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世紀(ji)70年代開(kai)始引(yin)進兩(liang)套高(gao)壓聚乙烯(xi)生產(chan)(chan)線，一(yi)套采(cai)用高(gao)壓釜式法(fa)，雙(shuang)釜串聯；另一(yi)套采(cai)用高(gao)壓管式法(fa)生產(chan)(chan)高(gao)壓聚乙烯(xi)。隨后又引(yin)進了齊格勒催化劑法(fa)等(deng)生產(chan)(chan)低壓聚乙烯(xi)。
二、典型(xing)聚(ju)乙烯裝置的工(gong)藝及特點
聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)的生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)有高壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、中壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)三種(zhong)(zhong)。高壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)低(di)(di)密(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)。由(you)于這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開發得早，用這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)至今仍占據了聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)產(chan)(chan)品市(shi)場的很大比例。但隨著(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術和(he)催化劑的不斷(duan)改進，各種(zhong)(zhong)低(di)(di)壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝發展(zhan)很快(kuai)。低(di)(di)壓法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)又(you)分為淤漿法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)氣相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。淤漿法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)主要(yao)用于生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高密(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)，而溶液法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)氣相法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)除了可(ke)以生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高密(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)外，加人共(gong)聚(ju)(ju)單體，改變控制條(tiao)件后，還可(ke)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中、低(di)(di)密(mi)度聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)。
圖2.15和圖2.16所示(shi)(shi)的(de)是典型聚乙烯(xi)裝置的(de)工藝流程示(shi)(shi)意圖。
我國目前較多采用齊(qi)格(ge)勒催化劑(ji)淤漿(jiang)法生產聚乙烯(xi)。某項(xiang)目高密(mi)度聚乙烯(xi)裝置工藝(yi)，大致可分(fen)為(wei)五個部(bu)分(fen)，即壓縮系統(tong)(tong)、聚合系統(tong)(tong)、分(fen)離(li)和造粒系統(tong)(tong)、混合和加工系統(tong)(tong)、包裝系統(tong)(tong)。
1. 壓縮系(xi)統該系(xi)統
包括(kuo)原(yuan)(yuan)料儲(chu)存、原(yuan)(yuan)料凈化、一次壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)和二次壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)等部分。來自界區(qu)外的原(yuan)(yuan)料，包括(kuo)乙(yi)烯(xi)、1-丁(ding)烯(xi)、異丁(ding)烷和氫氣、氮氣等在精制(zhi)后進入一級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)升壓(ya)(ya)(ya)，與(yu)循環乙(yi)烯(xi)混(hun)合后再(zai)(zai)進入二級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)。再(zai)(zai)經換熱器換熱，送入反應系統進行聚合。
2. 聚合系統
反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)是(shi)工藝(yi)的(de)核心部分(fen)，由兩(liang)臺(tai)雙環管反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)組(zu)成，兩(liang)臺(tai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)串聯運行。聚(ju)(ju)合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)在以異丁烷為稀釋劑的(de)淤漿中進行，經活化的(de)鉻(ge)系催化劑和其(qi)他化學(xue)品以液相注(zhu)(zhu)入反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)，某些專利工藝(yi)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)過程中還(huan)需注(zhu)(zhu)入氫氣(qi)。乙(yi)(yi)烯(xi)和共聚(ju)(ju)單(dan)體在環管中聚(ju)(ju)合(he)生(sheng)成粉(fen)料，軸流泵使反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)中的(de)淤漿高(gao)速循(xun)環。聚(ju)(ju)合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)熱量(liang)由夾(jia)套冷(leng)卻(que)水(shui)帶(dai)走。夾(jia)套冷(leng)卻(que)水(shui)為閉路循(xun)環，可控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)溫度(du)。當(dang)需要(yao)生(sheng)產(chan)(chan)雙峰(feng)產(chan)(chan)品時，通過中間處理單(dan)元(yuan)來創(chuang)造不同的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)條(tiao)件(jian)，以生(sheng)成不同性能(neng)分(fen)布的(de)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)產(chan)(chan)品。反(fan)(fan)(fan)應(ying)后的(de)物料冷(leng)卻(que)后送往高(gao)壓分(fen)離(li)器(qi)進行分(fen)離(li)。
3. 分離(li)和造(zao)粒系統
從反應(ying)器出(chu)來(lai)的(de)淤漿在(zai)高壓分(fen)離(li)(li)器中分(fen)離(li)(li)出(chu)未(wei)聚合(he)的(de)乙烯，然(ran)后送(song)(song)入(ru)低壓分(fen)離(li)(li)器進(jin)一(yi)(yi)步(bu)使未(wei)聚合(he)的(de)乙烯與聚合(he)物進(jin)行分(fen)離(li)(li)。剩下的(de)聚合(he)物經(jing)濃縮提濃并(bing)加(jia)熱后在(zai)高壓閃蒸(zheng)罐脫除(chu)絕大部分(fen)的(de)稀釋劑。底部粉(fen)料送(song)(song)低壓閃蒸(zheng)罐進(jin)一(yi)(yi)步(bu)脫除(chu)微量(liang)稀釋劑，脫氣后的(de)粉(fen)料借助重(zhong)力經(jing)質(zhi)量(liang)流量(liang)計計量(liang)后進(jin)入(ru)螺桿輸(shu)(shu)送(song)(song)機。同時，將添加(jia)劑按配比均勻地(di)加(jia)入(ru)螺桿輸(shu)(shu)送(song)(song)機中。螺桿輸(shu)(shu)送(song)(song)機將粉(fen)料及添加(jia)劑輸(shu)(shu)送(song)(song)到擠(ji)壓造粒(li)機中進(jin)行造粒(li)。
4. 混合和加工(gong)系統
為改(gai)善產(chan)品的濁度和成膜性(xing)，從擠壓(ya)機出來的粒料經脫水、干燥(zao)后，風送(song)至摻混(hun)料倉，粒料在摻混(hun)料倉中混(hun)合均化，再送(song)至均化擠壓(ya)機進行二次擠壓(ya)造(zao)粒。粒料經風送(song)系統送(song)往成品儲槽。
5. 包裝系統(tong)
成品(pin)粒料(liao)經(jing)風送(song)至(zhi)包(bao)裝(zhuang)料(liao)斗(dou)，經(jing)粉末(mo)捕集與除鐵(tie)器后(hou)(hou)送(song)至(zhi)自(zi)動包(bao)裝(zhuang)機(ji)稱量包(bao)裝(zhuang)，然后(hou)(hou)送(song)至(zhi)產(chan)品(pin)倉(cang)庫(ku)。
三、介質(zhi)特點(dian)
聚乙烯的生產(chan)工(gong)藝(yi)條件(jian)比較緩和(he)(he)，即主(zhu)系統的操作壓力和(he)(he)溫度都不是(shi)很高(gao)，而且(qie)主(zhu)工(gong)藝(yi)物料（如乙烯和(he)(he)聚乙烯）也沒有較強(qiang)的腐蝕性和(he)(he)毒(du)性。
四、乙烯裂解(jie)裝置的(de)配管設計(ji)
主要(yao)是對(dui)裂解爐、塔、換熱器、罐、泵、壓縮機(ji)等設備的配管設計。
