一、裝置(zhi)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。
我國從20世紀70年代開始引(yin)(yin)進(jin)兩套高壓(ya)聚(ju)乙烯(xi)生產線，一套采用高壓(ya)釜式法，雙釜串(chuan)聯；另一套采用高壓(ya)管式法生產高壓(ya)聚(ju)乙烯(xi)。隨后(hou)又引(yin)(yin)進(jin)了齊(qi)格勒(le)催化劑法等生產低(di)壓(ya)聚(ju)乙烯(xi)。
二、典型聚乙烯裝置的工藝及特點(dian)
聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯的生產(chan)(chan)(chan)有高壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)、中壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)三種。高壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)生產(chan)(chan)(chan)低(di)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯。由于這種方法(fa)(fa)(fa)(fa)開發得(de)早，用這種方法(fa)(fa)(fa)(fa)生產(chan)(chan)(chan)的聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯至今仍占據了聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯產(chan)(chan)(chan)品市場的很大比例。但隨著生產(chan)(chan)(chan)技術和(he)催(cui)化劑的不斷改進(jin)，各種低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)生產(chan)(chan)(chan)工藝發展(zhan)很快。低(di)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)又分為(wei)淤(yu)漿法(fa)(fa)(fa)(fa)、溶液(ye)法(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)氣相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)。淤(yu)漿法(fa)(fa)(fa)(fa)主要用于生產(chan)(chan)(chan)高密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯，而溶液(ye)法(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)氣相(xiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)除了可以生產(chan)(chan)(chan)高密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯外(wai)，加人共(gong)聚(ju)(ju)單體，改變控制條(tiao)件后(hou)，還(huan)可生產(chan)(chan)(chan)中、低(di)密(mi)(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)烯。
圖2.15和圖2.16所(suo)示的是典(dian)型聚乙烯(xi)裝置的工藝流(liu)程示意圖。
我國目(mu)前較(jiao)多采用齊格勒(le)催化劑淤漿法生(sheng)產(chan)聚(ju)乙(yi)烯。某項目(mu)高密度(du)聚(ju)乙(yi)烯裝置工藝，大致(zhi)可分為五個部(bu)分，即壓縮(suo)系(xi)統(tong)、聚(ju)合(he)系(xi)統(tong)、分離和(he)造(zao)粒系(xi)統(tong)、混合(he)和(he)加工系(xi)統(tong)、包裝系(xi)統(tong)。
1. 壓縮(suo)系統該系統
包(bao)括(kuo)原料(liao)儲存、原料(liao)凈化(hua)、一次(ci)(ci)壓縮和二次(ci)(ci)壓縮等部分。來自界區外的原料(liao)，包(bao)括(kuo)乙烯(xi)、1-丁烯(xi)、異丁烷和氫氣(qi)、氮氣(qi)等在(zai)精制后進(jin)入(ru)一級壓縮機(ji)升壓，與循環乙烯(xi)混合(he)后再(zai)進(jin)入(ru)二級壓縮機(ji)壓縮。再(zai)經換熱器換熱，送(song)入(ru)反應系統進(jin)行聚合(he)。
2. 聚合系統
反(fan)(fan)應器(qi)是工藝的(de)(de)核心部(bu)分(fen)，由兩(liang)臺雙環管反(fan)(fan)應器(qi)組成，兩(liang)臺反(fan)(fan)應器(qi)串聯運行(xing)。聚(ju)(ju)(ju)合(he)反(fan)(fan)應在以(yi)異丁烷為稀(xi)釋(shi)劑(ji)的(de)(de)淤(yu)漿中(zhong)(zhong)進行(xing)，經活化的(de)(de)鉻系催化劑(ji)和(he)其他(ta)化學(xue)品(pin)以(yi)液(ye)相注入反(fan)(fan)應器(qi)，某些專(zhuan)利工藝的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)還需注入氫氣。乙(yi)烯和(he)共聚(ju)(ju)(ju)單(dan)體在環管中(zhong)(zhong)聚(ju)(ju)(ju)合(he)生(sheng)(sheng)成粉料，軸(zhou)流(liu)泵使反(fan)(fan)應器(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)淤(yu)漿高速(su)循環。聚(ju)(ju)(ju)合(he)反(fan)(fan)應產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱(re)量由夾套(tao)冷卻(que)水帶走。夾套(tao)冷卻(que)水為閉路循環，可控(kong)制反(fan)(fan)應溫度。當(dang)需要生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)雙峰(feng)產(chan)(chan)品(pin)時，通過(guo)中(zhong)(zhong)間處理單(dan)元來創造(zao)不同的(de)(de)反(fan)(fan)應條(tiao)件，以(yi)生(sheng)(sheng)成不同性能分(fen)布的(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)乙(yi)烯產(chan)(chan)品(pin)。反(fan)(fan)應后的(de)(de)物(wu)料冷卻(que)后送往高壓分(fen)離器(qi)進行(xing)分(fen)離。
3. 分離(li)和造粒系統
從反應器出(chu)來(lai)的淤漿在高(gao)壓(ya)分(fen)離器中(zhong)分(fen)離出(chu)未聚合(he)的乙烯，然后(hou)送入低壓(ya)分(fen)離器進(jin)一步使未聚合(he)的乙烯與聚合(he)物(wu)進(jin)行(xing)分(fen)離。剩下的聚合(he)物(wu)經(jing)濃縮提濃并加(jia)熱后(hou)在高(gao)壓(ya)閃蒸(zheng)(zheng)罐脫除絕大(da)部分(fen)的稀釋劑。底(di)部粉料(liao)送低壓(ya)閃蒸(zheng)(zheng)罐進(jin)一步脫除微(wei)量稀釋劑，脫氣后(hou)的粉料(liao)借助重力經(jing)質量流量計計量后(hou)進(jin)入螺桿輸送機(ji)(ji)。同(tong)時，將(jiang)添加(jia)劑按(an)配比均勻地加(jia)入螺桿輸送機(ji)(ji)中(zhong)。螺桿輸送機(ji)(ji)將(jiang)粉料(liao)及添加(jia)劑輸送到(dao)擠(ji)壓(ya)造(zao)(zao)粒機(ji)(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)造(zao)(zao)粒。
4. 混合和(he)加工系統
為改(gai)善產品的濁度和成膜性，從擠壓(ya)機出(chu)來的粒(li)料(liao)經脫水、干燥后，風送(song)至(zhi)摻混料(liao)倉，粒(li)料(liao)在摻混料(liao)倉中混合均化(hua)(hua)，再(zai)送(song)至(zhi)均化(hua)(hua)擠壓(ya)機進行(xing)二次擠壓(ya)造粒(li)。粒(li)料(liao)經風送(song)系(xi)統(tong)送(song)往成品儲槽。
5. 包裝系統
成品粒(li)料經(jing)風送至(zhi)包裝(zhuang)料斗，經(jing)粉(fen)末(mo)捕(bu)集與(yu)除鐵器(qi)后(hou)送至(zhi)自動包裝(zhuang)機稱量包裝(zhuang)，然(ran)后(hou)送至(zhi)產品倉庫。
三、介質(zhi)特點
聚(ju)乙烯的生(sheng)產工藝(yi)條件比較緩和(he)，即主系統的操(cao)作壓力(li)和(he)溫度都不是很高，而且主工藝(yi)物料（如乙烯和(he)聚(ju)乙烯）也沒(mei)有(you)較強的腐蝕性和(he)毒性。
四(si)、乙烯裂解裝(zhuang)置(zhi)的配管(guan)設計
主要是(shi)對裂(lie)解爐、塔、換熱器、罐、泵、壓縮機等設(she)備的配管設(she)計(ji)。
