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年代開始(shi)引進兩套(tao)高壓聚乙(yi)烯生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線，一套(tao)采(cai)用(yong)高壓釜(fu)式(shi)法，雙(shuang)釜(fu)串聯(lian)；另一套(tao)采(cai)用(yong)高壓管式(shi)法生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高壓聚乙(yi)烯。隨后又引進了齊(qi)格勒催化劑(ji)法等生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)低壓聚乙(yi)烯。
二(er)、典型聚(ju)乙烯裝置的工藝及特點
聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)有高(gao)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、中(zhong)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三種(zhong)。高(gao)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)低(di)(di)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。由于(yu)(yu)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開發(fa)得早，用這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)至今仍占據了(le)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)產(chan)(chan)(chan)品市場(chang)的很大(da)比(bi)例(li)。但隨著生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術和催化劑(ji)的不斷改進，各種(zhong)低(di)(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝發(fa)展很快。低(di)(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)又分(fen)為淤漿(jiang)(jiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和氣相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。淤漿(jiang)(jiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)主要用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)，而溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和氣相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)除了(le)可(ke)以(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)外(wai)，加人共(gong)聚(ju)(ju)單體(ti)，改變控(kong)制條件后，還可(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)中(zhong)、低(di)(di)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。
圖2.15和圖2.16所示的(de)是(shi)典型(xing)聚乙(yi)烯裝置的(de)工藝流程示意圖。
我國目前較多采用(yong)齊格勒(le)催化劑淤漿法生產(chan)聚(ju)乙烯。某項目高密度聚(ju)乙烯裝置(zhi)工(gong)藝，大(da)致(zhi)可分為五個(ge)部分，即壓縮系統(tong)、聚(ju)合(he)系統(tong)、分離和造粒系統(tong)、混合(he)和加工(gong)系統(tong)、包裝系統(tong)。
1. 壓縮系(xi)統該系(xi)統
包括原(yuan)料儲存、原(yuan)料凈(jing)化、一(yi)次(ci)壓(ya)縮和二次(ci)壓(ya)縮等(deng)部分。來自界(jie)區外(wai)的原(yuan)料，包括乙烯(xi)、1-丁(ding)烯(xi)、異丁(ding)烷和氫氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)等(deng)在精(jing)制后進入(ru)(ru)一(yi)級壓(ya)縮機升壓(ya)，與循環乙烯(xi)混合(he)后再進入(ru)(ru)二級壓(ya)縮機壓(ya)縮。再經換熱(re)器換熱(re)，送(song)入(ru)(ru)反應系統進行(xing)聚合(he)。
2. 聚合系統
反(fan)(fan)應(ying)(ying)器是工藝的(de)核心部分(fen)，由兩(liang)臺(tai)雙(shuang)環(huan)管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器組(zu)成，兩(liang)臺(tai)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器串(chuan)聯運行(xing)。聚(ju)合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)在以異丁(ding)烷為稀釋(shi)劑(ji)的(de)淤漿中(zhong)進(jin)行(xing)，經(jing)活(huo)化(hua)的(de)鉻系催化(hua)劑(ji)和(he)(he)其他化(hua)學品以液相注入反(fan)(fan)應(ying)(ying)器，某些專利工藝的(de)生(sheng)(sheng)產過程中(zhong)還需注入氫氣(qi)。乙(yi)烯和(he)(he)共聚(ju)單(dan)體在環(huan)管(guan)中(zhong)聚(ju)合(he)生(sheng)(sheng)成粉料，軸流(liu)泵(beng)使(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)的(de)淤漿高速(su)循環(huan)。聚(ju)合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)的(de)熱量由夾套冷(leng)卻水帶(dai)走。夾套冷(leng)卻水為閉路循環(huan)，可控制反(fan)(fan)應(ying)(ying)溫度。當需要生(sheng)(sheng)產雙(shuang)峰(feng)產品時，通過中(zhong)間處理單(dan)元來(lai)創造不同(tong)的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)條件，以生(sheng)(sheng)成不同(tong)性能分(fen)布的(de)聚(ju)乙(yi)烯產品。反(fan)(fan)應(ying)(ying)后的(de)物料冷(leng)卻后送(song)往高壓(ya)分(fen)離(li)器進(jin)行(xing)分(fen)離(li)。
3. 分(fen)離和造粒系統
從反應(ying)器出來的(de)淤漿在高壓(ya)(ya)(ya)分離器中(zhong)分離出未聚合(he)的(de)乙烯(xi)，然后送(song)入(ru)(ru)低(di)壓(ya)(ya)(ya)分離器進(jin)一步使未聚合(he)的(de)乙烯(xi)與聚合(he)物進(jin)行(xing)分離。剩下的(de)聚合(he)物經(jing)濃縮提濃并(bing)加(jia)熱(re)后在高壓(ya)(ya)(ya)閃蒸(zheng)罐脫(tuo)除絕(jue)大部分的(de)稀釋劑。底部粉料送(song)低(di)壓(ya)(ya)(ya)閃蒸(zheng)罐進(jin)一步脫(tuo)除微量稀釋劑，脫(tuo)氣(qi)后的(de)粉料借(jie)助重力(li)經(jing)質量流量計計量后進(jin)入(ru)(ru)螺(luo)桿輸送(song)機(ji)。同時(shi)，將(jiang)添加(jia)劑按配比均勻地加(jia)入(ru)(ru)螺(luo)桿輸送(song)機(ji)中(zhong)。螺(luo)桿輸送(song)機(ji)將(jiang)粉料及添加(jia)劑輸送(song)到擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)造粒(li)機(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)造粒(li)。
4. 混合和加工系統
為改善產品(pin)的(de)濁度和成膜性，從(cong)擠(ji)(ji)壓機出來的(de)粒(li)(li)料(liao)(liao)經脫水、干燥后(hou)，風送(song)至摻混(hun)料(liao)(liao)倉，粒(li)(li)料(liao)(liao)在摻混(hun)料(liao)(liao)倉中混(hun)合(he)均(jun)化，再送(song)至均(jun)化擠(ji)(ji)壓機進行二次擠(ji)(ji)壓造粒(li)(li)。粒(li)(li)料(liao)(liao)經風送(song)系統送(song)往(wang)成品(pin)儲(chu)槽。
5. 包裝系統
成品(pin)粒料(liao)經(jing)風送至包裝(zhuang)料(liao)斗，經(jing)粉末(mo)捕集與除鐵(tie)器后送至自動(dong)包裝(zhuang)機稱量包裝(zhuang)，然后送至產品(pin)倉庫。
三(san)、介質特點
聚(ju)乙(yi)烯(xi)的生產(chan)工藝條件比較緩和，即主系統的操作(zuo)壓(ya)力和溫度都不是很高(gao)，而且主工藝物(wu)料（如乙(yi)烯(xi)和聚(ju)乙(yi)烯(xi)）也沒有較強的腐蝕(shi)性和毒性。
四、乙烯(xi)裂解裝(zhuang)置的配(pei)管(guan)設(she)計
主要是對裂解爐(lu)、塔、換熱器、罐(guan)、泵、壓縮機等設備的(de)配管設計。
