北京燕山石化六厂实习报告(2)

2019-08-03 11:52

性,优良的耐应力开裂性、耐高温蠕变性和耐低温性(即使在-269℃也可使用),优良的拉伸强度,极高的冲击强度,且在低温下也不下降,噪声阻尼性好,同时,具有卓越的化学稳定性和耐疲劳性,无表面吸附力,电绝缘性能优良,无毒性等优良的综合性能。

UHMW-PE剪切速率很低,用冷压烧结法,型等方法加工。熔体指数极低,粘度很高,流动性极差,临界不宜用一般热塑性塑料成型加工方法加工。可以也可用双螺杆及柱塞式挤出机挤出成型、注塑成型等方法加工。

成型加工条件:热压成型,温度180~220℃,加热时间40min(10mm厚),挤出成型温度120~180℃或220~240℃。

UHMW-PE用途十分广泛,主要用于制造耐摩擦和抗冲击的机械零件,优替部分钢材和其他耐磨材料。

3、聚乙烯发展历史

聚乙烯是1933年被ICI公司的研究人员发现的,当他们把乙烯和苯甲醛置于200℃和140MPa试图进行缩合反应时却得到了极少量白色固体,后来才搞清氧可以在高温高压下引发乙烯聚合,这样在高分子发展史上首次制得了聚乙烯,1939年该工艺实现了工业化。用这种以自由基作引发剂的高压工艺制得的聚乙烯有高度支化的结构和低结晶度,密度为0.915~0.925g/cm3,称为低密度聚乙烯。50年代Phillips石油公司和Mobil石油公司分别用氧化铬和氧化钼催化剂,在相对较低的温度、较低压力下制得基本呈线型的聚乙烯,这就是密度为0.940~0.970 g/cm3的高密度聚乙烯。50年代中期最重要的事件是Ziegler发现TiCl4和烷基铝组成的催化体系可使乙烯在较低温度、较低压力下聚合,并实现了乙烯和丁烯等其他α-烯烃的共聚,这一催化剂后经发展形成著名的Ziegler-Natta催化剂。共聚形成的支链降低了聚合物的结晶度,也降低了聚合物

的密度,但大分子链呈线型,无长支链或枝杈状支链。用这种催化剂可以在低于4MPa的适中条件下生产线型低密度聚乙烯。

4、聚乙烯研究使用现状

目前世界各大聚乙烯生产企业大都已涉足茂金属PE(mPE)生产领域,如陶氏化学、伊士曼、旭化成、阿托菲纳、雪佛龙-菲利浦斯等公司。

日本旭化成化学购买陶氏化学的茂金属催化剂专利Insite,采用淤浆法生产工艺生产茂金属高密度聚乙烯(mHDPE),牌号为Creolex。由于性能优越,mPE1995年进入商业化发展以来,全球mPE树脂的消费量每年翻一番。

目前PE催化剂已经发展到第三代,日本三井化学和陶氏化学合作开发出新一代茂金属(Post-metallocene)催化剂。与传统茂金属和Z-N型催化剂不同,该催化剂可使极性单体如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等与烯烃共聚,从而可用于开发具有粘结性、耐油性及气体阻隔性能的全新聚烯烃树脂。

我国非常重视PE生产技术,PE生产技术创新一直被列入国家技术创新计划项目。针对国内PE生产以气相法工艺为主,产品牌号切换困难、过渡料多的问题,近年来国内PE生产企业纷纷开展了以现有聚乙烯生产技术改造为依托,气相法聚乙烯冷凝、超冷凝工艺和淤浆法聚乙烯外循环工艺的开发工作,并取得实效。从2011年的数据来看,聚乙烯国产量在1015.2万吨。

目前我国Uuipol工艺的大部分生产装置已经采用国产冷凝技术进行了改扩建,产量已经超出装置原设计能力120%~200%。

薄膜 低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜,这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度,广泛用作各种食品、衣物、医药、

化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜(见彩图)。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。1975年以来,高密度聚乙烯薄膜也得到发展,它的强度高、耐低温、防潮,并有良好的印刷性和可加工性。线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其强度、韧性均优于低密度聚乙烯,耐刺穿性和刚性也较好,透明性虽较差,仍稍优于高密度聚乙烯。此外,还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层,制成高分子复合材料。

中空制品 高密度聚乙烯强度较高,适宜作中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。

管板材 挤出法可生产聚乙烯管材,高密度聚乙烯管强度较高,适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工。也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料,作台板和建筑材料。

纤维 中国称为乙纶,一般采用低压聚乙烯作原料,纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索,或纺成短纤维后用作絮片,也可用于工业耐酸碱织物。目前已研制出超高强度聚乙烯纤维(强度可达3~4GPa),可用作防弹背心,汽车和海上作业用的复合材料。

杂品 用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱(见彩图)、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。

聚乙烯改性 聚乙烯的改性品种主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯和共混改性品种。

氯化聚乙烯 以氯部分取代聚乙烯中的氢原子而得到的无规氯化物。氯化是在光或过氧化物的引发下进行的,工业上主要采用水相悬浮法来生产。由于原料聚乙烯的分子量及其分布、支化度及氯化后的氯化度、氯原子分布和残存结晶度的不同,可得到从橡胶状到硬质塑料状的氯化聚乙烯。主要用途是作聚氯乙烯的改性剂,以改善聚氯乙烯抗冲击性能。氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。

氯磺化聚乙烯 当聚乙烯与含有二氧化硫的氯作用时,分子中的部

分氢原子被氯和少量的磺酰氯(-SO2Cl)基团取代,就得到氯磺化聚乙烯。

主要的工业制法为悬浮法。氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油、耐热、耐光、耐磨和抗拉强度较好,是一种综合性能良好的弹性体,可用以制作接触食品的设备部件。

交联聚乙烯 采用辐射法(X射线、电子射线或紫外线照射等)或化学法(过氧化物或有机硅交联)使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯。其中有机硅交联法工艺简单,操作费用低,且成型与交联可分步进行,宜采用吹塑和注射成型。交联聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性及机械性能均比聚乙烯有较大提高,适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。

聚乙烯的共混改性 将线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯掺混后,就可用于加工薄膜及其他制品,产品性能比低密度聚乙烯好。聚乙烯和乙丙橡胶共混可制得用途广泛的热塑性弹性体。 三、燕化六厂生产工艺的叙述

1、生产方法的反应原理机理

nCH2=CH2 ——> -[ CH2-CH2]-n

淤浆法制备聚乙烯的反应机理是阴离子配位,管式法和釜式法制备聚乙烯的反应机理是自由基聚合

2,、生产工艺

(1)低压生产工艺叙述。(流程图见附图)

由界区引入的1.8MPa气态乙烯通过减压后控制在1.2MPa,进入乙烯预热器,由中压蒸汽控制加热到40℃,然后在乙烯流量控制阀控制下以规定流量加入烃蒸汽循环管线后进入聚合釜。

由界区引入的2.7MPa氢气经减压至1.2MPa,加入乙烯管线,进入烃蒸汽循环管线后,再一同进入聚合釜。

由界区引入的1.8MPa液态丙烯引入丙烯蒸发器,被低压蒸汽加热汽化并升温至35℃,压力控制为1.4MPa,汽化丙烯与乙烯以规定比率混合后通过烃蒸汽

循环管线后进入聚合釜。

含水量<5ppm(wt.)的己烷,加入聚合釜,用以控制聚合釜被浆液浓度。此外各催化剂管线上均设计有己烷喷雾,在催化剂加料时听过高压己烷冲洗,可防止因催化剂分散不好而引起局部聚合,从而可防止催化剂加料管线堵塞。从离心机出来的母液,部分直接进入聚合釜,用以控制釜内浆液浓度。部分冲洗聚合釜,防止管线堵塞。乙烯、丙烯、氢气,先于循环烃蒸汽混合。然后通过气体注入管进入聚合釜产品的底部。加到聚合釜的原料气会带有三级涡轮的搅拌器充分分散,通过催化剂作用在己烷溶剂中进行聚合反应。生成具有规定浓度的聚液。聚合釜压力由氢气分压和乙烯分压组成,原料气通入釜底,还能起到提升聚合物的作用。未反应的夹带有大量己烷的循环气被送至釜顶冷凝器,己烷在此被冷凝和冷却之后流入己烷接受罐中被分离成己烷凝聚液和循环气体。循环气由鼓风机升压至约高于吸入压力0.07MPa后返回聚合釜。

聚合釜浆液溢流后进入浆液稀释罐,在此被分离成液相和气相两大部分。气相通过平衡管返回聚合釜,液相送入闪蒸罐,经减压闪蒸,闪蒸汽先经过冷凝器冷凝后,不凝气体再经闪蒸气冷却器冷却至≤0℃,被冷凝和冷却的己烷返回闪蒸罐。未凝气体由闪蒸气压缩机升压至1.2MPa,经压缩机组上冷却器进一步回收己烷后进入排放分离罐,排放分离罐中部分气体分别返回反应釜。回收尾气中的乙烯。排放分离罐中余下气体在排放气体冷却器中被冷却至0℃,然后送回裂解装置或排至火炬系统。

液相再通过第一浆液输送泵送入第二聚合釜,通过第二次闪蒸罐送入离心机分离,从固相口出滤饼,母液溢流口溢出回流母液罐。滤饼由干燥机干燥,干燥循环气与产品逆向接触,聚乙烯粉末经过约30分钟的停留时间后离开干燥机,送入粉末输送系统,由粉末输送风机吹送到旋风分离器,粉末进入粉末料仓。树脂在混炼机混炼均匀后由齿轮泵送至换网器过滤,即被高速旋转的切刀在水下切成颗粒,输送水弄颗粒输送到块料分离器,合格颗粒送去颗粒料斗,再送入包装料斗进行包装。

(2)一高压生产流程叙述。(生产流程图见附图)


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