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(wo)國從20世紀(ji)70年代開(kai)始(shi)引進(jin)兩(liang)套高壓聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)(xi)生(sheng)(sheng)產線(xian)，一(yi)套采用(yong)高壓釜式(shi)法，雙釜串聯；另一(yi)套采用(yong)高壓管式(shi)法生(sheng)(sheng)產高壓聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)(xi)。隨后(hou)又引進(jin)了齊格勒催(cui)化劑法等(deng)生(sheng)(sheng)產低壓聚(ju)(ju)乙烯(xi)(xi)(xi)。
二、典型聚乙烯(xi)裝置的(de)工藝(yi)及特點
聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)有(you)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)、中壓(ya)(ya)(ya)法(fa)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)三種(zhong)。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)低(di)密度(du)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)。由于這種(zhong)方法(fa)開發(fa)得早，用這種(zhong)方法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)至今(jin)仍(reng)占據了聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)產(chan)(chan)(chan)品市(shi)場(chang)的很大比例。但隨著生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術和(he)催化劑的不斷改進(jin)，各種(zhong)低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝發(fa)展很快(kuai)。低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)又分(fen)為淤(yu)漿(jiang)法(fa)、溶(rong)(rong)液法(fa)和(he)氣相法(fa)。淤(yu)漿(jiang)法(fa)主要用于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密度(du)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)，而溶(rong)(rong)液法(fa)和(he)氣相法(fa)除了可以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密度(du)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)外(wai)，加人(ren)共聚(ju)(ju)單體，改變控制條件(jian)后，還可生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)中、低(di)密度(du)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)。
圖2.15和(he)圖2.16所示(shi)的是典(dian)型(xing)聚乙(yi)烯裝(zhuang)置的工藝流程示(shi)意圖。
我國目(mu)前(qian)較(jiao)多采(cai)用齊格勒(le)催(cui)化劑淤漿法(fa)生產聚(ju)(ju)乙烯。某(mou)項目(mu)高密度(du)聚(ju)(ju)乙烯裝置工藝，大致可(ke)分為五個部分，即壓縮系(xi)統(tong)(tong)(tong)、聚(ju)(ju)合(he)(he)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、分離和(he)造粒系(xi)統(tong)(tong)(tong)、混合(he)(he)和(he)加工系(xi)統(tong)(tong)(tong)、包裝系(xi)統(tong)(tong)(tong)。
1. 壓(ya)縮系(xi)統該(gai)系(xi)統
包(bao)括原料(liao)儲存、原料(liao)凈化(hua)、一(yi)次壓(ya)(ya)縮(suo)和二(er)次壓(ya)(ya)縮(suo)等部(bu)分。來自界區(qu)外的原料(liao)，包(bao)括乙烯(xi)、1-丁烯(xi)、異丁烷(wan)和氫(qing)氣、氮氣等在精制后進入(ru)(ru)一(yi)級壓(ya)(ya)縮(suo)機升(sheng)壓(ya)(ya)，與循環乙烯(xi)混合(he)后再(zai)(zai)進入(ru)(ru)二(er)級壓(ya)(ya)縮(suo)機壓(ya)(ya)縮(suo)。再(zai)(zai)經(jing)換熱器換熱，送(song)入(ru)(ru)反應系(xi)統進行聚合(he)。
2. 聚合系統
反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)是(shi)工藝的(de)(de)核心部分，由兩臺雙(shuang)環(huan)管反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)組成(cheng)(cheng)，兩臺反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)串聯運(yun)行(xing)。聚合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)在以(yi)異丁(ding)烷為稀釋(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)淤漿中(zhong)進行(xing)，經活化的(de)(de)鉻系催化劑(ji)(ji)和其(qi)他化學品(pin)以(yi)液相(xiang)注(zhu)入反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)，某(mou)些專利工藝的(de)(de)生產(chan)(chan)過程中(zhong)還需注(zhu)入氫氣。乙烯和共聚單(dan)體在環(huan)管中(zhong)聚合(he)生成(cheng)(cheng)粉料，軸(zhou)流泵使反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)淤漿高速循環(huan)。聚合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)(chan)生的(de)(de)熱量由夾套(tao)冷卻(que)(que)水帶走。夾套(tao)冷卻(que)(que)水為閉路循環(huan)，可(ke)控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度。當需要生產(chan)(chan)雙(shuang)峰(feng)產(chan)(chan)品(pin)時(shi)，通過中(zhong)間處(chu)理單(dan)元來創造不同的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)條件，以(yi)生成(cheng)(cheng)不同性能分布的(de)(de)聚乙烯產(chan)(chan)品(pin)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)后(hou)的(de)(de)物料冷卻(que)(que)后(hou)送往高壓分離器(qi)(qi)進行(xing)分離。
3. 分離(li)和造(zao)粒系統
從反應器出(chu)來的(de)(de)淤(yu)漿在(zai)高壓(ya)分(fen)(fen)離器中分(fen)(fen)離出(chu)未聚(ju)合(he)(he)(he)的(de)(de)乙烯，然后(hou)送(song)(song)入(ru)低壓(ya)分(fen)(fen)離器進一步使未聚(ju)合(he)(he)(he)的(de)(de)乙烯與(yu)聚(ju)合(he)(he)(he)物進行分(fen)(fen)離。剩下的(de)(de)聚(ju)合(he)(he)(he)物經濃縮(suo)提濃并加(jia)熱后(hou)在(zai)高壓(ya)閃蒸罐脫(tuo)除絕大部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)稀釋(shi)劑(ji)(ji)。底部(bu)粉(fen)料送(song)(song)低壓(ya)閃蒸罐進一步脫(tuo)除微量稀釋(shi)劑(ji)(ji)，脫(tuo)氣后(hou)的(de)(de)粉(fen)料借助重力經質量流(liu)量計計量后(hou)進入(ru)螺(luo)桿輸(shu)送(song)(song)機(ji)。同時(shi)，將(jiang)添加(jia)劑(ji)(ji)按配比均勻地加(jia)入(ru)螺(luo)桿輸(shu)送(song)(song)機(ji)中。螺(luo)桿輸(shu)送(song)(song)機(ji)將(jiang)粉(fen)料及添加(jia)劑(ji)(ji)輸(shu)送(song)(song)到(dao)擠壓(ya)造粒機(ji)中進行造粒。
4. 混合和加工系統
為(wei)改善產(chan)品的濁度和成膜(mo)性，從擠(ji)(ji)壓(ya)機出來的粒(li)(li)(li)料經脫水(shui)、干(gan)燥后(hou)，風(feng)送(song)至摻混料倉，粒(li)(li)(li)料在摻混料倉中混合均化，再送(song)至均化擠(ji)(ji)壓(ya)機進行二次擠(ji)(ji)壓(ya)造粒(li)(li)(li)。粒(li)(li)(li)料經風(feng)送(song)系統送(song)往成品儲(chu)槽。
5. 包裝系(xi)統
成(cheng)品(pin)粒料經風送至包裝料斗，經粉末(mo)捕(bu)集與除鐵器(qi)后送至自動包裝機(ji)稱(cheng)量包裝，然后送至產(chan)品(pin)倉庫(ku)。
三、介質特點
聚乙烯(xi)的(de)生產工(gong)藝(yi)條件比較緩和(he)，即(ji)主系統的(de)操作(zuo)壓(ya)力和(he)溫度都不是很高(gao)，而(er)且主工(gong)藝(yi)物料(liao)（如(ru)乙烯(xi)和(he)聚乙烯(xi)）也沒有較強的(de)腐蝕(shi)性和(he)毒性。
四(si)、乙烯裂解裝置的配管設計
主要是對裂解爐、塔、換熱器、罐、泵、壓縮(suo)機等(deng)設(she)備的(de)配管設(she)計。
