聚乙烯工艺流程图(1)

1、 管理管理4 4 李雪李雪 2010101424 2010101424 管理管理5 5 黄杉松黄杉松 20101015332010101533管理管理6 6 吴荣杰吴荣杰 20101016082010101608 聚乙聚乙烯烯l结构式结构式l聚乙烯聚乙烯简介简介l用途用途l主要生产工艺主要生产工艺l乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l聚乙烯生产发展史聚乙烯生产发展史l国内外生产状况国内外生产状况l最新进展和发展趋势最新进展和发展趋势结构式结构式l近年来在核物理，天体物理，反应堆运行近年来在核物理，天体物理，反应堆运行中运用聚乙烯中运用聚乙烯作为催化剂作为催化剂来测来测 l 返回简介简介聚乙烯聚乙

2、烯(PE)(PE)塑料一种，我们常常提的方便袋就是聚乙烯塑料一种，我们常常提的方便袋就是聚乙烯(PE).(PE).聚聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料. .聚聚乙烯是通过乙烯（乙烯是通过乙烯（CH2=CH2 CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。）的加成聚合而成的。 聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30(15-30大气压大气压) )有机化合物有机化合物催化条件下催化条件下进行聚合进行聚合而成的是高密度聚乙烯而成的是高密度聚乙烯(HDPE)(HDPE)。这种条件下聚合

3、的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa)(100-300MPa)，高温，高温(190210C)(190210C)，过氧化物催化条件下过氧化物催化条件下自由基自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE)，它是支化结构的。，它是支化结构的。 编辑本段编辑本段结构式结构式CH2=CH2+CH2=CH2+CH2CH2CH2CH2=CH2+CH2=CH2+CH2CH2CH2CH2 CH2 简写：简写：nCH2=CH2CH2CH

4、2CH2CH2 nCH2=CH2CH2CH2CH2CH2 聚合压力大小：高压、中压、低压；聚合压力大小：高压、中压、低压； 聚合实施方法：淤浆法、溶液法聚合实施方法：淤浆法、溶液法 、气相法；、气相法； 产品密度大小：高密度、中密度、低产品密度大小：高密度、中密度、低密度。密度。l聚聚乙烯乙烯是半结晶热塑性材料。它们的是半结晶热塑性材料。它们的化学结构化学结构、分子量分子量、聚合度聚合度和其他性和其他性能很大程度上均依赖于使用的聚合方能很大程度上均依赖于使用的聚合方法。聚合方法决定了支链的类型和支法。聚合方法决定了支链的类型和支链度。链度。结晶度结晶度取决于聚合物的化学结取决于聚合物的化学结构

5、和加工条件。构和加工条件。 聚乙烯产品的类别聚乙烯产品的类别 聚乙烯聚乙烯PEPE是合成树脂中产量最是合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯大的品种，主要包括低密度聚乙烯LDPELDPE、线型低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯LLDPELLDPE、高密度聚乙、高密度聚乙HDPEHDPE及一些具有及一些具有特殊用途的产品。特殊用途的产品。聚乙烯的性质聚乙烯的性质一、物理性质一、物理性质1 聚乙烯为白色、蜡状半透明材料，具有优越的介聚乙烯为白色、蜡状半透明材料，具有优越的介电性能。电性能。2 易燃烧，且离火后继续燃烧。易燃烧，且离火后继续燃烧。3 透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。透水率低，对

6、有机蒸汽透过率则较大。4 透明度随结晶度增加而下降，在一定结晶度下，透明度随结晶度增加而下降，在一定结晶度下，透明度随分子量增加而提高。透明度随分子量增加而提高。5 高密度聚乙烯熔点范围为高密度聚乙烯熔点范围为132135，低密度聚，低密度聚乙烯熔点较低乙烯熔点较低112且范围宽。且范围宽。6 常温下不溶于任何已知溶剂中，常温下不溶于任何已知溶剂中，70以上可少量以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。二、化学性质二、化学性质1 1 具有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、具有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化

7、钠、氢氧化钾等各种磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。用。2 2 聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，炭黑对聚乙烯有优异的线作用下容易发生降解，炭黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。光屏蔽作用。3 3 受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反应。反应。成型性能成型性能l1.1.结晶料结晶料, ,吸湿小吸湿小, ,不须充分干燥不须充分干燥, ,流动性极好流动流动性极好流动性对压力敏感性对压力敏感

8、, ,成型时宜用高压注射成型时宜用高压注射, ,料温均匀料温均匀, ,填填充速度快充速度快, ,保压充分保压充分. .不宜用直接浇口不宜用直接浇口, ,以防收缩不以防收缩不均均, ,内应力增大内应力增大. .注意选择浇口位置注意选择浇口位置, ,防止产生缩孔防止产生缩孔和变形和变形。 l2.2.收缩范围和收缩值大收缩范围和收缩值大, ,方向性明显方向性明显, ,易变形翘曲易变形翘曲. .冷却速度宜慢冷却速度宜慢, ,模具设冷料穴模具设冷料穴, ,并有冷却系统并有冷却系统。 l3.3.加热时间不宜过长加热时间不宜过长, ,否则会发生分解否则会发生分解, ,灼伤灼伤。 l4.4.软质塑件有较浅的侧

9、凹槽时软质塑件有较浅的侧凹槽时, ,可强行脱模可强行脱模。 l5.5.可能发生融体破裂可能发生融体破裂, ,不宜与有机溶剂接触不宜与有机溶剂接触, ,以防以防开裂开裂。 l6.6.聚乙烯是乙烯最重要的下游产品聚乙烯是乙烯最重要的下游产品。聚乙烯产品用途聚乙烯产品用途l高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品、高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品、其次是管材、注射成型制品、电线包其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等。裹层等。l中低压聚乙烯：以注射成型制品、中中低压聚乙烯：以注射成型制品、中空制品为主。空制品为主。l超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑

10、料使优异的综合性能，可作为工程塑料使用。用。聚乙烯的用途薄膜聚乙烯的用途吹塑聚乙烯的用途管材聚乙烯的用途注塑聚乙烯的用途片材聚乙烯的用途滚塑聚乙烯的用途聚乙烯的用途土工膜土工膜聚乙烯的用途聚乙烯的用途电缆电缆返回乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理聚合反应聚合反应l聚合反应是由单体合成聚合物的反应聚合反应是由单体合成聚合物的反应过过程。程。有聚合能力的低分子原料称单体，分子量有聚合能力的低分子原料称单体，分子量较大的聚合原料称大分子单体。若单体聚较大的聚合原料称大分子单体。若单体聚合生成分子量较低的低聚物，则称为齐聚合生成分子量较低的低聚物，则称为齐聚反应，反应，产物产物称齐聚物。一种单体的聚合称

11、称齐聚物。一种单体的聚合称均聚合反应，产物称均聚物。两种或两种均聚合反应，产物称均聚物。两种或两种以上单体参加的聚合，则称共聚合反应，以上单体参加的聚合，则称共聚合反应，产物称为共聚物。产物称为共聚物。乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l链引发反应：链引发反应：l链增长反应：链增长反应：乙烯聚合基本原理乙烯聚合基本原理l链转移反应：链转移反应：l链终止反应：链终止反应：聚乙烯的分子链结构聚乙烯的分子链结构l HDPElHP-LDPE l LLDPEl 返回l19761976年年 Kari skyKari sky发明了单活性中心的茂金属催化发明了单活性中心的茂金属催化剂，将乙烯聚合催化剂的活性提高

12、了剂，将乙烯聚合催化剂的活性提高了400400倍。倍。l19851985年年UCCUCC公司开发出超冷凝工艺聚乙烯的发明始公司开发出超冷凝工艺聚乙烯的发明始于于19331933年的一次试验失败，年的一次试验失败，19421942年开始聚乙烯的年开始聚乙烯的工业化生产。经过工业化生产。经过6060多年的发展，聚乙烯因其优多年的发展，聚乙烯因其优良的性能已经发展成为世界上产量最大、应用最良的性能已经发展成为世界上产量最大、应用最为广泛的合成材料之一。为广泛的合成材料之一。l19951995年年ExxonExxon公司开发出超冷凝工艺，使低压气相公司开发出超冷凝工艺，使低压气相反应器的时空产率提高了

13、反应器的时空产率提高了200% 200% 。l20022002年全世界聚乙烯的消费量为年全世界聚乙烯的消费量为53155315万吨。万吨。返回聚乙烯生产技术发展史聚乙烯生产技术发展史茂金属催化剂茂金属催化剂1 1、一般用来生产超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、一般用来生产超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、烯烃共聚烯烃共聚物、物、EPEP共聚物橡胶、热塑性烯烃弹性体、聚丙烯共聚物橡胶、热塑性烯烃弹性体、聚丙烯有规共聚物、聚丙烯均聚物等一系列产品。有规共聚物、聚丙烯均聚物等一系列产品。 2 2、茂金属催化剂一般是由三个组分组成的：有机、茂金属

14、催化剂一般是由三个组分组成的：有机金属络合物、助催化剂、载体；在溶液聚合中不金属络合物、助催化剂、载体；在溶液聚合中不需要载体，有机金属络合物是由过渡金属与各种需要载体，有机金属络合物是由过渡金属与各种有机物取代基相结合构成的，其重量占催化剂重有机物取代基相结合构成的，其重量占催化剂重量的量的1-21-2。助催化剂具有强化过渡金属系统的作。助催化剂具有强化过渡金属系统的作用，与有机金属络合物相比，常常被过量应用，用，与有机金属络合物相比，常常被过量应用，通常用铝氧化物和氟化有机硼酸盐混合物做为助通常用铝氧化物和氟化有机硼酸盐混合物做为助催化剂。催化剂。主要生产工艺 反应压力：高压和低压反应压力

15、：高压和低压 反应器：管式、釜式、流化床、反应器：管式、釜式、流化床、环管环管 物料状态：气相、本体、溶液物料状态：气相、本体、溶液（淤浆）（淤浆）聚合反应器聚合反应器聚合反应器的凸镜垫聚合反应器的凸镜垫高压循环气冷却器高压循环气冷却器高压管式法的特点高压管式法的特点l自由基聚合反应：链引发、链增长、链终自由基聚合反应：链引发、链增长、链终止止l引发剂：微量氧或有机过氧化物引发剂：微量氧或有机过氧化物l反应压力最高为反应压力最高为320Mpa320Mpa，温度为，温度为165-165-320320C Cl反应接近平推流，夹套撤热反应接近平推流，夹套撤热l单程转化率：单程转化率：2040% 20

16、40% l密度范围：密度范围：0.9160.936g/cm0.9160.936g/cm分子量：分子量：1010万万5050万万 高压聚乙烯生产流程图高压聚乙烯生产流程图乙烯7125去干燥聚乙烯1 一次压缩机2 二次压缩机3 反应器 4 分离器 5低压贮 6 造控机 7料助压缩机二次压缩机二次压缩机压低环管淤浆法的特点压低环管淤浆法的特点l配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、链终配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、链终l止止l 反应压力为反应压力为4.2MPa4.2MPa，温度，温度90-109 90-109 l 反应近似全混床，夹套撤热反应近似全混床，夹套撤热l 反应停留时间短，反

17、应器体积小反应停留时间短，反应器体积小l 单程转化率：单程转化率：9696l 有溶剂系统有溶剂系统l 乙烯与己烯共聚，生成具有线性短支链结构特点的中乙烯与己烯共聚，生成具有线性短支链结构特点的中l高密度聚乙烯产品高密度聚乙烯产品l 密度范围：密度范围： 0.9390.961 g/cm30.9390.961 g/cm3l 分子量：分子量：325325万万低压淤浆环管反应流程示意图低压淤浆环管反应流程示意图低压淤浆环管聚乙烯装置低压淤浆环管聚乙烯装置低压釜式淤浆法的特点低压釜式淤浆法的特点l配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、链终配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、链终l止止l 反应压

18、力为反应压力为1.0MPa1.0MPa，温度，温度76-85 76-85 l 反应近似全混床，夹套和物料撤热反应近似全混床，夹套和物料撤热l 反应停留时间短，反应器体积小反应停留时间短，反应器体积小l 单程转化率：单程转化率：9898l 有溶剂系统有溶剂系统l 乙烯与丁烯共聚，生成具有线性短支链结构特点的中乙烯与丁烯共聚，生成具有线性短支链结构特点的中l高密度聚乙烯产品高密度聚乙烯产品l 密度范围：密度范围： 0.9390.961 g/cm30.9390.961 g/cm3l 分子量：分子量：525525万万低压釜式淤浆法反应流程简图低压釜式淤浆法反应流程简图低压气相流化床工艺的特点低压气相流

19、化床工艺的特点l配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、配位聚合反应：催化剂活化、链引发、链增长、链终链终l止止l 反应压力为反应压力为2.4MPa2.4MPa，温度，温度80-110 80-110 l 反应近似全混床，物料撤热反应近似全混床，物料撤热l 反应停留时间较长，反应器体积较大反应停留时间较长，反应器体积较大l 单程转化率：单程转化率：2 24 4l 乙烯与己烯共聚，生成具有线性短支链结构特点乙烯与己烯共聚，生成具有线性短支链结构特点的低的低l中高密度聚乙烯产品中高密度聚乙烯产品l 密度范围：密度范围： 0.9160.961 g/cm30.9160.961 g/cm3l 分子量：分子量：325325万万返回低压气相流化床反应示意图低压气相流化床反应示意图低压气相流化床聚乙烯装置低压气相流化床聚乙烯装置聚乙烯国内外状况聚乙烯国内外状况我国聚乙烯生产装置我国聚乙烯生产装置览表（单位：万吨览表（单位：万吨/ /年）年）品种企业名称 投产日期装置能力使用技术设计现有 H D P E北京助剂二厂200800.30.8低压淤浆法（国内技术）辽阳石化分公司20093.57德国Hoechst淤浆法大庆石化分公司塑料厂20101424三井油化淤浆法聚合工艺齐鲁石化股份公司塑料厂20101414UCC气相流化