂金屬單中心催化劑。 |
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