一、裝置簡介
聚乙烯簡稱PE，是結構最簡單、應用最廣泛的高分子材料。它是通過乙烯（H2C=CH2發生加成聚合反應，由重復的-CH2-單元連接而成。聚乙烯是目前合成樹脂中產量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及其他具有特殊性能的產品。低壓聚乙烯的熔點、剛性、硬度和強度較高，吸水性小，有良好的電絕緣性能和耐輻射性能，適于制作耐蝕零件和絕緣零件；高壓聚乙烯的柔軟性、伸長率、沖擊強度和滲透性較好，適于制作薄膜；超高分子量聚乙烯的沖擊強度高，耐疲勞、耐磨，適于制作減震、耐磨及傳動零件。聚乙烯被廣泛加工成薄膜、電線電纜護套、管材、纖維等，應用于農業、電子、電氣、機械、日用等領域。
我國(guo)從20世紀70年(nian)代(dai)開始引進兩套高壓(ya)(ya)(ya)(ya)聚(ju)乙烯生產(chan)(chan)線(xian)，一(yi)套采用(yong)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)釜(fu)式(shi)法(fa)，雙釜(fu)串聯；另一(yi)套采用(yong)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)管式(shi)法(fa)生產(chan)(chan)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)聚(ju)乙烯。隨后又引進了齊格勒催化(hua)劑(ji)法(fa)等生產(chan)(chan)低壓(ya)(ya)(ya)(ya)聚(ju)乙烯。
二、典型聚乙烯裝置的工藝及特(te)點
聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)的生產(chan)有(you)高壓(ya)法(fa)(fa)(fa)、中(zhong)壓(ya)法(fa)(fa)(fa)、低(di)壓(ya)法(fa)(fa)(fa)三(san)種。高壓(ya)法(fa)(fa)(fa)生產(chan)低(di)密度(du)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。由(you)于這(zhe)種方法(fa)(fa)(fa)開發得早，用這(zhe)種方法(fa)(fa)(fa)生產(chan)的聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)至今仍占(zhan)據了聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)產(chan)品(pin)市場的很(hen)(hen)大比例(li)。但隨著生產(chan)技術(shu)和催化劑的不斷(duan)改(gai)進，各種低(di)壓(ya)法(fa)(fa)(fa)生產(chan)工藝(yi)發展很(hen)(hen)快。低(di)壓(ya)法(fa)(fa)(fa)又分為淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)、溶液法(fa)(fa)(fa)和氣相法(fa)(fa)(fa)。淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)主要用于生產(chan)高密度(du)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)，而溶液法(fa)(fa)(fa)和氣相法(fa)(fa)(fa)除了可以生產(chan)高密度(du)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)外，加人共聚(ju)單體，改(gai)變控制條件后，還可生產(chan)中(zhong)、低(di)密度(du)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。
圖(tu)(tu)(tu)2.15和圖(tu)(tu)(tu)2.16所示的(de)是(shi)典(dian)型(xing)聚乙烯裝置的(de)工藝(yi)流程示意圖(tu)(tu)(tu)。
我(wo)國(guo)目(mu)(mu)前較多(duo)采用(yong)齊格勒催化劑淤漿法生產聚乙烯(xi)。某項目(mu)(mu)高密(mi)度聚乙烯(xi)裝置工(gong)藝，大致可分(fen)為五個部分(fen)，即壓縮系(xi)(xi)統、聚合(he)(he)系(xi)(xi)統、分(fen)離和造粒系(xi)(xi)統、混(hun)合(he)(he)和加工(gong)系(xi)(xi)統、包裝系(xi)(xi)統。
1. 壓縮系統(tong)該系統(tong)
包括原料儲存(cun)、原料凈(jing)化、一(yi)次壓縮(suo)和二次壓縮(suo)等部分。來(lai)自界(jie)區外的原料，包括乙(yi)(yi)烯(xi)、1-丁烯(xi)、異丁烷和氫氣(qi)、氮氣(qi)等在精制后進入一(yi)級壓縮(suo)機(ji)(ji)升壓，與循環乙(yi)(yi)烯(xi)混(hun)合后再進入二級壓縮(suo)機(ji)(ji)壓縮(suo)。再經(jing)換熱器換熱，送入反應系統進行聚合。
2. 聚合(he)系統
反(fan)(fan)應(ying)器(qi)是(shi)工藝的(de)(de)核(he)心部分，由兩臺(tai)雙環管反(fan)(fan)應(ying)器(qi)組成(cheng)，兩臺(tai)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)串聯運行。聚(ju)合(he)反(fan)(fan)應(ying)在以(yi)(yi)異丁烷為稀釋劑的(de)(de)淤漿(jiang)中(zhong)(zhong)進行，經活(huo)化的(de)(de)鉻系催化劑和(he)其他化學品以(yi)(yi)液(ye)相注入反(fan)(fan)應(ying)器(qi)，某些(xie)專利工藝的(de)(de)生產過程(cheng)中(zhong)(zhong)還需注入氫氣。乙烯(xi)和(he)共聚(ju)單體在環管中(zhong)(zhong)聚(ju)合(he)生成(cheng)粉(fen)料(liao)(liao)，軸流(liu)泵使(shi)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)淤漿(jiang)高(gao)速循(xun)環。聚(ju)合(he)反(fan)(fan)應(ying)產生的(de)(de)熱量(liang)由夾套冷卻水帶走。夾套冷卻水為閉路循(xun)環，可控制反(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度。當需要生產雙峰(feng)產品時，通過中(zhong)(zhong)間處理單元來創造不同的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)條件，以(yi)(yi)生成(cheng)不同性(xing)能分布的(de)(de)聚(ju)乙烯(xi)產品。反(fan)(fan)應(ying)后(hou)的(de)(de)物料(liao)(liao)冷卻后(hou)送往高(gao)壓分離(li)器(qi)進行分離(li)。
3. 分離和(he)造粒系統(tong)
從反應器(qi)(qi)出(chu)(chu)來的(de)(de)淤(yu)漿在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)分離器(qi)(qi)中分離出(chu)(chu)未聚(ju)合(he)的(de)(de)乙(yi)烯，然后送(song)(song)入(ru)低壓(ya)(ya)(ya)(ya)分離器(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)一步使(shi)未聚(ju)合(he)的(de)(de)乙(yi)烯與聚(ju)合(he)物進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)分離。剩下的(de)(de)聚(ju)合(he)物經濃縮提濃并(bing)加熱后在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)閃(shan)蒸罐(guan)脫(tuo)除絕大部(bu)分的(de)(de)稀釋劑(ji)。底部(bu)粉(fen)料送(song)(song)低壓(ya)(ya)(ya)(ya)閃(shan)蒸罐(guan)進(jin)(jin)(jin)(jin)一步脫(tuo)除微量(liang)稀釋劑(ji)，脫(tuo)氣后的(de)(de)粉(fen)料借助(zhu)重力(li)經質量(liang)流量(liang)計計量(liang)后進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)螺(luo)桿輸送(song)(song)機。同時，將添加劑(ji)按配比均(jun)勻地加入(ru)螺(luo)桿輸送(song)(song)機中。螺(luo)桿輸送(song)(song)機將粉(fen)料及添加劑(ji)輸送(song)(song)到擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)造(zao)(zao)粒機中進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)造(zao)(zao)粒。
4. 混合(he)和加(jia)工(gong)系統
為改善產品的濁度和成(cheng)膜性(xing)，從擠(ji)壓機出來的粒料(liao)經脫(tuo)水、干燥后，風送至摻混(hun)料(liao)倉(cang)，粒料(liao)在摻混(hun)料(liao)倉(cang)中(zhong)混(hun)合均(jun)化，再送至均(jun)化擠(ji)壓機進行二次擠(ji)壓造(zao)粒。粒料(liao)經風送系統送往成(cheng)品儲槽。
5. 包裝(zhuang)系統
成品粒料(liao)經風送至(zhi)包裝(zhuang)(zhuang)料(liao)斗，經粉末捕(bu)集與(yu)除鐵器后送至(zhi)自動包裝(zhuang)(zhuang)機稱量包裝(zhuang)(zhuang)，然后送至(zhi)產品倉庫。
三、介質特(te)點(dian)
聚(ju)乙(yi)(yi)烯的生產工藝條件比較(jiao)緩和，即主系統的操作壓力和溫度都不是很高，而且主工藝物料（如乙(yi)(yi)烯和聚(ju)乙(yi)(yi)烯）也沒有較(jiao)強(qiang)的腐(fu)蝕(shi)性(xing)和毒(du)性(xing)。
四(si)、乙烯(xi)裂解裝置的配管(guan)設(she)計
主要(yao)是(shi)對裂解爐、塔、換(huan)熱(re)器、罐、泵、壓(ya)縮機等設備(bei)的配管設計。
