毕业答辩-武汉科技大学中南分校ppt课件

1、1 简介简介l 聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一，由乙烯聚合而成的高分子化合物 。聚乙烯主要分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯MDPE、高密度聚乙烯HDPE三大类。l低密度聚乙烯英文称号为低密度聚乙烯英文称号为Low density polyethylene，缩写为，缩写为LDPE。 石油工业上所称的低密度聚乙烯(即高压聚乙烯)是一种塑料资料，由乙烯在高压条件下由过氧化物或微量氧引发经自在基聚合反响生成密度为0.9100.930 g/cm3左右的低密度聚乙烯，适宜热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。 LDPE主要用途是作薄膜产品，如农业用薄膜；包装用膜如糖果等包装；液体包装用吹

2、塑薄膜，收缩包装薄膜；建筑用薄膜，普通工业包装薄膜和食品袋等。 LDPE树脂是经过分子量、结晶度及分子量分布MWD的平衡与控制而得到的。2 消费工艺及条件2.1 原料预备原料预备 原料预备包括乙烯，分子量调理剂，添加剂。原料预备包括乙烯，分子量调理剂，添加剂。 乙烯高压聚合过程中单程转化率仅乙烯高压聚合过程中单程转化率仅15%30%，所以大量的单体，所以大量的单体乙烯乙烯70%85%要循环运用。因此所用原料乙烯一部分是新颖乙烯，要循环运用。因此所用原料乙烯一部分是新颖乙烯，一部分是多次循环回收的乙烯。乙烯常压下为气体，临界压力一部分是多次循环回收的乙烯。乙烯常压下为气体，临界压力5.12MPa

3、；临界温度；临界温度9.90；爆炸极限；爆炸极限2.75%28.6%，纯乙烯在，纯乙烯在350以下稳定，更高的温度那么分解为以下稳定，更高的温度那么分解为C、CH4、H2 。 CH2=CH2 CH4 + C + 127.36 kJ/mol CH2=CH2 2C + 2H2 + 47.69 kJ/mol分子量调理剂l 在工业消费中为了控制产品聚乙烯的熔融指数，必需加适当量的分子量调理剂。l 种类l 烷基：乙烷，丙烷，丁烷，己烷，环己烷l 烯烃：丙烯，异丁烯，l 其它：氢，丙酮，丙醛，其中以丙烯，丙烷，乙烷等最常用l 调理剂的用量和种类根据聚乙烯牌号的不同而不同，普通是乙烯体积的1%6.5%折合为

4、质量百分数时，应根据调理剂的分子量进展计算。添加剂 为了防止聚乙烯在成型过程中受热时被氧化，防止运用过程中老化，所以参与添加剂以防止其发生。 种类 抗氧剂：4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚，熔点约700C，易溶于烃，酮和酯等有机溶剂中，而不溶于水。可用作食品包装的抗氧剂。熔点大于1500C时，可溶于酮和酯等有机溶剂中。与聚乙烯混溶后不易被油脂所抽提，可用作食品包装薄膜的抗氧剂。光滑剂：油酸酰胺或 硬脂酸铵，油酸铵，亚麻仁油酸铵三者的混合物作为聚乙烯的光滑剂。开口剂： 高分散性的硅胶，铝胶或其混合物可作为开口剂。抗静电剂：含有氨基或羟基等极性基团而又可溶于聚乙烯中的不挥发的聚合物可作为抗静电剂。如

5、环氧乙烷与长链脂肪族或脂肪醇的聚合物。 添加剂的种类和用量根据消费的聚乙烯牌号和用途加于聚乙烯树脂低压分别器中，从易于计算和混合方面思索，通常是将添加剂配制成浓度约为10%左右的白油脂肪族烷烃溶液或分散液，用泵计量送入低压分别器或于二次选粒时参与。聚合反响条件u 其反响温度普通在1300C3500C之间，反响压强普通为122303Mpa或者更高些，而其聚合停留时间的长短取决于反响器的类型，普通在15s2min之间，反响条件因产品牌号不同而不同。u 在聚合反响器内未反响的乙烯和聚合生成的聚乙烯熔融物坚持均相形状时，反响进展顺利，两者能否分相与聚乙烯的含量，反响压力，反响温度有关。u 反响条件的变

6、化不仅影响聚合反响速度，而且对于产品聚乙烯的分子量也发生影响。当反响压力提高时，聚合反响速度加大，但聚乙烯的分子量降低，而且支链较多，所以其密度稍有降低。2.2 催化剂催化剂l 乙烯高压聚合需参与自在基引发剂，工业上常称为催化剂，所用的引发剂主要是氧和过氧化物，早期工业消费中主要用氧作为引发剂。其优点在于：价钱低，可直接加于乙烯进料中。缺陷是氧的引发温度在230以上，而低于200成为乙烯聚合阻聚剂，不会在紧缩机系统中或乙烯回收系统中引发聚合，因此反响温度必需高于200.而反响温度不能迅速的用改动引发剂用量控制。 氧的活性受温度的影响很大，因此目前除管式反响器氧的活性受温度的影响很大，因此目前除

7、管式反响器中还可以用氧作引发剂以外，釜式反响器已全部改为中还可以用氧作引发剂以外，釜式反响器已全部改为过氧化物引发剂。过氧化物引发剂。 工业上常用的过氧化物引发剂为：过氧化二叔丁基，工业上常用的过氧化物引发剂为：过氧化二叔丁基，过氧化十二烷酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化碳酸过氧化十二烷酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化碳酸二丁酯等。二丁酯等。高压聚乙烯消费工艺方框流程图高压聚乙烯消费工艺方框流程图 设备LDPE高压反响主要采用两种聚合反响器：高压反响主要采用两种聚合反响器：一种是带搅拌器的高压釜式反响器，该工艺最早是一种是带搅拌器的高压釜式反响器，该工艺最早是20世世纪纪30年代由年代由ICI公司

8、开发的；公司开发的；另一种是管式反响器，最早是由巴斯夫公司开发的。另一种是管式反响器，最早是由巴斯夫公司开发的。后来，杜邦、陶氏化学、后来，杜邦、陶氏化学、USI、住友和、住友和CdF化学化学(如今的如今的埃尼化学埃尼化学)都对工艺作了假设干改良。两种工艺消费都对工艺作了假设干改良。两种工艺消费的聚合物略有差别，主要由于反响器的温度分布不同。的聚合物略有差别，主要由于反响器的温度分布不同。 釜式法和管式法两种工艺的消费流程大体一样，一个工业化的LDPE安装通常由以下几部分组成：乙烯紧缩、引发剂制备和注入系统、聚合反响器、分别系统、挤出造粒。除聚合反响器外，釜式法和管式法的工艺步骤类似。现已建成

9、的管式法最大单线反响器才干为32万吨/年，是巴塞尔公司建在法国的安装；釜式法最大单线反响器才干为18万吨/年，是QGPC公司用Orchem(CdF)技术建在卡塔尔的安装。 管式反响器：其主要特点是，物料在管内呈柱塞状流管式反响器：其主要特点是，物料在管内呈柱塞状流动，没有什么返混景象；反响温度沿反响管的长度而动，没有什么返混景象；反响温度沿反响管的长度而有变化，因此反响温度有最顶峰，所以所得聚乙烯的有变化，因此反响温度有最顶峰，所以所得聚乙烯的分子量分布较宽。分子量分布较宽。 管式聚合反响器是内径为管式聚合反响器是内径为2.57.5cm的细长形高压的细长形高压合金钢管。直径与长度之比为合金钢管

10、。直径与长度之比为1/2501/40000，目前，目前最长的管式反响器长最长的管式反响器长1500m或以上。或以上。 釜式反响器：物料可以充分混合，所以反响温度均匀，釜式反响器：物料可以充分混合，所以反响温度均匀，还可以分区操作，以使各反响区具有不同温度，从而还可以分区操作，以使各反响区具有不同温度，从而获得分子量分布较宽的聚乙烯。获得分子量分布较宽的聚乙烯。 根据釜式反响器的外形，目前有细长型和矮胖型两根据釜式反响器的外形，目前有细长型和矮胖型两种规格种规格 工艺流程工艺流程图见书本211页LLDPE工艺流程消费LLDPE的工艺流程有多种，现主要引见气相法和溶液法中两种主要的工艺流程。1.美

11、国联碳公司(UCC)的Unipol气相法工艺。该工艺与BP气相法工艺大同小异，但UCC产品范围较广，种类较多，采用4种不同的催化剂消费全密度范围分子量分布由窄到宽、熔体指数由0.91g/10min125g/10min的各种树脂。在各种工艺中，UCC气相法产品范围最广。 BP工艺采用一种催化剂消费全密度聚乙烯，熔体指数由0.35/10min30g/10min，分子量分布窄，当消费宽分子量分布的牌号时，要在挤压造粒时加助剂，但牌号较少。 Unipol PE工艺的安装普通由4部分组成：单体净化、聚合反响、树脂脱气和树脂造粒。工艺流程如以下图 所示。 (1)单体净化 凡进入聚合反响器的单体(包括乙烯和

12、共聚单体)都必需脱除氧、一氧化碳、二氧化碳、水、硫化物、甲醇、炔烃等对催化剂有毒的杂质。常用脱氧及氧化物的催化剂床和分子筛来脱出杂质。(2)聚合反响 聚合反响在流化床反响器中进展，该反响器下部为圆筒形，上部由一倒锥体和一半球组成。反响器底部有一气体分布板，板上是由粉状树脂构成的流化床层。催化剂和助催化剂直接从分布板通入反响床层，鼓风机送入循环气使床层坚持流化形状，并使反响单体与催化剂均匀混合，同时带走反响热。反响热在循环气冷却器中移出系统。 经过床层的气体质量速度应为36倍的Gmf(流化所需最低气流速度)。分子量调理剂-氢气也和单体一同从反响器底部通入系统。树脂的性能经过催化剂、助催化剂、共聚

13、单体和氢气的参与量来调理。反响停留时间约3小时左右。(3)树脂脱气 树脂从反响器出来经过特殊的卸料系统脱除未反响的单体；回收了单体的树脂循环到反响器，进入脱气仓，在此仓内进一步脱去树脂中吸附的烃类，从脱气仓下部通入一股吹扫气，与树脂逆流接触，将烃类吹出带走，同时也通入小股脱活剂，将聚合物上剩余的活性中心杀死。 (4)造粒造粒 脱气后的树脂经过振动筛等设备除去大块，脱气后的树脂经过振动筛等设备除去大块，在进入造粒系统前，先与固、液态添加剂混合。在进入造粒系统前，先与固、液态添加剂混合。Unipol的造粒系统是由混炼器、熔融泵和造粒机严密的造粒系统是由混炼器、熔融泵和造粒机严密组合成三位一体，与其它工艺的一样系统相比，大约组合成三位一体，与其它工艺的一样系统相比，大约可节省能耗可节省能耗13。用循环软水带走粒状切片，经过枯燥分别水，送入料用循环软水带走粒状切片，经过枯燥分别水，送入料斗，再用空气送到掺混、储运和包装工序。斗，再用空气送到掺混、储运和包装工序。 自聚合反响器中流出的物料经减压安装进入高压分别自聚合反响器中流出的物料经减压