Polietylen o małej gęstości (LDPE)to spolimeryzowany etylen jako monomer polimeryzacji, nadtlenek jako inicjator, żywica termoplastyczna otrzymywana w reakcji polimeryzacji wolnorodnikowej, masa cząsteczkowa wynosi zazwyczaj 100000 ~ 500000, gęstość wynosi 0,91 ~ 0,93 g/cm3, jest najlżejszą odmianą żywicy polietylenowej .
Ma dobrą miękkość, rozciągliwość, izolację elektryczną, przezroczystość, łatwą obróbkę i pewną przepuszczalność powietrza.Dobra stabilność chemiczna, odporność na alkalia, odporność na ogólne rozpuszczalniki organiczne, ma szeroki zakres zastosowań, w tym powlekanie przez wytłaczanie, folię rozdmuchową, powlekanie przewodów i kabli, formowanie wtryskowe i rozdmuchiwanie, formowanie puste w środku itp.
Ze względu na krótką żywotność wolnych rodników wytwarzanych przez inicjator, etylen jest silnie sprężany poprzez zwiększenie ciśnienia reakcji (110 ~ 350 MPa), tak że jego gęstość wzrasta do 0,5 g/cm3, co jest podobne do cieczy, która nie może ponownie skompresować.W celu skrócenia odstępów między cząsteczkami etylenu i zwiększenia prawdopodobieństwa zderzenia wolnych rodników lub aktywnie rosnących łańcuchów z cząsteczkami etylenu przeprowadza się reakcję polimeryzacji wolnorodnikowej.Produkowany jest polietylen o małej gęstości, dlatego polietylen o małej gęstości nazywany jest również polietylenem wysokociśnieniowym o małej gęstości.
Proces produkcji polietylenu o małej gęstości
Proces produkcji polietylenu o małej gęstości obejmuje głównie dwustopniowe sprężanie etylenu, wtrysk inicjatora i regulatora, układ reakcji polimeryzacji, system separacji i odzyskiwania pod wysokim i niskim ciśnieniem, granulację przez wytłaczanie i system obróbki końcowej itp.
W zależności od rodzaju reaktora można go podzielić na dwa rodzaje: metodę rurową wysokociśnieniową i metodę autoklawową.
Proces rurowy i proces kotłowy mają swoje własne cechy: reaktor rurowy ma prostą konstrukcję, jest wygodny w produkcji i konserwacji oraz może wytrzymać wyższe ciśnienie;Konstrukcja reaktora jest skomplikowana, a konserwacja i instalacja stosunkowo trudne.Jednocześnie objętość reaktora jest zwykle niewielka ze względu na ograniczoną zdolność odprowadzania ciepła.
Ogólnie rzecz biorąc, metodę rurową stosuje się w instalacjach na dużą skalę, natomiast metodę kotłową stosuje się w instalacjach wytwarzających produkty o wysokiej wartości dodanej, takie jak EVA specjalnego gatunku i o wysokiej zawartości octanu winylu.
Ze względu na charakterystykę różnych procesów metoda kotłowa ma więcej rozgałęzionych łańcuchów i lepszą udarność, co jest odpowiednie do wytłaczania żywicy powlekającej.Metoda rurowa ma szeroki rozkład masy cząsteczkowej, mniej rozgałęziony łańcuch i dobre właściwości optyczne, które nadają się do przetwarzania w cienkie folie.
Metoda rurki wysokociśnieniowej Technologia produkcji polietylenu o małej gęstości
Wewnętrzna średnica reaktora rurowego wynosi na ogół 25 ~ 82 mm, długość 0,5 ~ 1,5 km, współczynnik kształtu jest większy niż 10000:1, stosunek średnicy zewnętrznej do średnicy wewnętrznej jest na ogół nie mniejszy niż 2 mm, a płaszcz wodny jest służy do usuwania części ciepła reakcji.
Jak dotąd rura wykorzystuje w przybliżeniu tę samą metodę przetwarzania podstawowego przepływu, przyjmuje inny punkt zasilania reaktora, inny regulator masy cząsteczkowej, inicjator i miejsce jego wtryskiwania, a także różne sposoby wtryskiwania nawozów, przetwarzanie produktu, ilość powrotu etylen i wysyła pozycję, utworzyły różne cechy procesu.
Obecnie dojrzała technologia procesów rurowych obejmuje głównie proces Lupotech T firmy LyondellBasell, proces rurowy Exxon Mobil i proces CTR firmy DSM.
Proces Lupotech T
Proces LyondellBasell Lupotech T jest wykorzystywany w około 60% krajowej zdolności produkcyjnej zakładów produkujących polietylen o małej gęstości.Ciśnienie reakcji 260 ~ 310 MPa, temperatura reakcji 160 ~ 330 ℃, współczynnik konwersji jednokierunkowej 35%, gęstość produktu 0,915 ~ 0,935 g/cm3, wskaźnik topnienia 0,15 ~ 50 g/10 min, zdolność produkcyjna pojedynczej linii 45 × 104 T/A, proces ma pięć cech technicznych:
(1) Zastosowano technologię reaktora impulsowego w celu realizacji otwarcia zaworu, czasu otwarcia zaworu i częstotliwości przełączania na końcu reaktora.Praca impulsowa może poprawić efekt mieszania w reaktorze, dobrą stabilność reakcji, wysoki współczynnik konwersji, zmniejszyć przyczepność ścian reaktora, poprawić współczynnik przenikania ciepła i lepszy efekt usuwania ciepła przez wodę w płaszczu;
(2) Nadtlenki wstrzyknięto do różnych obszarów reaktora w czterech punktach, tworząc cztery sekcje strefy reakcyjnej;
(3) Z propylenem, propanaldehydem jako regulatorem masy cząsteczkowej, wprowadzanym przez wlot sprężarki, z etylenem do reaktora, szeroki asortyment produktów;
(4) Wysokociśnieniowy układ gazu obiegowego może realizować operacje samooczyszczania, rozpuszczania i odparafinowania poprzez kontrolę sekwencyjną, zmniejszając wpływ na normalne operacje produkcyjne;
(5) Skonfiguruj system stacji ciepłej wody, aby zmniejszyć zużycie wody chłodzącej i odzyskać ciepło reakcji polimeryzacji oraz system gazu obiegowego pod wysokim ciśnieniem dla innych urządzeń.
Proces rurowy Exxon Mobil
Ciśnienie reakcji w procesie rurowym Exxon Mobil wynosi 250 ~ 310 MPa, temperatura reakcji 215 ~ 310 ℃, współczynnik konwersji do 40%, gęstość produktu 0,918 ~ 0,934 g/cm3, wskaźnik topnienia 0,2 ~ 50 g/ (10 minut), a zdolność produkcyjna pojedynczej linii wynosi 50 × 104T/A.Proces ma sześć cech technicznych:
(1) Zastosowano poziomy reaktor z rurą przepływową, a średnica reaktora zwiększała się stopniowo wzdłuż kierunku osiowego, aby zoptymalizować natężenie przepływu gazu i spadek ciśnienia w reaktorze.Zwiększ stabilność reakcji, zmniejsz reakcję rozkładu, zmniejsz kamień wewnątrz reaktora, popraw wydajność wymiany ciepła w reaktorze;
(2) Inicjator wtryskuje się wzdłuż kierunku osiowego reaktora, co może utworzyć 4–6 stref reakcji, poprawić współczynnik konwersji i elastyczność operacyjną oraz szeroki asortyment produktów;
(3) Generalnie stosuje się propylen jako regulator do kontrolowania wskaźnika topnienia, wytwarzanie produktów o średniej gęstości przy użyciu aldehydu propana jako regulatora, regulator poprzez wysokociśnieniową pompę membranową wtryskiwaną dwukrotnie do wlotu sprężarki, a następnie etylen do reaktora;
(4) zastosowanie kombinacji gorącego reaktora rurowego z zasilaniem etylenowo-winylowym z zasilaniem do przodu i wielopunktowym zasilaniem na zimno z bocznym, równomiernym uwalnianiem ciepła, a także może mieć wpływ na usuwanie ciepła reakcji, zoptymalizowane obciążenie chłodzące z płaszczem reaktora, zmniejszyć długość reaktora i sprawiają, że rozkład temperatury reaktora jest płynny, poprawia współczynnik konwersji etylenu.Jednocześnie, dzięki wielopunktowemu zasilaniu bocznemu, zmniejsza się ilość doprowadzanego gorącego etylenu do reaktora, zmniejsza się obciążenie cieplne podgrzewacza na wlocie reaktora oraz zmniejsza się zużycie pary o wysokim i średnim ciśnieniu.
(5) Zamknięty system regulacji temperatury wody służy do dostarczania wody do płaszcza reaktora w celu usunięcia ciepła reakcji.Optymalizując temperaturę wody w płaszczu wodnym, poprawia się wydajność wymiany ciepła, skraca się długość reaktora i zwiększa się współczynnik konwersji;
(6) Odzyskiwanie i wykorzystanie energii płynu pod wysokim ciśnieniem i wysokiej temperatury odprowadzanej ze szczytu separatora wysokociśnieniowego.
Proces CTR
Ciśnienie reakcji w procesie DSM CTR wynosi 200 ~ 250 MPa, temperatura reakcji 160 ~ 290 ℃, współczynnik konwersji 28% ~ 33,1%, maksimum może osiągnąć 38%, gęstość produktu wynosi 0,919 ~ 0,928 g/cm3, wskaźnik topnienia 0,3 ~ 65 g / (10min), Maksymalna wydajność pojedynczego przewodu może osiągnąć 40× 104T/A.Proces ma pięć cech technicznych:
(1) Przy pracy bez impulsu ciśnienie robocze reaktora jest niskie i utrzymuje się na stałym poziomie, natężenie przepływu w reaktorze jest wysokie, ma dobre działanie szorujące, nie powoduje zjawiska przyklejania się do ścian, reaktor nie wymaga czyszczenia i odkamieniania, i zmniejsza koszty operacyjne;
(2) Utrzymuje się stałą średnicę rury reaktora, przyjęto zasadę bezpośredniego „jednego przejścia”, nie ma skomplikowanego systemu zasilania z linii bocznej, konstrukcja reaktora i wsporników jest prostsza, a inwestycja jest niższa;
(3) płaszcz reaktora jest chłodzony zimną wodą, która może wytwarzać parę jako produkt uboczny;
(4) Zastosowanie inicjatora nadtlenkowego, skład żelu produktu jest niewielki, nie ma pozostałości katalizatora, dobry efekt ochrony środowiska;Wygenerowano mniej oligomerów i uproszczono proces recyklingu gazu obiegowego.
(5) Dobre warunki pracy i brak wahań ciśnienia podczas polimeryzacji sprawiają, że produkty wysokiej jakości, zwłaszcza produkty foliowe, o doskonałych właściwościach optycznych i właściwościach przetwórczych, mogą wytwarzać produkty foliowe o minimalnej grubości 10 μm, ale asortyment produktów jest wąski, nie może wytwarzać produktów kopolimerowych (EVA) o niskim wskaźniku szybkości płynięcia.
Technologia produkcji polietylenu małej gęstości metodą autoklawową
W procesie autoklawowym wykorzystuje się reaktor zbiornikowy z systemem mieszania, współczynnik kształtu może wynosić od 2:1 do 20:1, objętość reaktora zbiornikowego wynosi 0,75 ~ 3 m3.Temperatura reakcji wynosi na ogół 150 ~ 300 ℃, ciśnienie reakcji wynosi na ogół 130 ~ 200 MPa, stopień konwersji wynosi 15% ~ 21%.
Ponieważ reaktor kotłowy jest naczyniem o grubych ściankach, przenoszenie ciepła przez ścianę reaktora jest bardziej ograniczone niż w reaktorze rurowym, więc reakcja jest w zasadzie procesem adiabatycznym i żadne ciepło nie jest usuwane z reaktora.Temperaturę reakcji reguluje się głównie poprzez wielopunktowy wtrysk zimnego wsadu etylenu w celu zrównoważenia ciepła reakcji.Reaktor jest wyposażony w mieszadło napędzane silnikiem, które zapewnia jednorodność mieszaniny w reaktorze i pozwala uniknąć miejscowych gorących punktów.Inicjatorem jest nadtlenek organiczny, który można wstrzykiwać w różne miejsca wzdłuż kierunku osiowego reaktora, tworząc wiele sekcji reakcyjnych o różnych temperaturach roboczych.Brak mieszania wstecznego pomiędzy sekcjami reakcyjnymi, elastyczne działanie i szeroka gama produktów, które pozwalają na produkcję kopolimeryzowanego EVA o zawartości octanu winylu do 40%.
Lupotech Proces
Lupotech W procesie wykorzystuje się reaktor zbiornikowy z mieszaniem, objętość reaktora wynosi 1,2 m3, surowce i inicjator są wtryskiwane do reaktora w wielu punktach, ciśnienie reakcji wynosi 210 ~ 246 MPa, najwyższa temperatura reakcji wynosi 285 ℃, regulatorem jest propylen lub propan dodawany przez wlot wtórnej sprężarki może wytwarzać różnorodne produkty LDPE/EVA. Gęstość produktu wynosi 0,912 ~ 0,951 g/cm3, wskaźnik topnienia wynosi 0,2 ~ 800 g/ (10 min), zawartość octanu winylu może wzrosnąć do 40%, jednokierunkowy współczynnik konwersji reaktora wynosi 10% ~ 21%, maksymalna skala projektowa pojedynczej linii może osiągnąć 12,5 × 104 t/rok.
Proces LupotechA umożliwia nie tylko wytwarzanie wytłaczanej powlekanej żywicy o bardziej rozgałęzionym łańcuchu i lepszym działaniu, ale także wytwarzanie produktów cienkowarstwowych o szerokim rozkładzie masy cząsteczkowej.Wskaźnik topnienia i gęstość produktów LDPE/EVA można dobrze kontrolować za pomocą systemu kontroli APC, dzięki czemu można uzyskać jednolite produkty.Głównymi krajowymi wprowadzeniami tego procesu są produkty petrochemiczne Sirbon, produkty petrochemiczne Yangzi, produkty petrochemiczne w Szanghaju itp., Wydajność urządzenia wynosi 10 × 104 T / rok.
Proces czajnika Exxon Mobil
W procesie zbiornikowym Exxon Mobil wykorzystuje się samodzielnie zaprojektowany wielostrefowy reaktor zbiornikowy o pojemności 1,5 m3.Reaktor ma większy współczynnik kształtu, dłuższy czas retencji, wyższą wydajność inicjatora i węższy rozkład masy cząsteczkowej produktu, co sprzyja wytwarzaniu produktów cienkowarstwowych o jakości podobnej do procesu rurowego.
Reduktor różni się od metody rurowej Exxon Mobil.Stosuje się izobuten lub n-butan, który jest zwiększany do 25 ~ 30 MPa za pomocą wysokociśnieniowej pompy membranowej, wtryskiwany dwukrotnie na wlocie sprężarki i wprowadzany do reaktora z etylenem.
Zakres ciśnień w reaktorze jest szeroki, a maksymalne ciśnienie reakcji wynosi 200 MPa, co pozwala na wytworzenie homopolimeru LDPE o niskim wskaźniku szybkości płynięcia i kopolimeru EVA o wysokiej zawartości octanu winylu.
W procesie zbiornikowym Exxon Mobil można wytwarzać produkty homopolimerowe LDPE o wskaźniku topnienia 0,2 ~ 150 g/ (10 min) i gęstości 0,910 ~ 0,935 g/cm3.Wskaźnik płynięcia 0,2 ~ 450 g/ (10 min) zawartość octanu winylu do 35% produktów z kopolimeru etylenu i octanu winylu (EVA).Głównym krajowym wprowadzeniem tego procesu jest Lianhong Group (dawniej Shandong Hauda), wydajność urządzenia wynosi 10 × 104 T / rok, TRINA, wydajność urządzenia wynosi 12 × 104 T / rok itp.
Czas publikacji: 17 sierpnia 2022 r