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。
我國從20世(shi)紀70年代開始引進兩套高(gao)壓(ya)(ya)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)生產(chan)線，一套采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)(ya)釜式(shi)法，雙釜串(chuan)聯；另一套采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)(ya)管(guan)式(shi)法生產(chan)高(gao)壓(ya)(ya)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。隨后又引進了齊格勒催化(hua)劑法等生產(chan)低(di)壓(ya)(ya)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)。
二、典型聚乙烯(xi)裝(zhuang)置的工藝及特點
聚(ju)乙(yi)烯(xi)的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)有(you)高(gao)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、中壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三(san)種(zhong)(zhong)。高(gao)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)低(di)密(mi)度聚(ju)乙(yi)烯(xi)。由于這種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開發(fa)得早，用(yong)這種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的聚(ju)乙(yi)烯(xi)至今仍占據了(le)聚(ju)乙(yi)烯(xi)產(chan)(chan)(chan)品市場的很(hen)大比(bi)例。但隨著(zhu)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術和催化(hua)劑(ji)的不(bu)斷改進，各(ge)種(zhong)(zhong)低(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝發(fa)展很(hen)快。低(di)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)又分為淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和氣(qi)相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)主要用(yong)于生(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密(mi)度聚(ju)乙(yi)烯(xi)，而溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和氣(qi)相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)除了(le)可(ke)以(yi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)密(mi)度聚(ju)乙(yi)烯(xi)外，加人共(gong)聚(ju)單(dan)體(ti)，改變控制條件后，還(huan)可(ke)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)中、低(di)密(mi)度聚(ju)乙(yi)烯(xi)。
圖(tu)2.15和圖(tu)2.16所(suo)示的是(shi)典(dian)型聚乙烯裝置的工(gong)藝流程示意圖(tu)。
我國(guo)目(mu)前較多(duo)采用齊格勒催化劑(ji)淤漿(jiang)法(fa)生產聚乙(yi)烯(xi)。某項(xiang)目(mu)高密(mi)度聚乙(yi)烯(xi)裝(zhuang)置工(gong)藝，大致(zhi)可分為(wei)五個部分，即壓縮(suo)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、聚合系(xi)(xi)統(tong)(tong)、分離和造粒(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、混合和加工(gong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、包裝(zhuang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。
1. 壓縮系統(tong)該系統(tong)
包括(kuo)(kuo)原料(liao)(liao)(liao)儲存、原料(liao)(liao)(liao)凈化(hua)、一次(ci)壓(ya)縮(suo)和(he)(he)二(er)次(ci)壓(ya)縮(suo)等部分。來自界區(qu)外(wai)的(de)原料(liao)(liao)(liao)，包括(kuo)(kuo)乙烯(xi)(xi)、1-丁烯(xi)(xi)、異(yi)丁烷(wan)和(he)(he)氫(qing)氣(qi)、氮氣(qi)等在精(jing)制(zhi)后進入一級壓(ya)縮(suo)機升壓(ya)，與循環乙烯(xi)(xi)混合(he)后再進入二(er)級壓(ya)縮(suo)機壓(ya)縮(suo)。再經換(huan)熱器換(huan)熱，送入反應(ying)系統進行聚合(he)。
2. 聚合系統
反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)是(shi)工藝的(de)(de)(de)核心部分(fen)，由兩臺雙(shuang)環管(guan)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)組(zu)成，兩臺反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)串聯運行。聚(ju)合(he)反(fan)應(ying)(ying)(ying)在以(yi)異(yi)丁(ding)烷(wan)為稀釋(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)淤漿中(zhong)(zhong)進行，經活化的(de)(de)(de)鉻系催化劑(ji)和其他化學品以(yi)液相注入(ru)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)，某些專(zhuan)利工藝的(de)(de)(de)生產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)還需注入(ru)氫氣。乙烯和共聚(ju)單體在環管(guan)中(zhong)(zhong)聚(ju)合(he)生成粉料，軸流泵使(shi)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)淤漿高速循環。聚(ju)合(he)反(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生的(de)(de)(de)熱量由夾(jia)套冷卻水帶(dai)走。夾(jia)套冷卻水為閉路循環，可控制反(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。當需要(yao)生產(chan)雙(shuang)峰產(chan)品時，通(tong)過(guo)中(zhong)(zhong)間處理單元來創(chuang)造不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)條件，以(yi)生成不同(tong)(tong)性能分(fen)布的(de)(de)(de)聚(ju)乙烯產(chan)品。反(fan)應(ying)(ying)(ying)后的(de)(de)(de)物料冷卻后送往高壓分(fen)離(li)器(qi)(qi)進行分(fen)離(li)。
3. 分離和造粒系統
從反應器出來的(de)淤漿在高(gao)壓分(fen)離(li)器中分(fen)離(li)出未聚(ju)(ju)合(he)(he)的(de)乙烯(xi)，然后(hou)(hou)送(song)入低壓分(fen)離(li)器進一(yi)步使未聚(ju)(ju)合(he)(he)的(de)乙烯(xi)與聚(ju)(ju)合(he)(he)物(wu)進行分(fen)離(li)。剩(sheng)下的(de)聚(ju)(ju)合(he)(he)物(wu)經濃縮提濃并加(jia)(jia)熱后(hou)(hou)在高(gao)壓閃蒸罐脫除絕大部分(fen)的(de)稀釋劑(ji)(ji)。底部粉(fen)料送(song)低壓閃蒸罐進一(yi)步脫除微量(liang)(liang)稀釋劑(ji)(ji)，脫氣后(hou)(hou)的(de)粉(fen)料借助重力經質(zhi)量(liang)(liang)流量(liang)(liang)計(ji)計(ji)量(liang)(liang)后(hou)(hou)進入螺桿輸(shu)(shu)送(song)機(ji)。同時，將添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)按配比均(jun)勻地(di)加(jia)(jia)入螺桿輸(shu)(shu)送(song)機(ji)中。螺桿輸(shu)(shu)送(song)機(ji)將粉(fen)料及添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)輸(shu)(shu)送(song)到擠壓造粒機(ji)中進行造粒。
4. 混合和加(jia)工系統
為改善產品的(de)濁度和成膜性，從擠(ji)壓機(ji)出來的(de)粒(li)料(liao)(liao)經(jing)脫水、干(gan)燥后，風送(song)(song)至摻混料(liao)(liao)倉，粒(li)料(liao)(liao)在摻混料(liao)(liao)倉中(zhong)混合均化(hua)，再送(song)(song)至均化(hua)擠(ji)壓機(ji)進行二(er)次擠(ji)壓造(zao)粒(li)。粒(li)料(liao)(liao)經(jing)風送(song)(song)系統(tong)送(song)(song)往成品儲槽。
5. 包裝系統
成品(pin)粒料經風送至(zhi)包裝(zhuang)料斗，經粉(fen)末捕集與除鐵器后送至(zhi)自動包裝(zhuang)機稱量(liang)包裝(zhuang)，然后送至(zhi)產品(pin)倉庫。
三、介(jie)質特點
聚乙烯的(de)(de)生產(chan)工藝條(tiao)件(jian)比較緩和(he)，即主系統的(de)(de)操(cao)作壓力和(he)溫度都不是很高，而且主工藝物料（如乙烯和(he)聚乙烯）也沒有較強的(de)(de)腐蝕性(xing)和(he)毒性(xing)。
四(si)、乙烯裂解裝置的配(pei)管(guan)設(she)計(ji)
主要是對裂解爐(lu)、塔、換熱(re)器、罐(guan)、泵(beng)、壓(ya)縮機等設備的配管設計。
