【正文】 ? 改性聚乙烯： CPE、交聯(lián)聚乙烯（ PEX） 。低壓聚乙烯的熔點(diǎn) ,剛性 ,硬度和強(qiáng)度較高 ,吸水性小 ,有良好的電性能和耐輻射性， 適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件 。高壓聚乙烯的柔軟性 ,伸長(zhǎng)率 ,沖擊強(qiáng)度和滲透性較好，一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等 。→ — CH2— CH2— CH2— CH2其次，根據(jù)反應(yīng)類型、目的及物性特征確定反應(yīng)釜的類型和冷凝器的類型。 目前，工業(yè)生產(chǎn)高密度聚乙烯的方法主要有 液相法（又分為溶液法和淤漿法）和氣相法（物料在反應(yīng)器中的相態(tài)類型）。大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要： 本文的主要內(nèi)容為生產(chǎn)高密度聚乙烯裝置中的聚合階段的工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、物料和能量衡算及主要設(shè)備的計(jì)算。 本設(shè)計(jì)選用的工藝是 日本三井石化公司低壓淤漿法生產(chǎn) 高密度聚乙烯 ，該工藝 以高純度乙烯為主要原料 , 丙烯 或 1丁烯為共聚單體 , 己烷為溶劑 , 采用高效催化劑 , 在 72～ 85℃條件下進(jìn)行低壓聚合反應(yīng)。 關(guān)鍵字： 高密度聚乙烯 催化劑 工藝 反應(yīng)釜 冷凝器 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 目錄 ................................................................... 1 聚乙烯概述 .......................................................... 1 高密度聚乙烯概述 .................................................... 5 聚乙烯發(fā)展 現(xiàn)狀 ...................................................... 8 生產(chǎn)工藝研究 新進(jìn)展 .................................................. 9 ........................................................ 13 生產(chǎn)工藝的介紹 ..................................................... 13 生產(chǎn)工藝確定 ....................................................... 21 3. 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 ......................................................... 24 流程簡(jiǎn)述 ........................................................... 24 工藝流程簡(jiǎn)圖 ....................................................... 26 4. 工藝計(jì)算書 ........................................................... 27 物料衡算 ........................................................... 27 熱量衡算 ........................................................... 29 第二釜頂冷凝器 ..................................................... 31 5. 主要設(shè)備的工藝計(jì)算及設(shè)備選型 ......................................... 33 第二釜式反應(yīng)聚合釜 (R202) ......................................... 33 第二釜頂冷凝器 ..................................................... 35 主要裝置設(shè)備一覽表 ................................................. 38 6. 原材料、輔助原料的規(guī)格及消耗定額 ..................................... 41 主要原材料及輔助原料的規(guī)格 ......................................... 41 原材料、輔助原料的消耗定額 ......................................... 44 7. 產(chǎn)品后期處理 ......................................................... 48 雜志影響及消除 ..................................................... 48 包裝與儲(chǔ)運(yùn) ......................................................... 49 回收利用再生處理技術(shù) ............................................... 49 8. 結(jié) 論 ................................................................. 52 設(shè)計(jì)體會(huì)及收獲 .......................................................... 53 參考文獻(xiàn) ................................................................ 54 致謝 .................................................................... 55 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 聚乙烯概述 [1] 聚乙烯簡(jiǎn)介 聚乙烯基本概述 聚乙烯英文名稱為： polyethylene ，簡(jiǎn)稱 PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。 ? LLDPE：線形低密度聚乙烯 。 ? UHMWPE：超高分子量聚乙烯。 聚乙烯的性能 物理性能 聚乙烯無臭，無毒 ,手感似蠟 , 為白色蠟 狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無毒， 閃點(diǎn) 231℃ ， 具有優(yōu)越的介電性能。聚乙烯的透明度隨結(jié)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 晶度增加而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團(tuán)等反映。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。 高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種方法開發(fā)得早，用此法生產(chǎn)的聚乙烯至今約占聚乙烯總產(chǎn)量的 2/3,但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑的發(fā)展，其增長(zhǎng)速度已大大落后于低壓法。 中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用，生產(chǎn)的主要是高密度聚乙烯。近年來，我國(guó) PE 生產(chǎn)能力一直以令人矚目的速度持續(xù)發(fā)展。 2021 年，我國(guó)進(jìn)口 PE Mt，占國(guó)內(nèi)需求總量的 %， PE 進(jìn)口量居五大通用塑料之首。 我國(guó)茂金屬催化劑的開發(fā)始于 20 世紀(jì) 90 年代初，石科院和北化院共同研究制備的APE1 茂金屬催化劑已經(jīng)進(jìn)行了釜式淤漿法工藝、環(huán)管淤漿法工藝及氣相流化床工藝 中試試驗(yàn)，并進(jìn)行了氣相流化床工藝裝置的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。 PE 催化劑技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化帶動(dòng)了 PE 裝置的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。 新產(chǎn)品開發(fā) PE 催化劑和生產(chǎn)工藝的技術(shù)進(jìn)步為開發(fā)新牌號(hào)提供了很好的平臺(tái)。預(yù)計(jì) 2021 年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)己烯基共聚 PE 產(chǎn)品的潛在需求量將達(dá) 左右。 發(fā)展展望 [4] 催化劑是整個(gè)聚合技術(shù)的核心。隨著新型共聚催化劑的開發(fā)以及冷凝態(tài)和超冷凝態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，許多公司已經(jīng)能夠經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)高 級(jí)α 烯烴共聚的 LLDPE 樹脂 [4]。今后，一是要繼續(xù)改進(jìn)和提高現(xiàn)有催化劑的性能，滿足 PE 裝置的生產(chǎn)要求；二是改變和調(diào)整催化劑的研究開發(fā)方向，從重視追求催化劑的高活性、降低催化劑的應(yīng)用成本等，轉(zhuǎn)到更加重視改進(jìn)和提高催化劑的性 能，更好地適合于生產(chǎn)不同類型高附加值的新產(chǎn)品方向上來；三是在繼續(xù)鞏固 ZN 催化劑研發(fā)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，加快開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代催化劑，加大茂金屬催化劑、單活性中心非茂催化劑、鉻系催化劑以及具有雙功能的復(fù)合型催化劑研發(fā)力度，最大限度地滿足 PE 新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)需求。進(jìn)一步發(fā)揮已有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以樹脂的微觀結(jié)構(gòu)表征分析為基礎(chǔ)，創(chuàng)新開發(fā)具有高附加值和高性能的新產(chǎn)品。 高密度聚乙烯概述 高密度聚乙烯 簡(jiǎn)介 [1] 高密度聚乙烯基本概述 高密度聚乙烯，英文名稱為 “ High Density Polyethylene” ，簡(jiǎn)稱為 “ HDPE” 。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。不同的催化劑被大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。雖然 HDPE 在 1956 年就已推出，但 這種塑料還沒達(dá)到成熟水平。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。用流變或分子量測(cè)量對(duì)材料的分子量進(jìn)行表征。 添加劑 抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過程中降解，并防止制成品在使用中氧化。所大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 有這些加工過程都是由乙烯單體、 a烯烴單體、 催化劑體系（可能是不止一種化合物）和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應(yīng)。除去稀釋劑后，聚乙烯顆粒或粉粒被干燥并按劑量加入添加劑，就生產(chǎn)出粒料。 加工方法 [3] PE 可用很寬的不同加工法制造。在加工過程中，低的 MI 可獲得適宜的熔體強(qiáng)度。大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長(zhǎng)迅速。 吹塑 在美國(guó)銷售的 HDPE1/3 以上用于吹塑用途。這種加工過程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)瓶子自動(dòng)去邊角，不需象一般吹塑加工那樣的后期修大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 整步驟。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和 90－ gal 垃圾罐。更高 MI 品級(jí)通常不適用，因?yàn)樗鼈儾痪邆錆L塑制品希望的沖擊性和抗環(huán)境應(yīng)力開裂性?？山宦?lián) PE 唯一適用于大型容器，范圍從 500－ gal 運(yùn)輸各種化學(xué)品儲(chǔ)罐到 20210－ gal 農(nóng)用儲(chǔ)箱。例如， HDPE 膜常用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。同時(shí) HDPE 在 技術(shù) 上的突破大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 使得其在管材、中空等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。未來的聚乙烯薄膜將更加專業(yè)化、扭結(jié)包裝膜、收縮包裝膜、纏繞包裝膜、貼體包裝膜、充氣包裝膜、高阻透性膜（阻氣、阻光等）、高耐熱性膜、 選擇 滲透膜、保鮮膜、抗菌膜等產(chǎn)品的應(yīng)用比例將 逐步增大。 茂金屬聚乙烯的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。因?yàn)?mLLDPE 產(chǎn)品有更好的性能，許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛采用 mLLDPE 替代常規(guī)的 LLDPE。隨著人們對(duì)產(chǎn)品包裝的重視，包裝工業(yè)的發(fā)展極大地帶動(dòng)了聚乙烯涂層的增長(zhǎng)，且可加工品種不斷增加，已 應(yīng)用到紙板、聚酯膜、玻璃紙、聚丙烯膜、聚丙烯編織袋、膠帶、布等各種材質(zhì)；新品如離型紙、食品包裝制品、建筑用水泥包裝等，其中離型紙作為一種新型材料廣泛應(yīng)用于商標(biāo)、標(biāo)簽、膠粘帶及廣告紙等方面。氣相法工 藝主要有 Univation 公司的 Unipol 工藝、 BP 公司的 Innovene 工藝和 Basell 公司的 Spherilene 工藝。冷凝操作可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)在線進(jìn)行切換，使裝置可以在投資不需要增加太大的情況下大幅度提高裝置的生產(chǎn)能力，裝置操作的彈性大，使得該技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)越性。 Montell 公司的 Spherilene 工藝采用負(fù)載于 MgCl2上的鈦系催化劑，由反應(yīng)器直接生產(chǎn)出密度為 ，產(chǎn)品包括 LDPE、 LLDPE 和HDPE，甚至在不降低裝置生產(chǎn)能力的情況下生產(chǎn) VLDPE 和 ULDPE。低壓 PE 工藝的明顯進(jìn)展之一就是 HDPE 和 LLDPE 的共聚單體從 1丁烯向高級(jí) α烯烴 (1己烯、 1辛烯和 4甲基 1戊烯 )轉(zhuǎn)變。 Dow 公司的 Dowlex辛烯共聚 LLDPE 同樣具有類似的性能。 雙峰技術(shù) 雙峰聚乙烯是指相對(duì)分子 質(zhì)量 分布曲線呈現(xiàn)兩個(gè)峰值的聚乙烯樹脂，雙峰樹脂可以在獲得優(yōu)越物理性能的同時(shí)改善其加 工性能。單反應(yīng)器法能夠 降低投資成本，但催化劑費(fèi)用較高，開發(fā)難度大，而且產(chǎn)品性能會(huì)受到一定的限制。采用原位共聚可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，利用這種方法還可以通過改變齊聚催化劑與 共聚催化劑的組合、配比及加入方式、助催化劑用量等反應(yīng)條件達(dá)到對(duì)聚合物進(jìn)行分子剪裁和調(diào)控產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的目的。而采用激光催化的新工藝可在較低壓力下完成聚合，并生成完全結(jié)晶的 PE 聚合物。 HDPE于 70年代開始推向市場(chǎng) , 產(chǎn)品密度為 ～ , 習(xí)慣稱之為聚乙烯 (PE)第二代產(chǎn)品。 HDPE 的生產(chǎn)技術(shù)有種 , 即淤漿法、氣相法和溶液法。環(huán)管反應(yīng)器的產(chǎn)生較好地解決了撤熱問題 , 提高了單線生產(chǎn)能力。 該工藝中的環(huán)管反應(yīng)器和氣相反應(yīng)器彼此是完全獨(dú)立的 , 容易控制各自的反應(yīng)條件 , 從而拓寬產(chǎn)品范圍。這種被稱為 “ Borstar” 工藝的雙峰PE 技術(shù) , 是 Borealis 公司的芬蘭 Neste 公司 10