专业课程设计
题目：年产30万吨聚氯乙烯的生产工艺设计
院部：化学化工学院
专业：材料化学班级：1101 学号：201106200129 学生姓名：王礼银
导师姓名：李谷才
完成日期：2014年7月5日
课程设计任务书
院部：化学化工学院专业：材料化学班级：1101
姓名：王礼银同组人员姓名：
指导教师：李谷才
教研室主任：黄先威
院教学院长：
2014年6月21日
目录
1 引言 (1)
2年产30万吨聚氯乙烯生产工艺设计 (2)
2.1氯乙烯单体的合成路线 (2)
2.1.1联合法................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2聚氯乙烯工艺设计 (5)
2.2.1乙炔工段.............................................................................. 错误!未定义书签。
2.2.2氯化氢工段 (2)
2.2.3氯乙烯工序 (3)
2.2.4聚合工序............................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.5压缩冷凝回收 (5)
2.2.6离心干燥及包装................................................................... 错误!未定义书签。
2.3 物料衡算及设备选择 (5)
2.3.1物料衡算 (5)
2.3.2生产设备 (6)
2.4生产过程要求与措施 (7)
2.4.1厂内的防火防爆 (7)
2.4.2厂内的照明及保暖 (7)
2.4.3防静电防雷措施 (8)
2.5三废的处理 (8)
3 总结 (10)
参考文献 (11)
1引言
聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。
PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已有近70年的历史。目前全世界PVC 糊树脂总生产能力约200万t/a,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区。我国聚氯乙烯工业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨／年。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨／年70~75万t/a。PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作[1]。本设计为年产量30万吨聚氯乙烯车间聚合工段工艺。本次设计采用了氯乙烯单体悬浮聚合工艺。介绍了PVC的聚合工艺，建厂的有关事项及合成聚氯乙烯的流程和设备，对整个生产工艺做出了详细的叙述。
2年产30万吨聚氯乙烯生产工艺设计
2.1 氯乙烯单体的合成路线
2.1.1联合法
以乙烯和氯化氢和乙炔反应,相比乙烯和氯气反应来说,提高了氯乙烯的生产
能力,而且减少了氯资源的浪费和减少了坏境的污染。物料平衡式为: CH2=CH2 +CH≡CH+Cl2 2CH2=CH2Cl
2.2聚氯乙烯工艺设计
2.2.1乙炔工段
(1)发生。经破碎好的电石装进电石吊斗，推到提升口，由电动葫芦吊到三楼，送到发生器加料贮存，用N2置换其中的乙炔气后，电石在继续通N2的情况下，经第一贮斗碟伐放入第二贮斗，第二贮斗电石经过电磁振动加料器加入发生器内。电石在发生器内遇水产生乙炔气，从发生器顶部逸出，电石水解时放出大量的热，可借连续加入发生器内的水来维持发生器温度，电石水解之后电石渣浆从溢流管不断排除，以维持发生器液面，渣浆从排泄口排到地沟，流到沉淀池集中处理，顶部逸出的乙炔气体经喷淋冷却后，分别进入气柜或水环压缩机。
(2)清净。由发生器送来并经冷却的乙炔气，经水环压缩机加压到0.05~0.1Mpa 左右，进入第一、第二清净塔，NaOCl溶液由泵打到第二清净塔顶，从塔底流出再由泵打至第一清净塔顶。器塔底流出的废NaOCl溶液与冷却塔出来的废水回至废水贮槽，用泵打到发生器作为补充用水。经清净后的乙炔气带有酸性[2]，进入中和塔用碱液除去，中和塔出来的乙炔气进入二台串联的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。
2.2.2氯化氢工段
原料氢气由电解装置输氢泵送来，经过氢气气柜缓冲及阻火器，进入钢制合成炉底部的燃烧器点火燃烧。原料氯气由电解装置氯干燥送来经缓冲器后按一定的摩尔比[H2:Cl2=(1.05～1.1):1]进入合成炉灯头的内管，由下二上经石英灯头上的斜孔均匀地和外套管的氢气混合燃烧。燃烧时火焰温度达到2000℃左右，并发出热和光，正常火焰呈青白色。合成后的氯化氢气体，借炉身和夹套冷却水或散热翅片散热，到炉顶出口，温度降到100～150℃，再进入上盖带冷却水箱的石墨冷
却器，用冷却水将氯化氢气体冷却到40～50℃左右，由下底盖排出，经阀门控制
进入缓冲器，再送人串联的石墨冷却器，用-25℃左右的冷冻盐水，将气体冷却
到-12℃～-18℃后，进入酸雾分离器，气体中夹带的40%盐酸雾沫由分离器内的
有机硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸贮槽。分离器出口的干燥氯化氢气体经缓冲器
进入纳氏泵压缩，借泵内浓度93%以上的硫酸作液封和润滑。硫酸随氯化氢排至
气液分离器，自下部流入盘管冷却器，经水冷却后循环吸入纳氏泵[3]；分离器出
口的干燥氯化氢经缓冲器送至氯乙烯合成装置。
2.2.3氯乙烯工序
(1)混合脱水工序。由乙炔工段送来的粗乙炔气经砂封与来自HCL工序的HCL
经缓冲罐通过孔板流量计调节配比在混合器内充分混合，进入石墨冷却器内在﹣35℃盐水下进行冷却到﹣14℃±2℃，C2H2、HCL混合气体在此温度下，部分水
份以40%左右的酸雾析出，部分酸雾夹带于气相中进入多筒过滤器，由含氟硅油
棉捕集分离。然后，经二台石墨预热器预热后进入转化器[4]。
(2)合成转化。干燥、预热后的混合气从转化器上部进入，通过列管中装填的
吸附于活性炭上的HgCl2触媒转化为粗氯乙烯，转化过程反应放热则通过热水循
环泵循环的热水移去。粗氯乙烯在高温下带逸的HgCl2升华物在填装活性炭的吸
附器中脱除，然后进入精馏系统。
(3)水洗、碱洗、氯乙烯压缩。除贡后的粗氯乙烯进入三合一水洗组合塔，经碱
洗塔，出去残余的微量HCL后进入VC气柜或经机前冷却器，出去部分夹带液，经
螺杆压缩机加压到0.5~0.6MPa（表压），经机后冷却器除去夹带水和油后，送精馏。
(4) 精馏。由单压缩机出来的粗氯乙烯气体进入全凝器，使大部分冷凝液化经低
沸加料贮槽，进入低沸塔，未凝聚气体进入尾气冷凝器，其冷凝液全部进入低沸塔。低沸塔釜加热器将冷凝液中低沸物蒸出，经塔顶冷凝器用7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔顶汇入尾气冷凝器处理，塔釜粗氯乙烯进入高沸塔，尾气冷凝器未冷凝的气体经变压吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性气体排空。由低沸塔进入高沸塔的氯乙烯，经调节阀控制流量，减压后进入高沸塔。高沸加热器将氯乙烯逸出，经塔板分离成氯乙烯，经塔顶控制部分回流，大部分氯乙烯进入成品冷凝器，然后进入单体贮槽，按需送聚合工序，在高塔釜分离收集到的1，1二氯乙烷（EDC）为主的高沸物进入残液槽，定期压送废液处理塔，将残液中的二氯乙烷精制，包装外销，未凝VC其他回到气柜[5]。
(5) 冷冻站
+5℃水系统。从液氨槽出来的液氨经过5℃水分配台流入蒸发器，液氨变成气态氨带走蒸发器外工业水热，合格的5℃水由5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。蒸发器内汽化的氨背螺杆氨压机抽走，经压缩到1.5Mpa（表压）左右的过热气态氨进入油分离器[6]，分离后的气态氨进入蒸发式冷凝管列管内，被外管水冷却成液氨，进入热虹吸氨贮液器，溢流到液氨贮槽完成制冷循环。
﹣35℃盐水系统。从液氨贮槽出来的液氨首先进入经济冷却器过冷后，获得的低温液氨经盐水分配台节流膨胀进入蒸发器盘管，吸收管外盐水的热量而气化，是管外盐水温度降低，合格的﹣35℃盐水由泵送往合成、聚合使用。气态氨自蒸发器吸入螺杆压缩机内，经压缩后的过热气态氨进入油分离器，分离后的油后进入蒸发式冷凝器，被水间接冷凝为液氨，流入热虹吸氨贮液器，再溢流到液态氨贮槽，完成制冷循环。
在池内加工业水，再加氯化钙，将盐水比重调制1.28～1.29，按需送盐水蒸发器。
（6）溴化锂系统
溴化锂制冷是以蒸汽为动力，利用“溴化锂与水”组成的二元溶液为工质对，在真空状态下，水蒸发作为制冷剂，从而吸收载冷剂（冷媒水）热负荷，达到所需的合格7℃水送到合成工序。溴化锂水溶液作为吸收剂，常设和低温下强烈地吸收水蒸汽，通过高温（蒸汽）将水份释放和循环水冷却吸收，周而复始实现制冷循环[7]。
2.2.4聚合工序
本工艺流程全过程控制采用DSC集散控制。首先将合格的脱离子水、VCM单体、分散剂、引发剂及其他助剂按配方要求精确计量后，由泵加入到经闪蒸真空防粘釜处理后的聚合釜中，用循环热水升温至制定温度后进行恒温反应，在最短反应时间、压力降达到配方要求后加入种植剂终止反应。浆料由泵送至料浆贮槽，为反应的单体经回收单体真空泵回收至VC气柜，去回收装置进行加压冷凝回收。
2.2.5压缩冷凝回收
因聚合反应的收率≤85%，故釜内有未参加聚合反应的氯乙烯单体，经过聚合釜及排放槽泄压后仍有0.3～0.5MPA的余压，可直接用5℃水和﹣35℃盐水经过一级、二级冷凝器进行冷凝，当其压力处于5KPa～0.3 Mpa时再进行加压冷凝，成为回收单体备聚合使用，不凝性气体则从排空管排向大气。
2.2.6离心干燥及包装
由气提塔出来的PVC料浆，以离心机分离大部分水份后得到约含水20%~25%的湿PVC树脂，之后由螺旋输送器送到干燥系统进行干燥。树脂干燥器采用脉冲气流干燥塔及旋风干燥床，热风为干燥热源，干燥好的PVC从圆盘振动筛筛选后被罗茨鼓风机抽如料仓[8]。料仓里的PVC成品经全自动缝包、称重、码垛、分析合格后入库。
2.3 物料衡算及设备选择
2.3.1 物料衡算
（1）生产能力
年产30万吨的聚氯乙烯
年工作日：以300天计算
日产量：30×104×103/300=106 kg/d
小时产量：30×104×103/300×24=4.17×104kg/h
聚合物一般进行到转化率为85%～90%，再加上在洗涤树脂、包装工段的损失，这里取转化率为88%。
x=4.17×104/88%=4.74×104 kg
∴每小时要合成氯乙烯4.74×104 kg。
2.3.2生产设备
见表1:
表1 主要设备及其生产能力
序号设备规格/型号数量
1 乙炔砂封Φ1200×300 1
2 HCl缓冲罐V=30 m2 1
3 混合器Φ900×4000 1
4 石墨冷却器GHA800-10
5 3
5 多筒过滤器Φ1600×4000 1
6 石墨预热器GHB1600-335 1
7 废酸贮罐V=10 m2 3
8 转化器Φ4000×9700 27
9 除汞器Φ2400×4850 1
10 单体贮槽2840×3000 24
11 料浆槽5000×13500 6
12 汽提塔2000×12861型 6
13 混料槽260m3型 6
14 旋风干燥器（床）3100×9200 6
15 聚合釜JB/T4725—92 24
2.4生产过程要求与措施
2.4.1厂内的防火防爆措施
可燃物质达到了它的燃点就能引起燃烧。而导线及各种电气设备的绝缘大都是可燃材料。电气设备过热以及电火花、电弧甚至静电都能引起火灾。设备过热大致有以下几种:
(1) 短路电力网中的火灾大都是由短路引起的。短路后电流急剧增加可达正常值的几百倍引起过热。造成短路的原因,一是电气设备或导线失去应有的绝缘能力，二是在安装检修或操作使用中工作疏忽引起短路。前者有因绝缘老化或局部磨损腐蚀失去绝能力。
(2) 过载线路或设备长期国负荷运行。过载后电流增加，时间一长也会引起火灾。
扑灭电气火灾的方法切断电源切断电源就切除了电气火灾的来源,同时也减少了救火人员触电的危险,切断电源后还可采用普通的灭火器灭火。切除电源时应尽量做到以下几点电气设备如水淋、烟熏后绝缘程度下降,切断电源时应使用绝缘工具,以防触电。操作时应先断开接触器或断路器切断电深再拉开隔离开关或刀开关。如果采取剪断电线的方法切除电源时,应做到正确剪线。如果条件限制 ,必须带电灭火时应注意做到电气设备起火 ,不能用普通的泡沫灭火剂,只能用干砂覆盖,或用二氧化碳，二氧二溴甲烷或干粉灭火剂,防止人员触电。用四氯化碳灭火器,要防止中毒[9]。因四氯化碳受热,与空气中的作用,会生成有毒的光气COCl2和Cl2，要打开门窗或戴上防毒面具。用二氧化碳灭火时 ,要注意防止冻伤和室息。因二氧化碳是液态的,喷射后,大量吸热可形成达-78.5℃的低温,并隔绝氧气。
2.4.2车间照明及采暖措施
照明用电是工厂企业最为基本的电力需求, 照明质量的好坏对生产安全、劳动生产率、产品质量和劳动卫生都有直接关系。采用高效节能电光源及其照明电器
附件。
电光源种类繁多, 用途各异, 但均要求三高, 即: 高发光效率、高寿命、高显色性。因此在工厂照明中, 应优先选用高强度气体放电灯有高压钠灯和金属卤化物灯 , 尤其是金属卤化物灯是第3代光源中的佼佼者, 是光色和显色指数要求较高的仪表装配车间、机加车间、汽机房运转层等工业厂房的首选光源。当一种光源不能满足色温或显色性要求时, 也可采用两种光源的混光光源, 混光光源能充分发挥高强气体放电灯的优点, 达到节约能耗、提高照度, 改善光色的照明效果。照明电器附件推广使用低损耗、性能优的光源电子附件包括电子镇流器、电子变压器、电子触发器等。
选用高效率、配光合理的照明灯评价灯具的关键指标是灯具效率, 灯具的效率及配光曲线取决于灯具反射面的材质、加工精度及外形。抛光铝对可见光的反射率最高, 在工厂照明设计中宜优先采用。灯具外型要求: 第一, 配光曲线适中, 一般选用介于深照和广照之间的宽口灯具最为合适; 第二, 灯具的外形不应是单抛物面反射型, 因为这样会将大部分的光能发射回灯泡,引起电压上升和功率增加, 缩短灯的寿命。在工厂照明设计中, 灯具的选用应根据使用方法和使用环境的不同, 在满足眩光和配光要求条件下, 选用高效且安装维护方便的灯具,同时还应达到与建筑相协调一致目的。
2.4.3 防静电，防雷措施
为预防雷电、静电对被保护物的破坏 ,必须将防雷防静电设施看成是一个系统工程 ,全方位地进行防范。
低压线路全线采用电缆直接埋地敷设供电系统 ,在人户端上是否将电缆的金属外皮，钢管接到防雷电感应的接地装置上。
采用局部埋地敷设的低压线路 ,检查埋地长度是否与在电缆与架空线连接处是否已装设避雷器以及避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金属架等是否连在一起接地 ,接地电阻是否小于10欧姆[10]。检查架空金属管道在进出建筑物处 ,是否每隔左右接地一次埋地或地沟内的金属管道 ,在进出建筑物处是否与防雷电感应的接地装置相连。
2.5三废的处理
2.5.1电石渣的处理
电石渣是PVC生产中排放量最大的污染物，大多数厂家在排放前未对其进行
处理，给环境造成极大污染。电石渣的处理有几种方法，如把滤去水的干渣堆积起来，风干后用于建筑(但现在许多城市已禁止电石渣直接用于建筑)、生产次氯酸钙或生产水泥。我公司用电石渣代替石灰石生产水泥，把从发生器产生的渣浆，用泵送至水泥分厂，经过沉淀、压滤、混合之后，经立窖烧制、研磨而制成水泥。这样不但解决了废渣的排放，也收到了极好的经济效益。目前电石渣的处理还可用于其它产品的开发，有些已经取得了成功。
2.5.2电石渣上清液的处理
电石渣浆经沉淀之后，上层的液体叫上清液。上清液经过进一步分离之后，再经过喷射风冷冷却到25℃左右备用。其主要用于乙炔工段发生器的补充用水及发生系统冲洗用水，或用于转化工段水洗塔用水，用其独特的偏碱性水来除去VC中杂带的HCI效果较好。实践证明从水洗塔出来的水的pH值由原来的14降为7左右，从而减轻了碱洗塔的负担，提高了碱洗塔的运行周期。除了以上两种途径之外，剩余的上清液可加入氯气用以调节pH值至中性之后，把上清液中大部分S卜除去，再经水处理车间统一处理。
2.5.3热水的综合利用
热水来自HCI合成炉夹套热水、固定床循环热水、成品散热器疏水器产生的热水。此热水在给高、低塔釜升温、聚合釜升温之外，还有多余的热量不能利用，只能加凉水来降低温度。为此，结合我公司地处北方的特点，我们加了1台泵专将一部分热水用于冬季供暖，节省了取暖蒸汽。又在成品工段蒸汽散热器之前加了1组散热器，用来消耗一定量热水，节约部分蒸汽。热水的供给量视转化固定床水温而定，既节约了能源也解决了天热时热水无法平衡需加凉水的问题。
2.5.4尾气的回收利用
PVC生产的尾气主要产生于转化工段的尾凝器。从尾凝器排放出来的气体，其主要成分为氢气、氮气、乙炔气及氯乙烯气体，其中氯乙烯含量在10%(体积分数)左右。现在尾气处理的主要方法是采用活性炭，低温吸附其中的氯乙烯，其余的氢气、氮气、乙炔气因不被吸附而放空。然后再将吸附的氯乙烯解吸出来达到回收氯乙烯的目的，氛乙烯回收率在85%左右?但在解吸过程中需要大量的蒸汽来加热脱吸，同时在脱吸之后又要用热风干燥活性炭所吸收的水分，然后用
一15℃盐水冷却活性炭。这样就使这种方法操作较复杂，而且其中的乙炔气不能回收。另外一种方法是离子膜分离法。其原理中国氛碱2003年第1期是利用离子膜对分子有选择性，从而达到对氯乙烯、乙炔气体、氢气、氮气进行分离。经离子膜分离后，含氯乙烯20%(体积分数)的气体回到氯乙烯气柜;含乙炔较多的气体可根据需要回到转化器重新反应或放空;而氢气与氮气被分离出来放空[14]。这种方法的优点是操作简单、维护费用较少，其缺点是回收气体含量较低，从而增加了尾凝器、压缩机及制冷的负担及处理量。如能将这两种方法结合起来，将有可能是今后处理尾气的方向。
2.5.5转化水洗塔水的回收利用
由于在转化过程中氯化氢与乙炔的配比在1.05一1.15:1，甚至更高。采用吸收塔吸收多余的HCI制酸之后，再用水洗塔水洗，然后碱洗。现在采用水洗塔用水再循环技术。在水的循环过程中，将一部分水加人HCI吸收塔代替制酸用水，同时在水罐中再补加同量的水来保证循环量。这样，由于氯乙烯在盐酸中的溶解度比在水中的溶解度小一半，不但节约用水，而且还减少了氯乙烯的流失，每吨树脂可降低2kg电石耗，效益相当可观。
3 总结
本设计为年产30万吨聚氯乙烯（PVC）的初步工艺流程设计，采用电石为原料，应用悬浮聚合法生产聚氯乙烯。本设计主要针对悬浮法生产工艺流程，物料衡算，热量衡算，主要设备和管道的设计选型，车间布置和环保措施等相关内容做了简要介绍。
通过本次设计，对聚氯乙烯工业的发展历程及其发展前景有所了解。就目前聚氯乙烯的发展现状来看，我国的聚氯乙烯产量及工业技术有很大的提高，尽管如此，与国外先进的技术相比，我国的聚氯乙烯工业仍然存在着很多问题，比如产品品种少、用途窄、产品质量低、生产的规模小等等。随着国内外产能的迅速扩大，今后产品成本的降低、产品质量和品牌的竞争是未来的必然趋势。
参考文献
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化学化工学院课程设计评分表（Ⅰ)
专业班级材料化学1101 姓名王礼银学号201106200129
以下）五档制评定成
聚乙烯生产工艺
聚乙烯结构:CH2=CH2+CH2=CH2+……-CH2-CH2-CH2-CH2…. 简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯是结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的?CH2?单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2)的加成聚合而成的。 聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。合剂的首选材料。 聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量 生产方法：高压法、低压法、中压法 高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。 淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。本设计中采用高压淤浆法合成低密度聚乙烯。
聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。 聚乙烯的生产工艺 1主要原料 乙烯是最简单的烯烃，常压下是略带芳香气味的无色可燃性气体。 乙烯几乎不溶于水，化学性质活泼。与空气混合能产生爆炸性混合物。是石油化工的基本原料。 乙烯来源于液化天然气、液化石油气、轻柴油、重油或原油等经裂解产生的裂解气中分出；也可由焦炉煤气分出；还可由乙醇脱水制得。 2高压聚合生产工艺 乙烯高压聚合是以微量氧或有机过氧化物为引发剂，将乙烯压缩至 147.1~245.2MPa高压下，在150~290℃的条件下，乙烯经自由基聚合反应转变成为聚乙烯的聚合方法。也是工业上采用自由基型气相本体聚合的最典型方法，海事工业上生产聚乙烯的第一种方法，至今仍然是生产低密度聚乙烯的主要生产方法 3聚合原理 乙烯在高压下按自由基聚合反应机理进行聚合。由于反应温度高，容易发生向大分子链转移反应，产物为带有较多长支链和短支链的线型大分子。经测试，大分子链中平均1000个碳原子的支链上带有20~30个支里链。同时由于支
聚乙烯生产工艺文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
聚乙烯结构:CH2=CH2+CH2=CH2+……-CH2-CH2-CH2-CH2…. 简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯是结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的CH2单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2)的加成聚合而成的。 聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。合剂的首选材料。 聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量 生产方法：高压法、低压法、中压法 高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。 淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。本设计中采用高压淤浆法合成低密度聚乙烯。 聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光
前言 塑料工业是一门新兴的工业。从十九世纪中叶以后，以樟脑和硝酸纤维素混合制得的可塑性物质为塑料工业的诞生开辟了道路。二十世纪以来，人们用化学合成的方法，制成了一系列具有天然树脂性能的合成树脂。从此，塑料工业便开始迅速发展起来，塑料成为国民经济各个领域中不可缺少的材料。当前，塑料工业已是世界上发展最迅速的工业领域之一。1950 年全世界塑料产量为150万吨，1960年发展到690万吨，1970年达到3000万吨，1979年达到6344万吨。据国外预测，到1985年，全世界塑料的总产量可达1亿吨，到2000年世界塑料产量将超过3.5亿吨。在可以预见的未来，全世界可生产的塑料不仅在体积上将超过钢铁，而且在重量上也将于钢铁相当。未来的世界将是一个“塑料的世界”。聚乙烯具有优良的耐低温性，耐化学药品的侵蚀性，突出的电源绝缘性，同时并能耐高压、耐辐射性。由于聚乙烯仅由碳、氢二种元素所组成，没有极性元素的存在，所以它还有着良好的抗水性。聚乙烯按其生产方法的不同，有高压法聚乙烯、中压法聚乙烯和低压法聚乙烯三种之分。三种方法各有优缺点，在工业上是并存的。聚乙烯的性能随制造方法的不同，于分子结构有关；可分为低密度与高密度。通常，由高压法制得的聚乙烯叫做“低密度密度”，而由中压法或低压法制得的聚乙烯叫做“高密度聚乙烯”。除此之外，还有低分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯，交联聚乙烯，氯化聚乙烯，氯磺化聚乙烯，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等多种聚乙烯及其共聚物。随着各种改性技术和复合技术的发展，聚乙烯正在向一些新的应用领域渗透。 第一章 聚乙烯性能 1.1聚乙烯物理性质 聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数 的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135oC，低密度聚乙烯熔点较低（112oC）且范围宽。常温下不溶于任何已知溶剂中，70oC以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。1.2聚乙烯化学性质聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的 7 第三章 聚乙烯加工与应用 3.1加工与应用 可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用 杂品等。在实际生产中，为了提高聚乙烯对紫外线和氧化作用的稳定性，改善加工及使用性
聚乙烯吹膜生产工艺 一、概述 塑料薄膜是常见的一种塑料制品，它可以由压延法、挤出法、吹塑等工艺方法生产，吹塑薄膜是将塑料原料通过挤出机把原料熔融挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品。 用吹塑工艺成型方法生产薄膜与其它工艺方法具有以下优点： 1、设备简单、投资少、收效快； 2、设备结构紧凑，占地面积小，厂房造价低； 3、薄膜经拉伸、吹胀，力学强度较高； 4、产品无边料、废料少、成本低； 5、辐度宽、焊缝少、易于制袋； 与其它成型工艺比其缺点如下： 1、薄膜厚度均匀度差； 2、生产线速度低，产量较低(对压延而言)； 3、厚度一般在0.01∽0.25mm，折径100-5000mm； 吹塑薄膜其主要用原料：LDPE、HDPE、LLDPE、EVA、PVC、PP、PS、PA等。 二、聚乙烯吹塑薄膜成型工艺 吹塑薄膜工艺流程，物料塑化挤出，形成管坏吹胀成型；冷却、牵引、卷取。在吹塑薄膜成型过程中，根据挤出和牵引方向的不同，可分为平吹、上吹、下吹三种，这是主要成型工艺也有特殊的吹塑法，如上挤上吹法。 1、平挤上吹法 该法是使用直角机头，即机头出料方向与挤出机垂直，挤出管坏向上，牵引至一定距离后，由人字板夹拢，所挤管状由底部引入的压缩空气将它吹胀成泡管，并以压缩空气气量多少来控制它的横向尺寸，以牵引速度控制纵向尺寸，泡管经冷却定型就可以得到吹塑薄膜。如图所示。适用于上吹法的主要塑料品种有PVC、PE、PS、HDPE。 2、平挤下吹法
该法使用直角机头，泡管从机头下方引出的流程称平挤下吹法，该法特别适宜于粘度小的原料及要求透明度高的塑料薄膜。如PP、PA、PVDC(偏二氯乙烯)。如下图所示。 3、平挤平吹法 该法使用与挤出机螺杆同心的平直机头，泡管与机头中心线在同一水平面上的流程称平挤平吹法，该法只适用于吹制小口径薄膜的产品，如LDPE、PVC、PS 膜，平吹法也适用于吹制热收缩薄膜的生产。 以上三种工艺流程各有优缺点，现比较于表工艺流程优点缺点平挤上吹泡管挂在冷却管上，牵引稳定占地面积小，操作方便易生产折径大，厚度较厚的薄膜要求厂房高、造价高不适宜加工流动性大的塑料不利于薄膜冷却，生产效率低平挤下吹有利于薄膜冷却、生产效率较高能加工流动性较大的塑料挤出机离地面较高，操作不方便不宜生产较薄的薄膜平挤平吹机头为中心式、结构简单、薄膜厚度较均匀操作方便、引膜容易吹胀比可以较大不适宜加工相对密度大、折径大的薄膜占地面积大泡管冷却较慢，不适宜加工流动性较大的塑料 三、吹塑薄膜成型设备及结构特点 吹塑设备一般采用单螺杆挤出机，从工艺可知，吹塑薄膜成型的主要设备有挤出机、机头、冷却风环、牵引和卷取。 1、挤出机： 一般使用单螺杆挤出机、螺杆直径Ф45-120mm，Ф的大小由薄膜厚度和折径大小决定。产量受冷却和牵引两速度影响，薄膜窄的用小型挤出机，薄膜厚而宽的用大型挤出机。 挤出机的基本结构包括：传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头和口模等部分。挤出机的好坏，关键在于螺杆结构和螺杆的长径比。 螺杆结构有渐变螺杆，突变螺杆、带混炼图的螺杆。对于PE这三种螺杆均适用，带有混炼图的螺杆效果为佳。螺杆的长径比，过去由于受机械加工的限制，螺杆的长径比较短，它对于塑料的塑化受到影响，一是产量不高，二是质量不好，现在长径比发展到30：1以上，长径比长，对于产品生产，产量高，质量好，长径比宜在25以上为佳。螺杆热处理的好使用寿命长，最好是38CrMnAI，经氮
高密度聚乙烯生产工艺开发进展 概述世界聚乙烯工业生产和消费现状，了解高密度聚乙烯（HDPE）生产工艺的最新进展，提出本地该行业发展建议。 标签：聚乙烯；生产工艺；现状 高密度聚乙烯（HDPE）是一种不透明白色腊状材料，密度比水小，柔软而且有韧性，被广泛应用于制备诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑，吹塑、注塑和滚塑等。 在聚乙烯生产工艺技术领域，一直是多种工艺并存，各展其长。目前并存的液相法工艺有Nova公司的中压法工艺、Dow化学公司的低压冷却法工艺和DSM 公司的低压绝热工艺。应用最为广泛的浆液法工艺是科诺科菲利浦斯、索尔维公司的环管工艺和赫斯特、日产化学、三井化学的搅拌釜工艺。气相法工艺主要有Univation公司的Unipol工艺、BP公司的Innovene工艺和Basell公司的Spherilene 工艺。近年来，气相法由于流程较短、投资较低等特点发展较快，目前的生产能力约占世界聚乙烯总生产能力的34%，新建的LLDPE装置近70%采用气相法技术。近年来，在各工艺技术并存的同时，新技术不断涌现。其中冷凝及超冷凝技术、不造粒技术、共聚技术、双峰技术、超临界烯烃聚合技术以及反应器新配置等新技术的开发，极大地促进了世界聚乙烯工业的发展。 1 冷凝及超冷凝技术 冷凝及超冷凝技术是UCC、Exxon化学和BP公司开发的，是指在一般的气相法PE流化床反应器工艺的基础上，使反应的聚合热由循环气体的温升和冷凝液体的蒸发潜热共同带出反应器，从而提高反应器的时空产率和循环气撤热的一种技术。冷凝操作可以根据生产需要随时在线进行切换，使装置可以在投资不需要增加太大的情况下大幅度提高装置的生产能力，装置操作的弹性大，使得该技术具有无可比拟的优越性。通过采用该技术不仅将单线最大生产能力从22.5wt/y 提高到45wt/y年以上，而且进一步降低了单位产品的投资和操作费用，操作稳定性也得到了进一步提高。国外已有大量采用冷凝和超冷凝技术对气相法PE装置扩能的实绩，最高扩能达到原有能力的2.5倍以上。我国扬子石化公司、天津石化公司、广州石化公司以及吉林石化公司、中原石化有限责任公司、新疆独山子石化公司等的聚乙烯装置采用该技术也取得扩能成功。 2 不造粒技术 随着催化剂技术的进步，现在已出现了直接由聚合釜中制得无需进一步造粒的球形PE树脂的技术。直接生产不需造粒树脂，不但能省去大量耗能的挤出造粒等步骤，而且从反应器中得到的低结晶产品不发生形态变化，这样有利于缩短加工周期、节省加工能量。Montell公司的Spherilene工艺采用负载于MgCl2上的钛系催化剂，由反应器直接生产出密度为0.890-0.970g/cm3的PE球形颗粒，
聚乙烯的特点及其生 产工艺
聚乙烯的特点及其生产工艺 (2009-06-21 07:06:57) 标签：hdpe燕山石化公司线型聚乙烯分子量分布美国杂谈分类：塑料研究 英文名称:Polyethylene 比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6% 成型温度：140-220℃ 干燥条件： 物料性能耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨. 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件. 成型性能 1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形. 2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统. 3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤. 4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模. 5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂. B.聚乙烯是乙烯最重要的下游产品 聚乙烯(PE)占世界聚烯烃消费量的70%，占总的热塑性通用塑料消费量的44%，消费了世界乙烯产量的52%。聚乙烯基本分为三大类，即高压低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）。
2013 届毕业设计说明书 年产20万吨聚乙烯的生产工艺设计
目录 摘要 (1) 1 绪论 (2) 1.1 PE的概述 (2) 1.1.1 产品性质与特点 (2) 1.1.2 聚乙烯的主要用途 (3) 1.2 设计规模及原料规格 (3) 1.2.1 设计规模 (3) 1.2.2 主要原料规格 (3) 1.3 国内外的现状及发展前景 (4) 1.3.1 国外的现状 (4) 1.3.2 国内的现状 (4) 1.3.3 发展前景 (5) 1.4 课题的目的及意义 (5) 1.4.1 目的 (5) 1.4.2 意义 (6) 2 PE的生产工艺 (6) 2.1 PE生产工艺的概述 (6) 2.2 工艺选择 (7) 2.3 乙烯精制系统 (8) 2.3.1 乙烯精制 (8) 2.3.2 深冷法分离 (8) 2.4 催化剂选择 (9) 2.4.1 催化剂种类 (9) 2.4.2 催化剂制备 (10) 2.4.3 催化剂性能分析 (10) 3 物料衡算 (10) 3.1 基础数据 (10) 3.1.1 乙烯规格 (10) 3.1.2 催化剂进料对产品MFR的影响 (10) 3.1.3 各种牌号的聚乙烯H2浓度 (10) 3.2 物料衡算 (11)
3.2.2 反应釜物料衡算 (12) 3.2.2.1 聚合釜进料衡算 (12) 3.2.2.2 聚合釜出料衡算 (14) 3.2.3 闪蒸罐物料衡算 (15) 3.2.3.1 闪蒸罐进料衡算 (15) 3.2.3.2 闪蒸罐出料衡算 (15) 4 能量衡算 (16) 4.1 能量衡算总述 (16) 4.2 基础数据 (17) 4.3 各设备能量衡算 (18) 4.3.1 加料段热量衡算 (18) 4.3.2 进行反应段能量衡算 (19) 5 设备选型 (19) 5.1 选型原则 (19) 5.1.1 满足工艺要求 (19) 5.1.2 设备成熟可靠 (20) 5.2 反应器选型 (20) 5.2.1 反应器容积和生产能力的确定 (20) 5.2.2 主要尺寸的计算 (20) 5.2.4 反应釜技术特性表 (20) 5.3 进出口管径 (21) 5.3.1 聚合釜进料口管径 (21) 5.3.2 聚合釜出料口管径 (21) 5.4 闪蒸罐的计算 (22) 5.5 其他设备的选型 (22) 6 车间设备布置设计 (22) 6.1 车间设备布置的原则 (23) 6.2 车间设备布置 (24) 6.2.1 设备布置的安全距离 (24) 6.2.2 车间内辅助室和生活室布置 (25) 6.3 厂房布置 (25) 6.3.1 厂房布置原则 (25) 6.3.2 厂址选择的依据及原则： (25) 6.4 综合安全防护 (26) 6.4.1 防火防爆 (26) 6.4.2 防毒 (27)
聚氯乙烯生产工艺简介 PVC树脂是氯乙烯单体经聚合制得的一类热塑性高分子聚合物，分子式为: [ CH2—CHCl ]n，其中n表示聚合度，一般n=590～1500。 一、氯乙烯单体的制备 工业上制备氯乙烯的方法主要有：乙炔法、联合法、乙烯氧氯化法、乙烯平衡氧氯化法等。 1、乙炔法：乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯是最早实现工业化的方法，乙炔可由电石（碳化钙）与水作用制得。此法能耗大，目前用此法生产氯乙烯制造PVC树脂主要集中在我国，占我国PVC树脂总量的一半以上。 2、联合法：由石油裂解制得的乙烯经氯化后生成二氯乙烷，然后在加压条件下将其加热裂解，脱去氯化氢后得到氯乙烯，副产品氯化氢再与乙炔反应又制得氯乙烯。 3、乙烯氧氯化法：使用乙烯、氯化氢和氧气反应得到二氯乙烷和水，二氯乙烷再经裂解，生成氯乙烯。副产的氯化氢在回收到氧氯化工段，继续反应。 4、乙烯平衡氧氯化法：是将直接氯化和氧氯化工艺相结合。乙烯与氯反应生成二氯乙烷，二氯乙烷裂解产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢与乙烯和氧气反应又生成二氯乙烷，二氯乙烷裂解再产生氯乙烯和氯化氢。氯化氢回收后，继续参与氧氯化反应。 进入90年代以后，国外先后开发了一些生产氯乙烯单体的新工艺。例如开发出不产生水的直接氯化/氯化氢氧化工艺；使用最便宜的乙烷作原料，直接氧氯化生产氯乙烯单体的技术；二氯乙烷/纯碱工艺生产氯乙烯单体的新技术路线等。 二、氯乙烯的聚合 在工业化生产氯乙烯均聚物时，根据树脂应用领域，一般采用5种方法生产，即本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合和溶液聚合。 1、本体聚合：一般采用“两段本体聚合法”，第一段称为预聚合，采用高效引发剂，在62～75℃温度下，强烈搅拌，使氯乙烯聚合的转化率为8%时，输送到另一台聚合釜中，再加入含有低效引发剂的等量新单体，在约60℃温度下，慢速搅拌，继续聚合至转化率达80%时，停止反应。 本体聚合氯乙烯单体中不加任何介质，只有引发剂。因此，此法生产的PVC树脂纯度较高，质量较优，其构型规整，孔隙率高而均匀，粒度均一。但聚合时操作控制难度大，PVC树脂的分子量分布一般较宽。 2、悬浮聚合法：液态氯乙烯单体以水为分散介质，并加入适当的分散剂和不溶于水而溶于单体的引发剂，在一定温度下，借助搅拌作用，使其呈珠粒状悬浮于水相中进行聚合。聚合
聚乙烯专利技术介绍 目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多，拥有LDPE技术的有7家，LLDPE 和全密度技术的企业有10家，HDPE技术的企业有12家。世界上主要应用的聚乙烯生产技术11种，现简单介绍如下： 1、巴塞尔公司气相法Spherilene工艺 生产线性PE可从很低密度PE（ULDPE）到LLDPE，也可生产HDPE等。在轻质惰性烃类存在下，催化剂和进料先进行本体预聚合，在缓和条件下发生本体聚合。浆液进入第一台气相反应器，采用循环气体回路冷却器散热，再进入二台气相反应器。生产产品密度从ULDPE（小于900kg/m3）到HDPE（大于960kg/m3），熔体流动速率（MFR）从0.01－100。因采用二台气相反应器，故可生产双峰级和特种聚合物。Spherilene工艺1992年推向市场以来，现已拥有生产能力180万吨/年。六套生产装置（美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1套）己投入运转，另有二套（印度和伊朗各1套）在建设中，单线生产能力可从10万吨/年－30万吨/年。目前，中国没有这类技术的生产装置。 2、北欧化工公司北星（Bastar）工艺 北星PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE和HDPE。采用串联的回路、气相低压法反应器。PE密度为918－970kg/m3，熔融指数0.1－100。采用Z-N 催化剂或SSC（单活性中心）催化剂。 催化剂与丙烷稀释剂混入预聚合反应器，同时送入催化剂、乙烯、共聚单体和氢气。预聚合的浆液再进入第二台较大的浆液回路反应器，在超临界条件（75－100℃、5.5－6.5MPa）下操作。可生产双峰级产品。经闪蒸后的聚合物进一步送入流化床气相反应器，无需加入新催化剂，可得到均
聚乙烯的生产工艺 1.1主要原料 乙烯结构式22CH CH 是最简单的烯烃，常压下是略带芳香气味的无色可燃性气体。物理参数如表1所示。 表1 乙烯物理参数 乙烯几乎不溶于水，化学性质活泼。与空气混合能产生爆炸性混合物。是石油化工的基本原料。 乙烯来源于液化天然气、液化石油气、轻柴油、重油或原油等经裂解产生的裂解气中分出；也可由焦炉煤气分出；还可由乙醇脱水制得。 1.2高压聚合生产工艺 乙烯高压聚合是以微量氧或有机过氧化物为引发剂，将乙烯压缩至147.1~245.2MPa 高压下，在150~290℃的条件下，乙烯经自由基聚合反应转变成为聚乙烯的聚合方法。也是工业上采用自由基型气相本体聚合的最典型方法，海事工业上生产聚乙烯的第一种方法，至今仍然是生产低密度聚乙烯的主要生产方法。 1.3聚合原理 乙烯在高压下按自由基聚合反应机理进行聚合。由于反应温度高，容易发生向大分子链转移反应，产物为带有较多长支链和短支链的线型大分子。经测试，大分子链中平均1000个碳原子的支链上带有20~30个支里链。同时由于支链较多，造成高压聚乙烯的产物结晶度低，密度小，故高压依稀称为低密度聚乙烯。 条件与过程描述：纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa 和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE 的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。
1.4主要工艺条件 1.4.1乙烯纯度 聚合级乙烯气体的规格要求，纯度不低于99.9％乙烯的露点不大于223K ，其它杂质含量如表2所示。 表2 聚合级乙烯气体的规格要求 纯度低，聚合缓慢，杂质多，产物相对分子量低。其中特别严格控制对乙烯聚合有害的乙炔和一氧化碳的含量，因为这两种物质参加反应后，会降低产物的抗氧化能力，影响产物的介电性能等。 1.4.2引发剂 以氧为引发剂时，用量必须严格控制在乙烯量的0.003％~0.007％之内，防止气体在高压下发生爆炸。以有机过氧化物为引发剂时，将有机过氧化物溶解于液体石蜡中，配置成1％~25％的引发剂溶液。 1.4.3相对分子质量调节剂 工业生产中为了控制聚乙烯的相对分子质量（或熔融指数），适当加入调节剂（如烷烃中的乙烷、丙烷、丁烷、己烷环己烷；烯烃中的丙烯、异丁烯；氢；丙酮和丙醛等），最常用的是丙烯、丙烷、乙烷。 其纯度要求为：丙烯>99.0％（体积）；丙烷纯度>97％（体积）；乙烷纯度>95％。它们的杂质含量：炔烃<4033/cm m ；S 含量＜0.333/cm m ；氧含量＜0.233/cm m 。 1.4.4聚合温度 取决与引发剂种类。以氧为引发剂温度控制在230℃以上；以有机过氧化物为引发剂时，温度控制在150℃左右。 1.4.5聚合压力 108~245MPa ，高低依据聚乙烯生产牌号确定。压力愈大，产物的相对分子质量愈大。
聚乙烯结构:CH2=CH2+CH2=CH2+……-CH2-CH2-CH2-CH2…. 简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯是结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的?CH2?单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2)的加成聚合而成的。 聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。合剂的首选材料。 聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量 生产方法：高压法、低压法、中压法 高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。 淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。本设计中采用高压淤浆法合成低密度聚乙烯。 聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。 聚乙烯的生产工艺 1主要原料 乙烯是最简单的烯烃，常压下是略带芳香气味的无色可燃性气体。 乙烯几乎不溶于水，化学性质活泼。与空气混合能产生爆炸性混合物。是石油化工的基本原料。 乙烯来源于液化天然气、液化石油气、轻柴油、重油或原油等经裂解产生的裂解气中分出；也可由焦炉煤气分出；还可由乙醇脱水制得。 2高压聚合生产工艺 乙烯高压聚合是以微量氧或有机过氧化物为引发剂，将乙烯压缩至147.1~245.2MPa高压下，在150~290℃的条件下，乙烯经自由基聚合反应转变成为聚乙烯的聚合方法。也是工业上采用自由基型气相本体聚合的最典型方法，海事工业上生产聚乙烯的第一种方法，至今仍然是生产低密度聚乙烯的主要生产方法 3聚合原理 乙烯在高压下按自由基聚合反应机理进行聚合。由于反应温度高，容易发生向大分子链转移反应，产物为带有较多长支链和短支链的线型大分子。经测试，大分子链中平均1000个碳原子的支链上带有20~30个支里链。同时由于支链较多，造成高压聚乙烯的产物结晶度低，密度小，故高压依稀称为低密度聚乙烯。 条件与过程描述：纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。 4主要工艺条件
目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多，拥有LDPE技术的有7家，LLDPE和全密度技术的企 业有10家，HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况看，高压法生产LDPE是PE树脂生产 中技术最成熟的方法，釜式法和管式法工艺技术均已成熟，目前这两种生产工艺技术并存。发达国家普遍采用管式法生产工艺。此外，国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系，可降低反应温度和压力。高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。低压法生产HDPE和LLDPE，主要采用钛系和络系催化剂，欧洲和日本多采用齐格勒型钛系催化剂，而美国多采用络系催化剂。目前世界上主要应用的聚乙烯生产技术用11种，现简单介绍如下： （1）巴塞尔公司气相法Spherilene工艺 生产线性PE可从很低密度PE（ULDPE）到LLDPE，也可生产HDPE等。采用齐格勒-纳塔型钛基催化剂和Spherilene气相法工艺。在轻质惰性烃类存在下，催化剂和进料先进行本体预聚合，在缓和条件下发生本体聚合。浆液进入第一台气相反应器，采用循环气体回路冷却器散热，再进入二台气相反应器。生产产品密度从ULDPE（小于900kg/m3）到HDPE（大于960 kg/m3），熔体流动速率（MFR）从0.01－100。因采用二台气相反应器，故可生产双峰级和特种聚合物。Spherilene工艺1992年推向市场以来，现已拥有生产能力180万吨/年。六套生 产装置（美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1套）己投入运转，另有二套（印度和伊朗各1套）在建设中，单线生产能力可从10万吨/年－30万吨/年。目前，中国没有这类技术的生产装置。 （2）北欧化工公司北星（Bastar）工艺
某某公司 聚乙烯生产设计方案 （优秀全方位设计共106页，注：由于项目的特殊性，本项目主要内容（工艺、参数、设备及政策等）颜色设置颜色为浅黄色，需要的用户下载后直接调成黑色即可看清。本项目报告由工程咨询甲级资质及设计资质甲级资质的单位编制，内容详细数据全面，具有极大的参考价值，并且已通过国家的评审。是一篇极其优秀的项目申请报告，可作模版。）
目录 1. 建设项目概况 (1) 1.1. 建设项目内部基本情况 (1) 1.2. 建设项目外部基本情况 (32) 2. 危险有害因素及其程度 (40) 2.1. 危险有害因素 (40) 2.2. 危险有害程度 (56) 3. 项目设立安全评价报告安全对策和建议采纳情况 (72) 4. 安全设施和措施 (89) 4.1. 设备材料的选择 (89) 4.2. 防火防爆安全措施 (92) 4.3. 检测报警设施 (117) 4.4. 生产过程控制措施 (117) 4.5. 防雷防静电措施 (121) 4.6. 安全距离及疏散急救措施等 (123) 4.7. 其他防护措施 (125) 4.8. 安全色及安全表示的设置 (127) 4.9. 劳保用品及医疗急救措施 (128) 4.10. 辅助用室及卫生设施 (129)
5. 事故预防及应急救援措施 (131) 5.1. 应急救援组织或应急救援人员的设置或配备情况。 (131) 5.2. 消防队伍 (132) 5.3. 应急救援器材 (134) 5.4. 消防器材 (134) 5.5. 应急救援措施 (134) 6. 安全管理机构及人员建议 (139) 6.1. 安全管理机构 (139) 6.2. 安全管理人员 (140) 7. 安全设施投资概算 (141) 7.1. 建设项目总投资概算 (141) 7.2. 建设项目中安全设施投资概算和分类投资概算 (141) 7.3. 概算比例 (144) 8. 结论和建议 (146) 8.1. 结论 (146) 8.2. 建议 (147) 9. 附件 (150) 9.1. 附图 (150) 9.2. 附表 (150) 9.3. 建设项目所在地安全条件的分析情况 (150) 9.4. 风险程度的定性、定量分析情况 (152) 9.5. 建设项目选用的技术、工艺安全性的分析过程 (158)
摘 要 本设计中介绍聚乙烯的用途、聚乙烯的发展前景、工业生产所采用的最新技术、所采用的设备等内容。主要研究低密度聚乙烯的合成方法、工艺条件，并对其反应前后物料进行了计算。 关键词 聚乙烯 高压聚合 聚合物 前 言 聚乙烯结构: 22222222............CH CH CH CH CH CH CH CH =+=+----简称PE ，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的2CH --单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(22CH CH =)的加成聚合而成的。 在工业上，也包括乙烯与少量 α－烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.91～0.96g ／3cm ）的产物。高密度聚乙烯(HDPE),密度0.945~0.96克/立方厘米，熔点125~137摄氏度。 聚乙烯（PE ）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE ）、线型低密度聚乙烯（LLDPE ）、高密度聚乙烯（HDPE ）及一些具有特殊性能的产品。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩具、家电等行业。合剂的首选材料。 高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F 低温度下均如此。各种等级HDPE 的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE 品级；在性能上达到最佳的平衡。 聚合实施方法： 淤浆法、溶液法 、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量 生产方法：高压法、低压法、中压法 高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。
聚乙烯的特点及其生产工艺 (2009-06-21 07:06:57) 标签：hdpe燕山石化公司线型聚乙烯分子量分布美国杂谈分类：塑料研究 英文名称:Polyethylene 比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6% 成型温度：140-220℃ 干燥条件： 物料性能耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨. 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件. 成型性能 1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形. 2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统. 3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤. 4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模. 5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂. B.聚乙烯是乙烯最重要的下游产品 聚乙烯(PE)占世界聚烯烃消费量的70%，占总的热塑性通用塑料消费量的44%，消费了世界乙烯产量的52%。聚乙烯基本分为三大类，即高压低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）。 薄膜是其主要加工产品，其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其它各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、农业和交通等部门。与世界
按密度的不同，常见有低密度、高密度、线型低密度和超低密度聚乙烯等类型。按相对分子质量的不同，常见有中等相对分子质量(5~25万，工业上常见，通用产品使用)、高相对分子质量(50万左右)、超高相对分子质量100~150万)，超低相对分子质量（1万左右，主要用作塑料成型的润滑剂、分散剂）等。 (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
PVC的生产工艺 聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。 有悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法，以悬浮聚合法为主，约占PVC总产量的80％左右。 单体的来源：乙烯法、石油法和电石法。 我国的方法：主要还是电石法。 树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。 （1）悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物，如过氧化二碳酸二异丙酯过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。 （2）乳液聚合法最早的工业生产PVC的一种方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于水相中而成乳液状，以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，还可以采用“氧化-还原”引发体系，聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂，十二烷基硫醇作调节剂，碳酸氢钠作缓冲剂的。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状，乳液粒径0.05～2μm，可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短，较易控制，得到的树脂分子量高，聚合度较均匀，适用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸渍制品。 （3）本体聚合法聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h，生成种子粒子，这时转化率达8％～10％，然后流入第二段聚合釜中，补加与预聚物等量的单体，继续聚合。待转化率达85％～90％，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单，产品质量好，生产成本也较低。 PVC发明小故事 一些德国企业认为乙炔气是一个很大的市场，就投资制造了大量的乙炔气。可就在大量的乙炔被生产出来时，新型发电机被发明了。随之而来的是电价的大幅度下降，从此再没有人用乙炔气灯了。这样一来，大量的乙炔气就没用了。PVC的发明过程很有意思。这要