聚乙烯生产工艺071205合成树脂班b课件

聚乙烯生产工艺分类三种分类方法：反应压力：采用引发剂的高压法和采用配位聚合催化剂的低压法；反应器：带夹套的管式反应器、带有搅拌器的釜式反应器、立式或卧式流化床（带或不带搅拌器）、采用轴流泵循环的带有夹套的环管反应器；物料状态：固态聚乙烯悬浮在气相中（流化态）、固态聚乙烯溶解在溶液中、固态聚乙烯悬浮在稀释剂中（淤浆态）、固态聚乙烯悬浮在超临界乙烯中。高压聚乙烯生产工艺管式法：乙烯及共聚物与分子量调节剂混合被加压并预热到引发温度以上进入反应器。引发剂直接进入反应器。反应器实际是一个套管式换热器。聚合反应热主要由夹套水带走，冷进料也能带走部分反应热。反应器的压力由出口减压阀控制。乙烯减压后会有一个明显的温升，因此减压阀后设有后冷措施。高压聚乙烯生产工艺高压管式法聚乙烯工艺的主要专利商：荷兰DSM公司的CTR技术；美国Exxon公司的多点进料技术；德国Basell公司的LupoTechT技术；高压聚乙烯生产工艺

ExxonBasellDSM1引发剂5种过氧化物分6点注入5种过氧化物分4点注入3种过氧化物分4点注入2引发温度℃1801701803调节剂丙烯、丁烯、己烷丙烯、丁烯、丙醛丙烯、丙烷4乙烯进料方式4点进料TM：多点TS：单点进料单点进料5反应压力

bar3000310026506转化率

％25-3525-3525-357密度范围

kg/m3920-932918-932918-9258EVA含量

%1020(多点进料)0高压聚乙烯生产工艺

ExxonBasellDSM9低分子量蜡产率

％0.1%0.2%0.1%10反应器压力控制脉冲阀脉冲阀无脉冲排料阀11夹套水终端温度℃20019020012反应器出料冷却乙烯急冷后冷器后冷器13高分罐压力MPa3.03.02.714高分罐温度℃25028024015高分循环气余热回收产生中、低压蒸汽；低压蒸汽不外送时用水冷；产生中、低压蒸汽；低压蒸汽不外送时用空冷和压缩机升压；产生中、低压蒸汽；低压蒸汽不外送时用空冷16低分罐压力

bar0.70.30.917粒料脱气掺混仓间歇脱气/21hr脱气仓连续掺混仓间歇脱气/8hr高压聚乙烯生产工艺

技术经济指标ExxonBasellDSM1工程费

万元-110000-2总单体消耗

t/t1.0071.010-1.0141.0053引发剂消耗

kg/t0.45-1.150.23-0.550.29-594公用工程消耗

循环冷却水

m3/t220-29080-120140-200

蒸汽

kg/t180-3000350-500

电

kWh/t760-1010770-1100735-10855操作成本

元/t+1105300+120聚合反应器聚合反应器的凸镜垫二次压缩机二次压缩机高压聚乙烯的挤出机12910573476891011高压聚乙烯生产工艺釜式法与管式法的主要区别在反应器，釜式反应器其实是一个厚壁容器:最大2.5m3,外径1600mm，内径560mm，长度10m，设计压力可达3000bar,重量约100吨；釜式反应器撤热能力极其有限，反应几乎在绝热条件下进行，反应撤热主要靠冷进料实现，不需要预热，转化率20％时要求乙烯进料温度低于44℃；釜式反应器一般设有搅拌器，反应介质的充分返混，聚合产物在相同的温度和压力下生成，分子量分布较窄，有较多的长支链；反应器体积相对较小，切换牌号时过渡产品少；乙烯和引发剂可通过反应器侧线开口分多点注入，实现所谓分区反应器，进一步使分子量分布变窄；釜式法最大单线反应器能力为18万吨/年；高压聚乙烯生产工艺釜式法工艺生产的聚合物具有狭窄的分子量分布，有较多的支链；而管式法工艺的产品分子量分布较宽，支链较少。大规模装置倾向用管式法;生产专用牌号的装置例如生产EVA更倾向用釜式法。

高压聚乙烯生产工艺乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA：密度0．92一0．95脆性温度＜一71℃EVA具有良好的柔软性，透明性和光泽性。良好的化学稳定性、橡胶般的弹性，耐老化、耐臭氧．无毒性，-50℃下仍有较好的可按性；EVA的性能与醋酸乙烯(VAC)含量系极大，当MI一定，VAC含量增高时．其弹性、柔软件、粘接性、相容性、透明性、溶解性均有所提高；VAC含量降低时,则性能接近于聚乙烯，刚性增大，耐磨性及绝缘性上升；

低压聚乙烯生产工艺的分类气相法（GasPhase)：反应产物悬浮在气体反应物（或/和惰性气体）中，反应器一般选用流化床（带/不带搅拌器），催化剂一般需要载体；可生产所谓全密度范围的产品，但因产物发粘、易结块，一般不生产极低密度的产品：Unipol1968年开始用于生产HDPE，1975年用于生产LLDPE，催化剂直接注入流化床，未反应的气体经过压缩冷凝循环回反应器；UnipolII采用串联双反应器生产双峰产品，1992开始投用；撤热是Unipol工艺反应器设计产率的关键，90年代中期Exxon开发出超冷凝工艺，目前Unipol技术归Univation所有；BPInnovene工艺与Unipol相似，目前已取消了预聚过程，但仍保留了旋风分离器用于在循环气出反应器时分出细粉的过程，认为此过程是其产品凝胶含量低的主要原因；采用“highProduction”技术进行冷凝操作（压缩前冷凝液分离后单独进反应器），但在冷凝技术知识产权争议中输掉了官司；Basell开发出能够生产球形产品的Spherilene工艺，工艺流程更接近于BP的技术，仍保留有小环管进行预聚，据称有不用种子床开车的技术，产品经过蒸汽汽提过程质量有所提升，但Spherilene转让不成功。目前Basell转让的LupoTechG中不包括生产球形产品的技术。低压聚乙烯生产工艺的分类淤浆法(Slurry)：反应产物悬浮在惰性稀释剂（或/和反应物）中，反应器一般选用搅拌釜或环管反应器，催化剂一般需要载体；产品密度大于0.937kg/cm3,MI小于10g/min；生产低密度产品时，需要显著增加共聚单体的浓度，易造成反应产物的溶胀（swelling），使物料变粘，反应器结垢：Philips的淤浆法采用单环管反应器，异丁烷作稀释剂，己烯为共聚单体；声称其铬系催化剂作用下共聚单体有较高的反应速率，有利于更低密度产品的生产。BPIneos采用双环管反应器，第一反应器生产低分子量产品，第二反应器生产高分子量产品，两个反应器之间设有闪蒸罐和吸收塔用于脱除氢气，双峰牌号能达到PE120的要求；采用异丁烷作稀释剂，己烯为共聚单体；反应压力和温度较低。Basell的淤浆法采用两个搅拌釜，串联或并联操作，第三反应器（后反应器）使其单程转化率达到98％；采用已烷作稀释剂，丁烯为共聚单体，有低分子量蜡产生；双峰牌号可达到PE100的要求；采用外取热技术后单装置可达到35万吨/年。

Mitsui的技术与Basell的工艺非常类似；低压聚乙烯生产工艺的分类Borealis技术采用预聚反应器加双反应器串联的工艺路线，第一反应器为环管反应器淤浆态操作，临界态丙烷作稀释剂，反应压力较高（约65bar），第二反应器为带搅拌的立式气相流化床，丁烯为共聚单体；该技术在生产双峰牌号时有一定优势，仅采用钛系催化剂能达到PE100的要求，第一反应器生产低分子量产品，第二反应器生产高分子量产品，两个反应器之间设有闪蒸罐脱除氢气；