利用高密度聚乙烯裝置生產線型低密度聚乙烯

趙炳陽（大慶石化公司塑料廠，黑龍江 大慶 163714）

很早以前利用高密度聚乙烯裝置來生產線型低密度聚乙烯的塑料生產方式已經得到應用,但隨著能源價格不斷上升,這種利用低壓法來生產低密度聚乙烯的生產工藝受到越來越多生產商的關注。與傳統的高壓低密度聚乙烯工藝比較,低壓法生產低密度聚乙烯的生產工藝所具有的操作壓力和溫度都要低得多,可以有效降低成本費用。

1 低密度聚乙烯的基本介紹

低密度聚乙烯（LDPE）通常是以乙烯為單體，在98.0-294MPa的高壓下，用氧或有機過氧化物為引發劑，經聚合所得的聚合物。

線性低密度聚乙烯（LLDPE），是乙烯與少量高級α-烯烴在催化劑作用下，經高壓或低壓聚合而成的一種共聚物，LLDPE產品無毒、無味、無臭，呈乳白色顆粒,與LDPE相比具有強度高、韌性好、剛性強、耐熱、耐寒等優點，還具有良好的耐環境應力開裂、耐撕裂強度等性能，并可耐酸、堿、有機溶劑等。

LLDPE用配位催化劑代替自由基引發劑，以及用較低成本的低壓氣相聚合取代成本較高的高壓反應器，在比較短的時間內，便以其優異的性能和較低的成本，在許多領域已替代了LDPE。目前LLDPE幾乎滲透到所有的傳統聚乙烯市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。

2 低壓法LDPE技術的基本特征

2.1 工藝特點

2.1.1 聚合的條件有所降低:氣壓:由2000-3400下降到7-20;溫度:又300攝氏度下降到100攝氏度以下。

2.1.2 生產工藝自動化的視線提高了生產效率,適用于大量的生產。

2.1.3 工藝流程從繁雜到簡單,生產設備得到簡化,不需要進行造粒干燥、高壓分離等等,也不需要深冷設備。

2.1.4 擴大了生產產品的范圍,密度在0.9-0.94,對于寬分子量分布的聚乙烯產品可以用來吹塑,因為其熔體指數比較低;對于狹分子量分部的聚乙烯而言,可以用來注射成型。

2.1.5 能源消耗大大得到降低,投資成本以及費用都得到大幅度的減少。該項技術不僅具有先進性,而且經濟成本比較低,產品價格具有比較優勢。

2.2 催化系統

低壓法LDPE的催化系統的載體是硅膠,然后把鉻、鈦、氟等在載體上沉析,從而形成了催化系統。當乙烯等原材料在硫化床的作用下,隨著不同的條件而生產出乙烯共聚物,該產物的密度在0.9-0.94之間,熔體指數在2.0以上,含有一定的正己烷萃取物成分以及其他金屬催化劑的殘余物。

首先在共聚物的密度方面,主要是由乙烯和其他的共聚單體之間的比例而決定的,如果沒有加入任何的共聚單體,那么所生產出來的產品是密度大于0.95的乙烯均聚物,當加入一定的共聚單體的時候,所生產出來的線性聚合物其密度會有所降低,另一方面溫度越高,產品的密度也會隨之而增大。

其次,共聚物的熔體指數方面,其相關的因素包括了聚合的溫度、聚合物的密度、催化劑中的鈦金屬的含量等。聚合物的溫度越高,熔體指數越高;聚合物的密度越低,熔體指數越高;催化劑中所含有的鈦金屬越多,熔體指數也是越高。而當催化劑所含有的氟含量越多的時候,共聚單體發生共聚的速度越快,但是也降低了聚合物的熔體指數。鉻主要是對催化劑的產率產生著決定性的影響。

再者,載體方面,選擇了硅膠作為催化劑的載體,通常所使用的硅膠的規格是:比表面:每克300平方米,孔徑為200A,平均力度為70微米。

2.3 聚合工藝

低壓法LDPE所需要的設備是硫化床反應器,原材料主要是乙烯,不能混和其他的雜質,例如一氧化塔、氧、水等等,所加入的共聚單體式1克-1.5克分子%。在進行聚合反應的過程中,所使用的鏈轉移劑是氫氣,平均每單位(克)分子乙烯所需要的氫氣是0.001-10克分子。操作溫度比燒結的溫度要低,如果制造的產品密度在0.9-0.92之間,那么溫度控制應在75-95攝氏度之間;如果制造的產品密度在0.92-0.94攝氏度之間,那么應當控制溫度位于85-100攝氏度之間。操作壓力應當控制位于10.4-24.5之間,如此的高壓條件下,有利于熱傳導與聚合反應。

流化床反應器的裝置包括了兩個區:反應區2、減速區3,分布板6的主要作用是確保流態化正常的進行,該分布板的組成成分包括了金屬鈉、多孔板、泡罩板等等。原料以及循環氣體首先經過管路5,在分布板6的幫助下,維持著聚合物流態化生產的進行。催化劑從儲槽從分布板6的上方按照所需要的流量進入流化反應器。其具體的注入點在流化床壁的四分之一到四分之三之間,催化劑注入的過程是低壓法LDPE工藝的的特點之一。在催化劑注入的時候注意不要過于集中,否則可能引起流化床出現局部過熱的現象,從而對于活性中心的形成產生一定的影響,也影響了流化床反應的進行。

3 結語

低壓法LDPE生產工藝技術在塑料生產行業具有先進性以及經濟性的比較優勢,目前我國已經引進了高密度聚乙烯的專利,可以達到年產14萬噸的生產目標,只需要通過新的催化劑的使用,以及加上其他的單體共聚物,就可以生產LDPE。

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