一、介绍概况
2012年9月23号,我们在谢一军老师的带领下来到了北京燕山石化,开始为期一周的实习。北京燕山石化位于北京房山区,是中国石化直属的特大型石油化工联合企业。1967年动工兴建。1969年第一期炼油装置建成投产。后相继建成一批利用炼油厂中副产品的化工装置,成为石油化工联合企业。目前拥有63套主要生产装置、68套辅助生产装置,原油加工能力超过1000万吨/年,乙烯生产能力超过80万吨/年,可生产94个品种、431个牌号的石油化工产品,是我国最大的合成橡胶、合成树脂、苯酚丙酮和高品质成品油生产基地之一,为国家建设和国民经济发展做出了应有贡献。
通过参观工厂,了解聚乙烯生产流程,运用我们掌握的专业理论知识,进一步了解化工行业中的一些实际生产过程,对现代化工生产企业的生产和管理方式有一个较为全面的认识,并巩固和深化所学的专业知识。 二、对聚乙烯品种的认识
1.聚乙烯性质
聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡 (1)力学性能
聚乙烯的力学性能一般,拉伸强度较低,抗蠕变性不好,耐冲击性好。冲击强度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力学性能
LDPE (2)热学性能 聚乙烯的耐热性不高,随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性能好,脆性温度一般可达-50℃以下;并随相对分子质量的增大,最低可达-140℃。聚乙烯的线膨胀系数大,最高可达(20~24)×10-5/K。热导率较高。 (3)电学性能 因聚乙烯无极性,所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异,即可以做调频绝缘材料、耐电晕性塑料,又可以做高压绝缘材料。 (4)环境性能 聚乙烯属于烷烃惰性聚合物,具有良好的化学稳定性。在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀,但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚乙烯在60℃以下不溶于一般溶剂,但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度超过60℃后,可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油及石蜡中;温度高于100℃,可溶于四氢化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键,其耐候性不好,日晒、雨淋都会引起老化,需要加入抗氧剂和光稳定剂改善。 (5)加工特性 因LDPE、HDPE的流动性好,加工温度低,粘度大小适中,分解温度低,在惰性气体中高温度300℃不分解,所以是一种加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高,需要增加电机功率20%~30%;易发生熔体破裂,需增加口模间隙和加入加工助剂;加工温度稍高,可达200~215℃。聚乙烯的吸水率低,加工前不需要干燥处理。 聚乙烯熔体属于非牛顿流体,粘度随温度的变化波动较小,而剪切速率的增加下降快,并呈线性关系,其中以LLDPE的下降最慢。 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶,因此,在加工过程中应注意模温。以控制制品的结晶度,使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收缩率大,在设计模具时一定要考虑。 2、聚乙烯的分类及应用 聚乙烯可分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、超低密低聚乙烯、超高分子量聚乙烯。 (1)低密度聚乙烯(LDPE) 通常用高压法(14.17~196.2MPa})生产,故又称为高压聚乙烯。由于用高压法生产的聚乙烯分子链中含有较多的长短支链(每1000个碳链原子中含有的支链平均数21),所以结晶度较低(4%一65%),密度较小 (0.910~0.925),质轻,柔性,耐低温性一、耐冲击性较好。LDPE广泛用于生产薄膜、管材(软)、电缆绝缘层和护套、人造革等。 (2)高密度聚乙烯(HDPE) 主要是采用低压生产,故又称低压聚乙烯。HDPE分子中支链少,结晶度高85%~95%),密度高(0.941~0.965},具有较高的使用温度,硬度、力学强度和耐化学药品性较好。适用于中空吹塑、注塑和挤出各种制品(硬),如各种容器、网、打包带,并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。 (3)线型低密度聚乙烯(LLDPE) 是近年来新开发并得到迅速发展的一种新类型聚乙烯,它是乙烯和一烯烃的共聚物。(聚和成资料) 由于LLDPE是采用低压法在具有配位结构的高活性催化剂作用下,使乙烯和a-烯烃共聚而成,聚合方法与HDPE基本相同,因此与HDPE 一样,其分子结构呈直链状。但因a-烯烃的引入,致使分子链上存在许多短小而规整的支链,其支链数取决于共聚单体的摩尔数,一般分子链上每1000个碳原子有10~35个短支链,支链长度由。一烯烃的碳原子数决定。不过LLDPE的支涟长度一般大于HDPE的支链,支链数目也多。而与LDPE相比,却没有LDPE所特有的长支链。 LLDPE的分子链是具有短支链的结构,其分子结构规整性介于LDPE和HDPE之间,因此,密度和结晶度也介于HDPE和LDPE之间,而更接近于LDPF。另外,LLDPE相对分子质量分布比LDPE窄,平均相对分子质量较大,故而熔体枯度比LDPE大,加工性能较差,易发生熔体破裂现象。正是由于LLDPE结构上的特点,其性能与LDPE近似而又兼具HDPE的特点。 LLDPE在挤出成型时熔体粘度高,挤出机必须配备较大功率的电机,功率通常要比挤出LDPE时大25%一30%,同时还应选用强度等级较高的止推轴承,并选择长径比较小、螺槽较深的螺杆。如果螺杆的长径比无法改变,可选用短计量段作为补偿。使用这样设计的螺杆可以降低其驱动扭矩,并使熔体获得最佳的加工粘度极限,不容易出现熔体破裂现象。计量段螺槽加深还有利于控制熔体温度。LLDPE容易发生熔体破裂,因而用加工普通LDPE的吹塑薄膜机头生产LLDPE薄膜,制品容易出现鱼皮现象。克服的方法除了按上述要求设计挤出机螺杆外,还需增加机头口模间隙。一般生产LDPE薄膜口模间隙为0.5~0.9mm ,而加工LLDPE薄膜口模间隙应加大至1.3~1.8mrn。口模间隙增大,使熔体受到的剪切作用减小,同时也可避免机头压力过大。LLDPE熔点较高,挤出加上温度也要高一些,通常为200~215℃左右,并采用沿螺杆各段到机头比较平稳的温度分布。LLDFE熔体挤出口模后拉伸粘度很低,生产吹塑 薄膜的稳定性差,若提高加工温度,这种倾向愈为强烈,因而用提高温度以降低熔体粘度的办法受到限制。LLDPE熔体延伸性能好,可以采用高速牵引装置,同时还适合加工片材及容器。但其熔体强度低,延伸性大,膜泡和型坯的控制及管材定型都比较困难。LLDPE韧性大,切割刀具极易磨损,需要使用硬化处理的刀具。 注塑LLDPE的剪切速率比挤出还高,比LDPE有更高的粘度,因而需要适当提高注塑温度和注塑压力。如果选用熔体流动速率较大的LLDPE,也可选择低注塑压力成型,即使熔体流动速率比LDPE略大,也能获得满意强度的制品。此外LLDPE熔点高,刚性大,制品可在较高温度下脱模,因而成型周期较短。 (4)超低密低聚乙烯(VLLDPE) 由乙烯和极性单休,如乙酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸甲醋共聚而成的一种新型的线型结构树脂。该共聚树脂的最低密度为0.912g/cm3。由于密度低,故具有其他类型PE所不能比拟的柔软度、柔顺性,但仍具有较高密度线性聚乙烯的力学和热学特性。近年来,西欧、日本开发了此类聚乙烯,其牌号如DFDA-1137、DFDA-1138。 VLLDPE的熔体特性与LLDPE相似,两者加工设备可通用。VLLDPE可用 于制造软管、瓶、大桶及纸箱内衬、帽盖、收缩及拉伸薄膜、共挤薄膜、电线电缆包覆、玩其等。 (5)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE ) UHMW-PE亦为线性聚合物。相对分子质量50~500万(一般M100一150万的聚乙烯称为UHMW-PE更合适),主链很长且相互缠结,结晶度(65%~85% )和密度(0.92~0.94g/cm3)较低。由于相对分子质量高,熔体粘度很大,呈高弹态难以流动,熔体指数接近于零,很难加工。 UHMW-PE除具有一般HDPE的性能外,还具有突出的耐磨性、低摩擦系数和自润滑