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通用塑料通用塑料第七章第七章1聚乙烯树脂及塑料概况聚乙聚乙烯（polyethylene）是由乙）是由乙烯单体体经自由基聚合或配位聚合而自由基聚合或配位聚合而获得的高得的高聚物，聚物，简称称PE产量居世界首位，占量居世界首位，占总树脂量的脂量的20%左右2000年年总产量量4800万万t，其中国内生其中国内生产能力能力323万万t，实际生生产275万万t2004年世界聚乙年世界聚乙烯树脂的脂的总生生产能力能力约为7165万吨万吨.聚乙聚乙烯的种的种类 （1）LDPE：低密度聚乙：低密度聚乙烯、高、高压聚乙聚乙烯（2）LLDPE：线型低密度聚乙型低密度聚乙烯（3）MDPE：中密度聚乙：中密度聚乙烯、双峰、双峰树脂脂（4）HDPE：高密度聚乙：高密度聚乙烯、低、低压聚乙聚乙烯 1聚乙烯树脂及塑料v历史史v1898年年，聚乙，聚乙烯最早由最早由德国德国化学家化学家Hans von Pechmann在一次在一次试验事故中合成的事故中合成的v1933年年，ICI Chemicals公司的公司的Eric Fawcett和和Reginald Gibson在在另外一次另外一次试验事故中使用乙事故中使用乙烯在高在高压状状态下合成了聚乙下合成了聚乙烯。

v1935年年，ICI Chemicals公司的公司的Michael Perrin发明了可控高明了可控高压聚乙聚乙烯合成方法合成方法v1939年年，低密度聚乙，低密度聚乙烯开始使用高开始使用高压法工法工业化生化生产v1951年年，Philips Petroleum公司的化学家公司的化学家Robert Banks 和和 John Hogan发明了使用三氧化明了使用三氧化铬作作为催化催化剂的合成方法的合成方法v1953年年，德国化学家，德国化学家 Karl Ziegler发明了使用明了使用卤化化钛作作为催化催化剂的合的合成方法成方法,这种催化种催化剂称称为齐格勒格勒-纳塔催化塔催化剂v1976年年，德国化学家，德国化学家Walter Kaminsky和和Hansjrg Sinn发明了明了金属金属茂合物茂合物催化催化剂1聚乙烯树脂及塑料聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较比较项目高压法中压法低压法操作条件聚合压力，MPa聚合温度，引发剂98.1-245.2150-330微量氧或有机过氧化物2-7125-150金属氧化物260齐格勒-纳塔引发剂转化率，%16-27接近100接近100反应机理自由基型配位离子型配位离子型实施方法气相本体聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合工艺流程简单复杂复杂结构性能大分子支化程度相对密度纯度热变形温度，高低（0.910-0.925）高50，较软介于两者之间居中（0.926-0.940）基本与低压法相同基本与低压法相同大分子排列整齐高（0.941-0.970）产品含有引发剂残基78，较硬 建设投资高低低操作费用低高高1聚乙烯树脂及塑料一、主要原料乙烯的结构与性质乙乙烯CH2CH2，是最，是最简单的的烯烃。

常温常常温常压是略是略带芳香气味的无色气芳香气味的无色气体几乎不溶于水，化学性体几乎不溶于水，化学性质活活泼物理参数如下：物理参数如下：乙烯的主要生产方法相对分子质量熔点，沸点，相对密度（液体，-103.8 ）临界温度，28.05169.4103.80.56999.90临界压力，MPa自燃点，聚合热，kJ/mol爆炸极限，%4.97537953.02-34乙烯的主要生产方法乙烯的主要生产方法液化天然气、液化石油气分离液化天然气、液化石油气分离焦炉煤气分离焦炉煤气分离乙醇催化脱水乙醇催化脱水石脑油、轻柴油、重油、原油裂解气分离石脑油、轻柴油、重油、原油裂解气分离1聚乙烯树脂及塑料二、聚乙烯生产工艺乙烯高压聚合生产工艺是在微量氧或有机是在微量氧或有机过氧化物存在下，将乙氧化物存在下，将乙烯压缩到到14.7-245.2MPa压力下，力下，在在150-290 的条件下，乙的条件下，乙烯经自由基聚合反自由基聚合反应转变为聚乙聚乙烯的聚合方法的聚合方法聚合原理乙乙烯在高温高在高温高压下按自由基聚合反下按自由基聚合反应机理机理进行聚合由于反行聚合由于反应温度高，容易温度高，容易发生向大分子生向大分子链的的转移而形成移而形成长支支链和短支和短支链产物，造成物，造成产物物结晶度低、密度小。

晶度低、密度小聚合主要工艺条件乙烯纯度纯度度99.9%99.9%，其聚合，其聚合级乙乙烯气体的气体的规格要求如下：格要求如下：乙烯含量，%甲烷，乙烷，cm3/cm3氧，cm3/cm3CO，cm3/cm3乙炔，cm3/cm399.9500.10.50.5CO2，H2S（按H2S计），H2O，0.50.50.10.11聚乙烯树脂及塑料v引引发剂以氧以氧为引引发剂时，氧的用量，氧的用量严格控制在格控制在0.003%-0.007%；以有机；以有机产化物化物为引引发剂时，将其溶解在液体，将其溶解在液体石蜡中，配制成石蜡中，配制成1%-25%的溶液v相相对分子分子质量量调节剂主要加入主要加入丙烯、丙烷、乙烷丙烯、丙烷、乙烷等，但等，但纯度要有度要有严格要求v聚合温度聚合温度取决于引取决于引发剂的种的种类以氧为引引发剂时温度控制在温度控制在230 以上；以有机以上；以有机过氧化物氧化物为引引发剂时温度控制在温度控制在150 左右1聚乙烯树脂及塑料v聚合压力101-245MPa，高低取决于聚乙，高低取决于聚乙烯生生产牌号，牌号，v聚合聚合转化率与化率与产率率乙乙烯单程聚合程聚合转化率化率为16%-27%，未反，未反应单体体经冷却循冷却循环使用，使用，总产率率为95%。

乙乙烯进料温料温度度为40，乙，乙烯-聚乙聚乙烯混合物出料温度混合物出料温度160-160-280280大部分反大部分反应热由离开物料由离开物料带走，反走，反应器器夹套冷却只套冷却只带少量反少量反应热1聚乙烯树脂及塑料聚合聚合产物的相物的相对分子分子质量量测定定相相对分子分子质量范量范围10000-50000，重均相，重均相对分子分子质量控制在量控制在100000以上一般通以上一般通过熔融指数（熔融指数（MI）法）法测定，其定，其对应关系如关系如下：下：熔融指数数均相对分子质量熔融指数数均相对分子质量熔融指数数均相对分子质量20.96.424000280001.80.2532000480000.0050.0015300076000先让塑料粒在一定时间（10分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差MI25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克1聚乙烯树脂及塑料乙烯高压聚合生产工艺流程乙乙烯高高压聚合生聚合生产工工艺流程如下流程如下图所示主要生所示主要生产过程分程分为压缩、聚合、分离、掺合压缩、聚合、分离、掺合 四个工段。

四个工段来自于来自于总管的管的压力力为1.18MPa的聚合的聚合级乙乙烯进入接收器（入接收器（1），与来自），与来自辅助助压缩机（机（2）的循）的循环乙乙烯气混合经一次一次压缩机（机（3）加）加压到到29.43MPa，再与，再与来自于低聚物分离器（来自于低聚物分离器（4）的返回乙）的返回乙烯一起一起进入混合器（入混合器（5），由），由泵（6）注入）注入调节剂丙丙烯或丙或丙烷气体物料气体物料经二次二次压缩机（机（7）加）加压到到113196.20MPa（具（具体体压力根据聚乙力根据聚乙烯牌号确定），然后牌号确定），然后进入聚合釜（入聚合釜（8），同），同时，由，由泵（9）连续向反向反应器内注入微量配制好的引器内注入微量配制好的引发剂溶液，使乙溶液，使乙烯进行高行高压聚合乙烯高压聚合生产工艺流程掺掺合合侧侧1234567891011121314低聚低聚物物15161718192021232222222425乙烯乙烯1.18MPa29.43MPa113196.20MPa冷却水冷却水溢溢流流侧侧压缩、聚合、分离和掺合压缩、聚合、分离和掺合接收器接收器 辅助压辅助压缩机缩机一次压缩机一次压缩机二次压缩机二次压缩机残留乙烯残留乙烯引发剂注入引发剂注入高压聚合釜高压聚合釜减压减压高压分离器高压分离器低聚物低聚物分离器分离器低压分低压分离器离器加抗氧加抗氧剂等剂等切粒机切粒机脱水贮槽脱水贮槽旋风分离器（气固分离）旋风分离器（气固分离）磁力分离器（金属）磁力分离器（金属）取取样样分分析析合格品合格品不合格品不合格品气流输送气流输送合格品合格品分子量分子量调节剂调节剂丙烯、丙烯、丙烷丙烷返回返回乙烯乙烯1聚乙烯树脂及塑料从聚合釜出来的聚乙从聚合釜出来的聚乙烯与未反与未反应的乙的乙烯经反反应器底部减器底部减压阀减减压进行冷却器行冷却器（10），冷却至一定温度后），冷却至一定温度后进入高入高压分离器（分离器（11），减），减压至至24.5329.43MPa，分离出来的大部分未反分离出来的大部分未反应的乙的乙烯与低聚物，与低聚物，经过低聚物分离器（低聚物分离器（4），分离出低），分离出低聚物后，乙聚物后，乙烯返回混合器（返回混合器（5）循）循环使用；低聚物在低聚物分液器（使用；低聚物在低聚物分液器（14）中回收）中回收夹带的乙的乙烯后排出。

由高后排出由高压分离器（分离器（11）出来的聚乙）出来的聚乙烯物料（含少量未反物料（含少量未反应的乙的乙烯），在低），在低压分离器（分离器（12）中减）中减压至至49.1kPa，其中分离出来的残余乙，其中分离出来的残余乙烯进入乙入乙烯接收器（接收器（13）在低压分离器底部加入抗氧分离器底部加入抗氧剂、抗静、抗静电剂等后，与熔融状等后，与熔融状态的聚乙的聚乙烯一起一起经挤压齿轮泵（15）送至切粒机（）送至切粒机（16）进行水下切粒切成行水下切粒切成的粒子和冷却水一起到脱水的粒子和冷却水一起到脱水贮槽（槽（17）脱水，再）脱水，再经振振动筛（18）过筛后，料后，料粒用气流送到粒用气流送到掺合工段用气流送来的料粒首先用气流送来的料粒首先经过旋旋风分离器（分离器（1919）中，通）中，通过气固分离后，气固分离后，颗粒落粒落入磁力分离器（入磁力分离器（2020）以除去）以除去夹带的金属粒子，然后的金属粒子，然后进入入缓冲器（冲器（2121）缓冲器中冲器中料粒料粒经过自自动磅秤和三通磅秤和三通换向向阀进入三个中入三个中间贮槽（槽（2222）中的一个，取）中的一个，取样分析，分析，合格合格产品品进入入掺合器（合器（2323）中）中进行气行气动循循环掺合；不合格合；不合格产品送至等外品品送至等外品贮槽槽（2424）进行行掺合或合或贮存包装。

存包装造粒：造粒：http:/ 1聚乙烯树脂及塑料掺合均匀后的合格合均匀后的合格产品品聚乙聚乙烯颗粒气流送至合格品粒气流送至合格品贮槽（槽（25）贮存，存，然后用磅秤称量，装袋后送入成品然后用磅秤称量，装袋后送入成品仓库聚合反应设备 乙乙烯高高压聚合反聚合反应器主要有釜式和管式两种其比器主要有釜式和管式两种其比较如下：如下：比较项目釜式反应器高压法管式反应器高压法压力温度反应带走的热量平均停留时间生产能力物料流动状态反应器内表面清洗方法共聚条件能否防止乙烯分解产品相对分子质量的分布长支链微粒凝胶108-245.2MPa，可保持稳定可严格控制在130-280 10%10-120s之内可在较大范围内变化在每一反应区内充分混合不需要特别清洗可在广范围内共聚反应容易控制，可防止乙烯分解窄多少约为323.6MPa，管内产生压力降可高达330，管内温度差较大30%与反应器的尺寸有关约60-300s取决于反应器的参数接近柱塞流动，中心至管壁层流用压力脉冲法清洗只可以与少量其他单体共聚难以防止偶然解聚宽少多1聚乙烯树脂及塑料乙烯中压聚合工艺工艺路线其一，乙其一，乙烯为单体，体，烷烃为溶溶剂，CrO3-Al2O3-Si。