低密度聚乙烯釜式畢業(yè)設計

1、摘要 低密度聚乙烯(LDPE)又稱高壓聚乙烯是世界上產量和需求量最大的一類產品,由于物化性能優(yōu)異成型加工簡單價格相對便宜應用范圍已深入到國民經濟各個部門。本文介紹了聚乙烯的現(xiàn)狀、生產工藝及LDPE裝置和國內外研究狀況、應用領域和應用現(xiàn)狀、生產概況、市場需求和應用前景以及工藝流程和控制。進行了聚合全系統(tǒng)的物料進行衡算聚合釜選型和工藝尺寸計算攪拌設備的選型和功率計算以及對聚合反應器首釜進行熱量衡算。并依此繪制工藝流程圖和聚合釜工藝裝配圖。 而設計的主要工具就是目前最為流行的化工過程模擬軟件-ASPENPLUS,通過模擬低密度聚乙烯的聚合過程,運用ASPEN中Polymer模塊中的靈敏度分析,對分子

2、量影響因素進行了探索分析。關鍵詞聚乙烯,LDPE,ASPEN,流程模擬,靈敏度分析AbstractLow-densitypolyethylene(LDPE),alsocalledpolyethylenebyhighpressureprocess,isoneofproductsofthehighestdemandandthebiggestoutputintheworld.Becausethepolyethylenehastheexcellentfunctionof,simpleprocessofmodel,cheapnessinprice,sothepolyethylenesapplicatio

3、nhasgonedeeplyintoeverysectionofcountry.Themainofpresentdesignintroducedthecurrentstatusofpolyethylene.Atthesametime,thecharacteristicofproducts,processesandtheequipmentofLDPE.etcismentioned.ThestatusofresearchonLDPEindomesticityandabroad,thesituationofproduction,theneedofmarketandapplyinginthefutur

4、ewerealsointroduced.Thetotalmaterialbalanceofpolymerizationsystem;theselectionanddesignofpolymerizationreactor;andtheselectionofstirringdevicesandthecalculationofpowerthereof,andtheheatbalanceofthefirstpolymerizationreactorwerefinished.Andthetechnicalflowchartandthepolymerizationkettletechnicalassem

5、blechartispictured.AndthetoolwhichIusedinthedesignisoneofthemostpopularchemicaltechnologysimulationsoftwareintheworldASPENPLUS.Itwasusedtosimulatetheethylenebulkpolymerizationprocessbythesensitivityanalysisinthepolymermoduleandinvestigatedthemolecularweightaffectingfactors.Keywordspolyethylene,LDPE,

6、ASPEN,sensitivityanalysis目錄第一章前言.11.1LDPE的歷史、發(fā)展及應用1,2.11.2LDPE的特點.2第二章LDPE生產工藝.42.1生產工藝簡介3.42.2低密度聚乙烯(LDPE)管式法與釜式法的對比3,4.42.2.1經濟性比較.42.2.2釜式法與管式法的工藝對比.42.3管式法工藝及其進展3.72.4DSM,EXXON,BASF公司管式法技術對比4.82.4.1DSM工藝技術.82.4.2EXXON工藝技術.92.4.3BASF工藝技術.112.5日本三菱油化、德國Imhausen、荷蘭DSM公司的管式法HP-LDPE生產技術比較.132.5.1日本三菱

7、油化技術.132.5.2德國Imhausen技術.132.5.3荷蘭DSM技術.132.6國內生產技術的進步3.142.7低密度聚乙烯最新動態(tài).142.7.1低密度聚乙烯聚合中分枝密度和分支分布的建模5,6.142.7.2生產實際的新發(fā)展7.16第三章AspenPlus化工模擬軟件介紹.183.1AspenPlus簡介8.183.2ASPENPLUS功能特點.183.3ASPENPLUS的應用9.193.3.1ASPENPLUS模擬石油化工流程.193.3.2在回流比優(yōu)化中的應用.203.3.3在嚴格工藝計算中的應用10.203.4Aspen軟件在大型聚乙烯裝置上的應用11.213.4.1In

8、foPlus.21實時數(shù)據(jù)庫.213.4.2數(shù)據(jù)接口.223.4.3建立AspenPlus模型.223.4.4運行.233.5國內AspenPlus的主要應用.24第四章低密度聚乙烯聚合工藝ASPEN建模.254.1工藝流程簡述.254.2流程模擬.264.2.1模擬系統(tǒng)組分的確定.264.2.2模擬聚合動力學模型.274.3.3模擬工藝條件的確定.274.3.4模擬結果.28第五章乙烯本體聚合工段ASPEN模擬分析.305.1靈敏度分析12,13.305.1.1對溫度的靈敏度分析.305.1.2對兩釜的釜體積的靈敏度分析13.325.2靈敏度分析小結.36第六章高壓聚乙烯聚合工段物料衡算.3

9、76.1設計任務.376.1.1設計任務書.376.1.2配方設計重量比.376.2物料衡算14,15.386.2.1全釜物料衡算.386.2.2首釜物料衡算.406.2.3二釜物料衡算.41第七章聚合釜的設計與計算.427.1聚合釜的設計1619.427.1.1聚合釜體積的計算.427.1.2聚合釜釜徑Di與高度Hi.427.1.3聚合釜內筒筒體厚度.437.2夾套的設計18,19.437.2.1夾套的直徑Dj計算.437.2.2確定夾套高度HJ.437.2.3夾套筒體的具體設計.447.2.4夾套的傳熱面積.447.2.5夾套筒體厚度及封頭厚度.447.3攪拌裝置的設計1821.457.3

10、.1符號說明.457.3.2攪拌器的選擇.457.3.3第一反應釜攪拌功率的計算.457.3.4第二反應釜攪拌功率的計算.47第八章高壓聚乙烯聚合工段熱量衡算.498.1熱量衡算22.498.1.1基礎數(shù)據(jù).498.1.2聚合釜首釜熱量恒算.498.2傳熱面積核算.51總結.52參考文獻.53致謝.54附錄.55聲明.62第一章前言1.1LDPE的歷史、發(fā)展及應用1,2聚乙烯(PE)是通用合成樹脂中產量最大的品種,主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及一些具有特殊性能的產品。低密度聚乙烯(LDPE)因具有優(yōu)良的耐低溫性、化學穩(wěn)定性、電絕緣性

11、及加工性,其消費量一直占據(jù)合成樹脂的首位,成為農業(yè)、建筑業(yè)、國防以及人們日常生活中不可缺少的材料。低密度聚乙烯(LDPE)是在30年代中期由ICI公司開發(fā)成功聚乙烯(PE)中工業(yè)化最早、產量最大的品種。近年來,面對來自LLDPE等產品的競爭壓力,生產企業(yè)加強了對LDPE生產技術的研究,并致力于開發(fā)新的應用市場,已取得了較大的進展。目前國內LDPE的生產能力還不能滿足市場需求,預計在2000年以后還會繼續(xù)擴大。同時,國產的LDPE的銷售卻越來越困難,國外產品充斥市場,這是因為國產LDPE在產品結構和市場開發(fā)等方面尚存在著較大的差距,有待于國內生產企業(yè)作出相應的調整。自進入90年代以來,世界LDP

12、E的需求量一直保持穩(wěn)步增長的趨勢,平均消耗增長率達到2.9%。1995年世界LDPE總生產能力為1732.7萬噸,預計到2000年可增加到1882.5萬噸,增長較快的是亞洲、東歐和南美,但西歐仍是世界上LPDE生產能力最大的地區(qū)(見表1-1)。前幾年中LDPE利潤較高,世界各大廠商都增加了生產能力。其中以亞洲國家發(fā)展最為迅速,韓國最為突出,在短短的6年之中,其LDPE的生產能力就由1989年的340kt/a增加到1995年的1295kt/a,產能遠遠大于其國內的需求,只能在國際市場上大量拋售。低密度聚乙烯(LDPE)是在30年代中期由ICI公司開發(fā)成功,在聚乙烯(PE)中工業(yè)化最早、產量最大的

13、品種。近年來,面對來自LLDPE等產品的競爭壓力,生產企業(yè)加強了對LDPE生產技術的研究,并致力于開發(fā)新的應用市場,已取得了較大的進展。目前國內LDPE的生產能力還不能滿足市場需求,預計在2000年以后還會繼續(xù)擴大。同時,國產的LDPE的銷售卻越來越困難,國外產品充斥市場,這是因為國產LDPE在產品結構和市場開發(fā)等方面尚存在著較大的差距,有待于國內生產企業(yè)作出相應的調整。1.2LDPE的特點LDPE具有優(yōu)良的透明度,收縮性均勻,具有極佳的膜加工性能,摻混性能良好,優(yōu)異的粘結性,較強的熔體強度特別適用于吹塑,生產停留時間短生產效率高,產品牌號容易切換。此外,還具有較均衡的物理性能韌性好、沖擊強度

14、高、脆化溫度低、柔軟、水的滲適率低、穩(wěn)定性好、耐化學品尤其耐極性化合物性能好,具有卓越的電性能,LDPE薄膜的透明性和成膜性是其它樹脂所不能代替的。聚乙烯在長期使用時會蠕變而變形,甚至使制品破壞。用作高壓管材,有發(fā)生災難性事故的危險。各種聚乙烯都會蠕變但高壓工藝所產的低結晶度聚乙烯初期強度不高,長期尺寸穩(wěn)定性不好,蠕變就更為嚴重。此外,把聚乙烯制品放在苛刻的條件,如將聚乙烯試樣在承受應力下暴露在不同的極性有機化合物中,易發(fā)生脆化開裂。統(tǒng)稱為“環(huán)境應力開裂”。因為它綜合了導致開裂的眾多因素,對于家用及工業(yè)用化學品的容器、管材、電線電纜等都要求比聚乙烯樹脂好得多的耐環(huán)境應力開裂性的品種牌號。近年以

15、來,通過引進吸收,我國已經在各地建立了一批LDPE生產裝置,具備了一定的生產能力。截止到1997年底,我國低密度聚乙烯的生產能力已達到54.1萬t/a,產量由1990年的37.3萬t/a增加到1996年的47.07萬t/a(見表1-2)。與此同時,我國PE的進口量亦有了大幅度的增加,尤以LDPE為甚,1994年為103.5萬t/a,1996年為175.79萬t/a,年增長率達到了36%,盡管發(fā)生了亞洲金融危機,1997年的進口量仍達到了171.9萬t/a。LDPE進口主要以一般貿易和來料加工形式進行。第二章LDPE生產工藝2.1生產工藝簡介3LDPE生產工藝主要由乙烯壓縮、引發(fā)劑和分子量調節(jié)劑

16、的注入、聚合反應、聚合物和未反應乙烯的分離、擠出造粒等步驟組成3。根據(jù)反應器的不同,可有釜式法和管式法兩種工藝。管式法反應器結構簡單,制造和維修方便能承受較高的壓力。釜式法反應器結構復雜,維修、安裝都比較困難。釜式法裝置大多建于5060年代,管式法裝置大多建于7080年代;采用管式法多于釜式法,管式法生產能力:釜式法生產能力為1.7:1。由于不同工藝的特點,釜式法產品支鏈多,沖擊強度較好,適用于擠出涂層樹脂。管式法產品分子量分布較寬,支鏈少光學性好適于加工成薄膜。2.2低密度聚乙烯(LDPE)管式法與釜式法的對比3,42.2.1經濟性比較從表2-1計算可以得出,規(guī)模為100kt/a釜式法的總投

17、資比管式法約高8.7%,釜式法產品的成本比管式法高1.76$/t。規(guī)模為200kt/a的釜式法的總投資比管式法約高9%,成本高0.88$/t。2.2.2釜式法與管式法的工藝對比由表2-2、表2-3可以看出,管式法建設投資明顯低于釜式法,而生產成本及產品價值也略低于釜式法。管式反應器結構簡單、制造和維修方便,能承受較高的壓力。釜式反應器結構復雜,反應器中有攪拌軸、擋板,攪拌馬達一般也都安裝在反應器內,使得維修、安裝都困難。目前一般來說,建大裝置,傾向用管式法;生產特殊產品傾向用釜式法。比較了釜式法和管式法工藝。從工藝開發(fā)成功至今,工業(yè)上仍然是采用這兩種方法來生產LDPE,二者的生產能力也幾乎相等

18、。經過幾十年的努力,它們的工藝與設備都有了很大的改進,甚至還出現(xiàn)了兩者聯(lián)合應用的情況。目前,QGPC公司采用法國煤化學公司(CdF)Orkem技術在Qatar操作的單釜反應器生產能力達170kt/a,而比利時Exxon、荷蘭DSM公司管式法單線生產能力已達200kt/a。兩種方法的技術經濟指標也相差無幾。因此需要根據(jù)實際的條件、現(xiàn)有的技術及產品的用途等情況來選擇相適宜的生產方法。我國蘭化公司1965年從ICI公司引進了釜式法技術,70年代初燕山引進了釜式法技術而上海、大慶相繼建成管式法裝置,1992年上海石化又引進了管式法技術,茂名的管式法裝置預定1996年建成。2.3管式法工藝及其進展3管式

19、法工藝的基本生產工藝過程為乙烯與低壓循環(huán)氣在前段渦輪壓縮機壓縮至25MPa30MPa,再經后段往復超高壓壓縮機壓縮至反應壓力(200MPa350MPa),并預熱至150200后送人省式反應器。在此狀態(tài)下乙烯的密度約為0.05g/cm3。后段壓縮機的生產能力可達35t/h,目前大型化的更高可達70t/h。管式反應器長徑比為100040000。乙烯在管中流速為8m/s30m/s,停留時間為半分鐘至數(shù)分鐘。以空氣或氧氣、有機過氧化物為引發(fā)劑。聚合反應產生的熱量可使最高溫度達到330,經反應器冷卻段冷卻后再添加引發(fā)劑聚合。在反復放熱一冷卻后,抽出反應產物在高壓分離器中分離出聚合物和未反應的乙烯。聚合物

20、經后處理擠出造粒即成產品。目前,乙烯單程轉化率已從初期的8%15%提高到24%30%。采用25.4mm反應管徑時生產能力可達到l0kt/a20kt/a,而管徑為60mm時,可達100kt/a的規(guī)模。由于聚合方法及反應條件不同,致使聚乙烯分子量有所不同。分子量寫聚合物性能密切相關。聚乙烯的分子量越高,物理機械性能越好。為了得到一定性能的聚乙烯,在聚合反應中控制其分子量十分重要。工業(yè)上一般采用“熔融指數(shù)”相對的表示相應的分子量。聚乙烯的熔融指數(shù)越小,其分子量越大。聚合反應中聚合物的分子量可以分子量調節(jié)劑(烴類、醇類、酮類等)的用量來加以調節(jié)。例如加人分子量調節(jié)劑丙烷,對產品的密度影響很小,但使熔融

21、指數(shù)提高。迄今為止,各種管式法工藝的基本流程大體相同。然而,由于采用了不同的聚合反應器的進料點,分子量調節(jié)劑、引發(fā)劑及其不同的注人部位,以及由于助劑注人方法、產品的處理、返回乙烯的量和送出部位的不同,也就形成了各種不同特點的工藝。 眾多的工藝采用了以有機過氧化物為引發(fā)劑。目前適合于高壓聚乙烯的有機過氧化物已有二十余種,而需求量也已超過60kt/a。這些有機過氧化物包括過氧化碳酸氫醋(如雙環(huán)己基過氧化碳酸氫醋等),過酸醋類(如叔丁基過癸酸醋、叔丁基過特戊酸酷等),二芳基過氧化物(如二癸酞、二月桂酞過氧化物等),二烷基過氧化物(如二叔丁基過氧化物等),過氧化氫類(如叔丁基過氧化氫、四甲基丁烷過氧化

22、氫等)。 近年來已成功地開發(fā)了茂金屬metallocene)催化劑甩于聚烯烴的合成中。利用它可在同一裝置內制造LDPE、線性低密度聚乙烯LLDPE、高密度聚乙烯HDPE密度范圍內的聚乙烯,還可制得更低密度范圍的聚乙烯如超低密度聚乙烯ULDPE、極低密度聚乙烯VLDPE。尤其是美國Exxon公司已將茂金屬催化劑Exxpol的催化技術與日本三菱油化公司現(xiàn)三菱化學公司)的高壓法工藝組合起來,產品也已上市。 在操作控制上,已多采用DCS控制系統(tǒng),自控程度高。特別是將開車、牌號切換及停車等復雜的工藝過程設計成自控程序,由DCS操作控制系統(tǒng)通過其內部程序自動執(zhí)行,以避免人為誤操作。2.4DSM,EXXON

23、,BASF公司管式法技術對比42.4.1DSM工藝技術 1959年DSM公司的第1套釜式法LDPE裝置開車,引進英國ICI技術;1972年采用住友管式法技術建成第1套60kt/a管式法裝置,后擴建到70kt/a;1979年第2套管式法裝置開車,設計能力100kt/a,經不斷改造,生產能力已達185kt/a1995年第3套管式法裝置開車,生產能力200kt/aoDSM管式法LDPE的生產能力占其LDPE總生產能力的82%。 DSM管式法單線生產能力可高達200kt/a,2條100kt/a的生產線與1條200kt/a生產線相比,每噸聚乙烯(PE)產品的成本高45美元。而且,裝置占地面積小,同等規(guī)模

24、僅是淤漿法占地面積的一半。DSM公司為了降低原材料的消耗,對可能產生的損失都進行了回收、再利用。乙烯的典型消耗值為1.007kg/tPE,保證值為1.017kg/tPE(含共聚單體)。DSM公司還開發(fā)了后加工技術:Hamlet技術。該技術對高MI的LDPE,可采用低溫擠出,對產品質量有好處。DSM工藝的主要PE產品的密度為0.9190.928g/cm3,MI為0.322g/10min。由于該技術的反應溫度較低(240290),并采用專利設計的反應器管,不會產生粘壁現(xiàn)象,不需要清洗反應器,降低了運轉費用。該工藝高的轉化率,原材料及公用工程的低消耗,以及設備的長周期運轉,使運轉費用及產品成本降低;

25、反應壓力250MPa,反應區(qū)內設有緊急排放罐,提高了裝置安全生產的可靠性。DSM工藝的非脈沖反應器技術特點如下:(1)投資成本低反應器及支架的設計更簡單、造價低,單一管徑,無側線進料,4個反應區(qū);采用常規(guī)反應器壓力控制;高壓分離器設計壓力較低;不需要反應器清洗裝置;采用過氧化物引發(fā),乙烯轉化率高,高壓循環(huán)系統(tǒng)較小;無脈沖出料,反應速度、壓力恒定,反應管內不粘壁。(2)運行成本低連續(xù)開工率高,一般在93%以上(8150h);維修少,無需更換反應管、二級壓縮機;運行平穩(wěn)。(3)產品質量較好非脈沖反應技術,能生產出更均勻的產品;使用過氧化物引發(fā)劑,產品凝膠成分較小,無催化劑殘留,環(huán)保效應好;吹膜成本

26、低,并具有優(yōu)異的機械性能、光學性能及加工應用性能,如透明度、密封性、印刷性、絕緣性能及可交聯(lián)能力均十分優(yōu)異。 DSM管式法的產品范圍較窄,沒有乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、中密度、高透明度產品。對原料要求較高,乙烯含量大于99.95%,CO含量小于3µg/g,CO2含量小于5ug/g,H2O含量小于1µg/g,Hz0小于1µg/g。改性劑為丙烯、丙烷,丙烯用于普通牌號,丙烷用于特殊牌號。反應器后用產品冷卻器,反應器冷卻水溫度160;擠壓機需脫氣。2.4.2EXXON工藝技術 EXXON化學公司是世界最大的LDPE生產商,也是世界最大的聚烯烴生產商。EXXON公司

27、在美國及比利時有3個LDPE工廠,14條生產線,總生產能力958kt/a。其中管式反應器6套,單線能力36210kt/a,生產能力共657kt/a,釜式反應器8套,單線能力1885kt/a,生產能力共301kt/a。 EXXON公司追求生產能力高的大型反應器,管式反應器單線生產能力達210kt/a,產品主要是均聚物和低醋酸乙烯(VA)含量的EVA,EXXON工藝的均聚LDPE薄膜樹脂的特點是霧度低(4%5%)、透明度高、光澤度好、韌性好。它特有的中密度產品具有以下特點 仲長模量在400N/mm2以上,支鏈短,支化度低,熔點、結晶度較高,阻隔性好。EXXON工藝反應器具有以下突出特點:因采用冷乙

28、烯注人技術,可得到超群的薄膜表觀性;反應器采用高壓多管徑管路,2路側線進料,5個反應區(qū),可得到高透明度的薄膜產品;聚合物轉化率高;通過用混合的過氧化物,溫度控制良好;機械運轉情況良好;用冷卻水冷卻,不產生蒸汽。 EXXON工藝的產品范圍很寬,質量好,并有良好的一致性;用計算機控制牌號的轉變,易切換,每年可切換牌號250次,最大限度地減少過渡料的產生,優(yōu)級品率大于98%。通過一系列的手段可大范圍地調整聚合物的內在性能(密度、MI,透明度等);用不同的過氧化物在不同的溫度下運行;以高壓保證高透明度;選擇適當?shù)逆溵D移劑,控制MI和透明度。 EXXON公司在設計中充分考慮了安全運轉,在平面布置中采用多

29、元設計使互相影響的工藝區(qū)分開,停車是全自動的,對運轉干擾極小,過程和機械的連鎖是一體化的;并設有氣體傳感器外延系統(tǒng),會給出早期報警。聚合物高壓分離系統(tǒng)壓力一般為30MPa,用冷乙烯急冷或產品冷卻器來控制溫度;通過安全膜、緊急排放閥及排氣管路的專利設計,保護容器。 EXXON公司對高壓容器制造商的選擇十分嚴格。70MPa以上的透平、閥門及裝配件用高強度低合金鋼,乙烯壓縮機是平衡對置往復式的;高壓壓縮機分2步壓縮,壓力310MPa。一次壓縮機運轉大于35000h,二次壓縮機運轉大于16000h,高壓反應器壽命大于10年。綜上所述,EXXON的工藝技術有以下優(yōu)點:工藝靈活性好,產品范圍很寬;規(guī)模為世

30、界級規(guī)模,單線能力210kt/a;顯著的安全性;優(yōu)異的機械運行性能;采用先進的計算機控制,有LeeKelser軟件;一流產品的高收率。該工藝反應壓力300MPa,反應溫度165320,反應器后用乙烯急冷,產品降解少,質量好;各段反應用低溫水(5055)調溫,可提高轉化率,提高產量;擠壓機不必脫氣,對環(huán)境保護有利。對原料要求較低:乙烯含量大于99.9%,CO含量小于3µg/g,CO2含量小于7µg/g,O2含量小于5µg/g,H20含量小于12µg/g。改性劑用丙烷、1丁烯、己烷,丙烷用于普通牌號,1丁烯用于低EVA及高透明度產品,己烷用于中密度產品。乙烯

31、消耗保證值1.010kg/tPE。2.4.3BASF工藝技術 BASF公司是高壓管式法的創(chuàng)始者,1941年開始管式法生產,至今已轉讓84條生產線。采用BASF公司Lupolen專利技術的裝置有24套,總能力2700kt/a,約占世界總能力的16%。BASF公司設計和制造高壓設備的歷史已有50多年。轉讓總能力2685kt/a。BASF工藝PE產品質量好,暢銷世界各地,在世界市場上占30%的份額。生產歷史悠久,經驗豐富,現(xiàn)有裝置最大單線能力130kt/a,目前已與殼牌合資,不久將在法國南部新建一套300kt/a管式法LDPE的裝置。BASF工藝的特點:主要采用丙醛作調節(jié)劑,更換產品牌號容易,等外品

32、少。反應器有2種類型:S型和E型,2種反應器在規(guī)模上沒有多大的差別。S型的產品抗沖擊性能好一些,E型產品拉伸性能好一些。S型反應器無側線進料,E型反應器的乙烯和引發(fā)劑多點進料,單程轉化率高達33%。產品質量好,產品牌號60多種。采用先進的DCS系統(tǒng)對生產過程進行控制,有HiTReC模擬軟件,操作穩(wěn)定,可保證5年運轉不大修,開工率95%。BASF公司具備制造超高壓零部件的能力。緊急停車系統(tǒng)用于反應器安全停車系統(tǒng),并獨立于DCS控制。其主要作用是防止意外事件,并降低其影響。特有的脈沖技術,傳熱好、轉化率高、反應穩(wěn)定?？缮a密度為0.915一0.930g/cm3的LDPE產品,MI可小于1.0g/1

33、0min。獨有的后反應器冷卻系統(tǒng)防止了在分離器中產品的熱降解。與EXXON工藝一樣,MI小于1g/10min脈沖出料,MI大于1g/10min非脈沖出料。2路側線進料,多管徑,4個反應區(qū)。反應壓力高(300MPa),反應溫度較高(280310)。用熱水冷卻,產生蒸汽。擠壓機需脫氣。對原料要求較高:乙烯大于99.95%,CO小于3µg/g,CO2小于5µg/g,O2小于1µg/g,(甲醇+水)小于5µg/g。改性劑為丙烯、丙醛,丙醛需外購。乙烯消耗保證值1.015kg/tPE。通過表2-4比較可以看出:工藝特點:DSM工藝是典型的無脈沖工藝,BASF工藝是

34、脈沖工藝,EXXON工藝2者兼有;生產MI小于1g/10min的產品,采用脈沖出料,生產MI大于1g/10min的產品,不用脈沖出料。我們選擇工藝路線時,不必過于著重反應器是脈沖工藝還是非脈沖工藝。特別對管式法工藝,脈沖工藝占80%以上,無脈沖工藝由DSM公司發(fā)揚光大,但并不足以動搖脈沖工藝的地位。目前,這2種工藝相差不大,產品質量、運行狀況、可靠性等基本相當,對反應器的材質、設計均無特殊要求。對原料乙烯的要求:DSM工藝要求最高,EXXON工藝要求最低;對輔助原料的要求,DSM工藝最簡單,EXXON工藝次之,BASF工藝需用丙醛。計算機控制水平:BASF,EXXON工藝較DSM工藝先進。產品

35、范圍:EXXON,BASF工藝產品范圍寬,DSM工藝較窄。若要生產EVA,應選EXXON,BASF工藝;如只考慮生產LDPE,應優(yōu)先考慮DSM工藝。生產經驗和業(yè)績:EXXON公司生產能力、規(guī)模最大;BASF公司最早用管式法生產LDPE,轉讓技術最多。目前,擁有200kt/a單線生產能力裝置的是EXXON公司。BASF工藝技術的主要特點是節(jié)能,EXXON工藝耗電較高。EXXON,DSM,BASF這3家公司的技術和產品在聚烯烴領域都獨具特色并占有重要的地位,所以選擇其中任何一家都是可以接受的。2.5日本三菱油化、德國Imhausen、荷蘭DSM公司的管式法HP-LDPE生產技術比較2.5.1日本三

36、菱油化技術采用空氣和有機過氧化物為引發(fā)劑?？諝庠谇岸螇嚎s機吸入口注入,有機過氧化物分三點注入反應器。調節(jié)劑為丙烯、丙醛。丙烯在前段壓縮機吸入口注入,丙醛在超高壓壓縮機吸入口注入。反應器分主側流二點進料三點反應,既可避免降低質量,又可在原來二級管式反應器的基礎上使轉化率提高10%以上。乙烯聚合最高反應壓力280MPa,最高反應溫度340,乙烯單程轉化率22%27%。返回乙烯從輔助壓縮機排出。助劑采用母料注人法。操作采用DCS控制。該工藝自動化控制水平高,但輔助設備較多。2.5.2德國Imhausen技術以純氧為引發(fā)劑,分三點從超高壓壓縮機吸入管線注入。反應器分一股熱流二股冷流三點進料、三級反應。

37、乙烯聚合最高反應壓力300MPa,最高反應溫度3400C,乙烯單程轉化率23%30%,最高可達3600。除個別牌號外,無返回乙烯。助劑采用高含量助劑母料注人法。該技術的工藝流程較簡單,輔助設備少,高壓循環(huán)氣體經過二次分離三次冷卻后進入超高壓壓縮機;產品成本低;無須有機過氧化物作引發(fā)劑。2.5.3荷蘭DSM技術引發(fā)荊有機過氧化物用超高壓計量泵分四點注入反應器。反應器一點進料四段反應。乙烯最高反應壓力275MPa,最高反應溫度3100C。調節(jié)劑為丙烯、丙烷,從輔助壓縮機吸人口直接注入。乙烯單程轉化率為22%一31。助劑采用熔融和母料混合注入法。操作采用DCS控制。該技術工藝流程較復雜,高壓循環(huán)氣體經過六次分離四次冷卻一次過濾進人超高壓壓縮機。2.6國內生產技術的進步3國內已投入生產的管式法LDPE裝置共有三套,均為引進裝置。大慶石化總廠塑料廠采用Imhausen公司的專利技術,1986年7月投產,設計生產能力為650kt/a。它為多點進料三段反應工藝,以純氧為氧化劑。該工藝反應系統(tǒng)有四個安全程序。聚合反應由一個特殊開發(fā)的電子裝置工作壓力控制器自動控制,分別進行數(shù)據(jù)的巡邏檢測和處理、反應系統(tǒng)聯(lián)鎖控制和料倉物料摻混控制。上海石油化工股份有限公司(原上海石油化工總廠)塑料廠擁有兩套生產裝置。