EVA管式法及釜式法工藝對比及前景展望

梁雨雯

（江蘇斯爾邦石化有限公司，江蘇連云港 222000）

EVA是目前應用比較普遍的工業材料，在EVA生產技術不斷發展過程中，可以利用高壓管式法進行生產，也可以利用釜式法工藝進行生產。全面掌握兩種生產工藝的具體情況，需要對比分析管式法和釜式法兩種生產工藝的投資成本和產品性能，抓準EVA生產技術的發展趨勢，提高EVA生產技術的創新水平。

1 EVA生產技術概述

EVA樹脂包括乙烯、醋酸乙烯共聚物，是以高壓聚乙烯為基礎發展的新型材料。EVA產品是由不同鏈長和鏈結構聚合分子組成的混合物，在分子鏈上引入醋酸乙烯單體能夠降低結晶度，提高其耐沖擊性能、柔韌性以及填料混入性、熱密封性。

EVA產品的應用范圍比較廣，環境適應能力相對較強，具有良好的光學性能，是目前應用比較普遍的工業材料。全球生產EVA的廠家相對較少，我國EVA加工技術仍然處于初步發展階段，國內EVA主要依賴進口。近年來，EVA樹脂產品的需求量不斷增加，需要推動我國EVA生產工藝的創新發展。

EVA生產工藝需要利用高壓法連續本體聚合進行生產，在高壓法連續本體聚合工藝應用過程中，可以利用管式反應器或高壓釜式反應器。目前，我國的EVA產品生產廠家相對較少，但產品種類越來越豐富，隨著EVA生產技術的不斷發展，我國廠家生產的EVA產量越來越高[1]。

2 EVA管式法與釜式法工藝對比

2.1 生產工藝對比

從生產工藝角度對比管式法和釜式法工藝，是了解兩種工優缺點的重要基礎。管式法和釜式法均屬于高壓法連續本體聚合生產工藝，在具體的生產過程中使用的反應器不同。我國的管式法和釜式法工藝比例為4∶1，其中高壓管式法的主要工藝包括CTR工藝、ExxonMobil工藝等。高壓釜式法工藝主要包括Enichem釜式法工藝、ExxonMobil釜式法工藝以及ICI高壓釜式工藝等。

隨著兩種工藝不斷發展，杜邦、陶氏化學等均對EVA生產工藝進行改進和優化。管式法工藝與釜式法工藝的生產流程相類似，主要包括乙烯壓縮、引發制備與注入系統、聚合反應器、分離系統等不同階段。

除了聚合反應器不同外，管式法和釜式法的工藝原理大致相同，其中高壓釜式反應器配有攪拌器，管式反應器不配攪拌器。反應器不同導致兩種工藝反應過程需要的溫度、壓力以及引發劑、調節劑等存在一定差異。

EVA釜式法生產過程中，需要利用乙烯高壓法，高壓法中的聚合反應本身是自由基型聚合反應，反應過程包括鏈引發、鏈增長、鏈終止和鏈轉移各項環節。這一類高壓聚合能夠在釜式聚合反應器和管式聚合反應器中實現。除了反應器存在一定差異外，釜式法的工藝比較簡單，在高壓自由基聚合過程中，其產品特點是由產品分子結構的長支鏈和短支鏈組成，在聚合壓力、溫度、調整劑、反應溫度、停留時間和轉化率存在差異的情況下，能夠生產不同的產品。

EVA釜式法工藝中的反應器長徑比一般為2∶1～20∶1，存在較大反混。釜式法工藝存在返混現象，每一個分子的停留時間存在差異，在大分子上的長支鏈和短支鏈相對較多，會出現相對分子質量分布較寬、長支鏈相對較多的聚合物。在容器強度、韌性和加工流動性等方面，聚合物產品優于EVA管式法生產的產品。

管式反應器的單程轉化率更高，為25%～35%，釜式反應器的單程轉化率相對較低，為10%～20%。管式反應器可以劃分為引發、共聚和冷卻三個連續區，共聚區還可以被分成若干小區，每一個小區的溫度由循環熱水進行控制，每一個小區會有一個或多個引發劑注入點。利用夾套熱水撤去聚合反應，可以放出大量熱，使反應器結垢。應在管式反應器的出口設置脈沖閥，利用脈沖作用力對反應器內的聚合物流體進行沖擊，脫除反應器壁上的物料。釜式反應器一般設置四個引發劑注入點，與絕熱反應類似，利用冷進料與熱出料的方式可以撤熱，僅需要在開停車時向釜式法反應器夾套內通入高壓蒸汽，可以達到運行要求[2]。

2.2 經濟效益對比

對兩種生產工藝進行對比分析時，還需要對兩種工藝的生產效益進行分析。兩種工藝的投資成本是影響其經濟效益的重要基礎，在具體的分析過程中，需要對同種規模釜式法的總投資和管式法的總投資進行對比。

在同等規模下，釜式法生產工藝的總投資比管式法生產工藝的總投資高約9%。釜式法的生產成本以及產品的價值均高于管式法生產工藝，主要因為釜式法生產工藝設備的投資相對較大，轉化率更低。生產相同規模的EVA產品，在單位時間內進入釜式反應器的乙烯氣更多。

釜式法生產工藝需要的壓縮機規模、打氣量比管式法更大，對壓縮機選型和質量要求相對較高，需要的費用更高。

管道相同的情況下，釜式法生產工藝需要的換熱器和冰機數量較多，釜式法生產的EVA產品中VA含量比較高，需要的料倉數和風機數量相對較多，會導致投資成本增加。釜式法生產工藝的反應器結構更復雜，在安裝過程中對工作人員的技術要求較高，后期維護和保養工作難度相對較大，制造成本和后期運維成本較高。

2.3 產品性能對比

對管式法生產工藝和釜式法生產工藝的產品性能進行對比分析，釜式法反應器內的攪拌器可以確保反應器中的混合物高度混合，反應溫度和壓力相對均勻，可以形成更多的長支鏈聚合物，分子量分布相對較寬。釜式法生產工藝產品抗沖強度較高，容易加工，能夠生產VA含量更高的EVA產品。

EVA產品常用在熱熔膠、電纜等領域，物料在反應器內的停留時間較短，適合在小批量生產過程中應用，過渡料相對較少。

管式法生產工藝中，反應器的溫度相對較高，壓力隨著反應管的延長不斷降低，物料在反應器內停留的時間比較長。導致長支鏈相對較少，分子量分布比較狹窄，光學性能更優良，適合應用于薄膜加工。管式法生產產品的VA含量一般在20%以下，且熔指相對較低，在農膜和收縮包裝膜方面具有更高的應用價值。

3 EVA管式法與釜式法的發展前景

在EVA生產技術不斷發展的過程中，生產的EVA產品性能越來越優良，柔韌性、抗沖擊性、材料相容性和熱密封性能越來越突出，在發泡鞋料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠以及電線電纜等領域的應用也越來越普遍。

國內發泡料的市場主要集中在福建和廣東兩個區域，北方區域對發泡料的市場需求也在不斷提升。為了促進EVA生產技術創新發展，需要根據EVA產品具體需求，改進EVA生產工藝。

對管式法生產工藝和釜式法生產工藝進行應用的過程中，應根據兩種生產工藝的具體差別和投資成本以及產品性能等因素，對具體的生產工藝進行合理選擇。應深入探討提高生產工藝的生產質量和產能的方法，是未來我國EVA生產領域必須關注的重要內容[3]。釜式法EVA產品在未來的發展過程中應用前景比較廣闊。

3.1 發泡制品

樹脂是支化結構聚合物，其膠黏性能良好，加入適量的膠黏劑和發泡劑，能夠制作成回彈性能比較良好、泡孔相對均勻、具有較強耐老化且耐龜裂的發泡制品。普遍應用在鞋墊、發泡片隔音板、汽車零部件、體操墊、游艇防護板以及泡棉等方面。釜式法的長支鏈比較多，可以較大限度提高發泡產品的加工性能。

3.2 熱熔膠

熱熔膠在常溫下呈固態，加熱熔融成液態，涂布潤濕被黏物后經過壓合、冷卻，可以在幾秒內完成黏結。熱熔膠的基體樹脂為EVA、SBC、聚酰胺等，EVA是主要材質。

利用EVA作為基體樹脂制備熱熔膠，可以在家具封邊/印刷行業的無線裝訂、太陽能電池片封裝、標簽、汽車產品裝配等方面進行應用。

EVA熱熔膠的固化時間較短，生產效率相對較高，一般可以利用自動化生產線進行生產，不需要進行干燥，不會導致黏物膨脹變形，不容易產生中毒等問題。EVA熱熔膠的貯存和運輸手段比較簡單，熱熔膠對涂膠速度和粘貼時間有一定要求，一般情況下需要使用黏度相對較低的EVA樹脂作為原料，這類產品更適合利用釜式法裝置進行生產。

3.3 薄膜

利用EVA樹脂生產的薄膜透光率高、保溫效果好，具有良好的耐候性，在防凍食品袋、各種拉伸膜、溫室膜以及高強耐破裂帶等包裝和農業薄膜中的應用較廣泛。釜式法裝置生產的EVA薄膜長鏈支化度相對較高，熔體強度較高，可以保證聚合物流動性、模口膨脹和收縮性的平衡度。

4 結語

對EVA管式法和釜式法生產工藝進行對比分析，發現釜式法工藝的投資成本較大，操作難度相對較高，但其產品利潤也比較高。釜式法生產工藝生產的EVA產品VA含量比較高，但規模和產量相對較少，工藝運行過程中的能耗較大。管式法可以大規模生產VA含量相對較低的EVA產品。兩者產品分子結構不同，其應用領域也存在一定差別。為了推動我國EVA生產行業不斷發展，需要根據生產要求對EVA管施法和釜式法工藝進行科學選擇。應根據項目地點與市場需求對管式法生產工藝與釜式法生產工藝進行創新研發，提高EVA產品的性能以及附加價值。