聚乙烯虽然是现代工业生产中的常用材料, 但其发展及工业化却比较晚, 1939 年英国才首先开发出高压聚乙烯材料, 直至1951年方实现万吨级规模的工业生产。二十世纪90年代是一个工艺发展和新工艺出现十分迅速的年代, 随着第五代和第六代催化剂以及茂金属催化剂等的出现, 进一步推动了工艺技术的发展, 在此背景下, 聚乙烯的生产规模逐步扩大。由于聚乙烯拥有多项优良的特性, 并且其价格也比较低廉, 所以成为了使用最广泛的合成树脂之一。气相流化床法是目前最常用的一种聚乙烯工艺技术, 以下笔者就根据实际生产经验来简单谈一谈气相流化床法聚乙烯工艺技术比较。
1 气相流化床法聚乙烯工艺技术简介
近年来, 气相流化床法在聚乙烯生产中的使用率正呈逐年上升的趋势, 尤其是亚洲地区是拥有气相流化床法聚乙烯工艺技术能力最强的地区。气相流化床法聚乙烯工艺技术问世于1968年, 其特点是简单、可靠、安全、环保, 不但具有技术上的优势, 更加具有经济上的优势, 因此得到了广泛应用。目前世界上对聚乙烯的分类主要是在塑料组织分子结构的基础上按照密度进行分类:密度在0.941~0.970g/cm3 之间的为高密度聚乙烯、密度在0.915~0.940g/cm3 之间的分子有长短支链的为低密度聚乙烯、密度在0.915~0.930g/cm3 之间的分子呈线型且有无规则分布支链的为线性低密度聚乙烯、密度在0.860~0.914g cm3之间的为超低密度聚乙烯。现今市场上最常使用的三类聚乙烯产品分别是HDPE、LDPE及LLDPE。其中, 在HDPE和LL DPE这两类聚乙烯的生产中, 我国主要采用的生产工艺之一就是气相流化床法。
2 气相流化床法聚乙烯工艺技术比较
U nivation公司、BP公司以及BASELL公司是目前世界上具有最先进的气相流化床法聚乙烯工艺的三大专利商, 其中, U nivation公司所采用的是Unipol PE气相流化床工艺技术、BP公司所采用的是In~novene气相流化床工艺技术、BASELL公司所采用的是Spherilene气相流化床工艺技术, 总体而言这三种技术都比较成熟可靠。以HDPE和LLDPE这两类聚乙烯的生产为例, 比较三种技术的特点。
2.1 Unipol PE气相流化床工艺技术
Unipol PE气相流化床工艺技术所采用的聚合单元反应器是单台流化床反应器, 该系统流程最为简单。在操作过程中应用惰性气体氮气, 通过冷凝技术进行操作, 冷凝率约12%~14%, 反应温度约100℃、反应压力约2.413MPa。首先气体从循环气系统进入反应器, 然后从反应器侧面出料。通过膨胀机排火炬进行循环气净化, 在循环气压缩机后面设置循环气冷却器, 设两套粉料催化剂加料器、一套单独的淤浆催化剂加料器、两套出料系统。流化床式反应器主要包括下球封、直筒段、锥段以及上球封等几个部位, 直筒段下部设有气体分布板。该技术约占我国总生产能力的64%, 其产品强度最好、熔融指数范围大、韧性好, 缺点是对操作技术要求较高。
2.2 In~novene气相流化床工艺技术
In~novene气相流化床工艺技术所采用的聚合单元反应器是单台流化床反应器, 在操作过程中应用惰性气体氮气, 通过冷凝技术进行操作, 冷凝率约15%, 反应温度约72~95℃、反应压力约2.3MPa。采用旋风分离器分离夹带粒子作为循环气系统, 首先气体从循环气系统进入反应器, 然后从反应器侧面出料。在循环气压缩机前面设置循环气冷却器, 循环气压缩机与循环气冷却器之间设高产率设施, 采用高产率技术生产。该技术反应条件温和、产品覆盖面广, 在注塑、薄膜等类产品的生产中比较领先, 缺点是所需设备多、投资量大。
2.3 Spherilene气相流化床工艺技术
Spherilene气相流化床工艺技术所采用的聚合单元反应器是两台流化床反应器, 在操作过程中应用惰性气体丙烷, 无须冷凝技术进行操作, 反应温度约72~85℃、反应压力约2.4MPa。采用Z~N催化剂, 以两台流化床反应器串联操作的方式可生产双峰产品。操作无须种子床, 首先气体从流化床层上部进入反应器, 然后从反应器底部出料。在循环气压缩机后面设置循环气冷却器。两台反应器下部均为圆筒、上部均为半球形封头, 第一反应器比第二反应器多了一个中部锥筒。该技术的树脂中凝胶最少、产品透明性和强度最好, 缺点是所需设备多、消耗高。
3 结语
综上所述, Unipol PE气相流化床工艺技术、In~novene气相流化床工艺技术以及Spherilene气相流化床工艺技术都是目前比较常用的气相流化床法聚乙烯工艺技术, 其各有优缺点, 但总体来说都比较成熟可靠, 值得推广应用。
摘要：聚乙烯是乙烯经聚合而制成的一种热塑性树脂, 是现代工业生产的常用材料。聚乙烯的生产目前比较常用的方法是气相流化床法, 此项技术是于1968年出现的, 由于该技术具有简单可靠和安全环保的特点, 因此直至现在依然被广泛应用于聚乙烯生产当中。以当今世界的通用密度标准进行划分, 可将聚乙烯分为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯以及超低密度聚乙烯, 我国生产这几类聚乙烯所采用的主要方法之一也是气相流化床法。本文主要探讨了气相流化床法聚乙烯工艺技术比较。
关键词：气相流化床法,聚乙烯,工艺技术
参考文献
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