利用高密度聚乙烯装置生产线型低密度聚乙烯

赵炳阳（大庆石化公司塑料厂，黑龙江 大庆 163714）

很早以前利用高密度聚乙烯装置来生产线型低密度聚乙烯的塑料生产方式已经得到应用,但随着能源价格不断上升,这种利用低压法来生产低密度聚乙烯的生产工艺受到越来越多生产商的关注。与传统的高压低密度聚乙烯工艺比较,低压法生产低密度聚乙烯的生产工艺所具有的操作压力和温度都要低得多,可以有效降低成本费用。

1 低密度聚乙烯的基本介绍

低密度聚乙烯（LDPE）通常是以乙烯为单体，在98.0-294MPa的高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂，经聚合所得的聚合物。

线性低密度聚乙烯（LLDPE），是乙烯与少量高级α-烯烃在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，LLDPE产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒,与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。

LLDPE用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了LDPE。目前LLDPE几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。

2 低压法LDPE技术的基本特征

2.1 工艺特点

2.1.1 聚合的条件有所降低:气压:由2000-3400下降到7-20;温度:又300摄氏度下降到100摄氏度以下。

2.1.2 生产工艺自动化的视线提高了生产效率,适用于大量的生产。

2.1.3 工艺流程从繁杂到简单,生产设备得到简化,不需要进行造粒干燥、高压分离等等,也不需要深冷设备。

2.1.4 扩大了生产产品的范围,密度在0.9-0.94,对于宽分子量分布的聚乙烯产品可以用来吹塑,因为其熔体指数比较低;对于狭分子量分部的聚乙烯而言,可以用来注射成型。

2.1.5 能源消耗大大得到降低,投资成本以及费用都得到大幅度的减少。该项技术不仅具有先进性,而且经济成本比较低,产品价格具有比较优势。

2.2 催化系统

低压法LDPE的催化系统的载体是硅胶,然后把铬、钛、氟等在载体上沉析,从而形成了催化系统。当乙烯等原材料在硫化床的作用下,随着不同的条件而生产出乙烯共聚物,该产物的密度在0.9-0.94之间,熔体指数在2.0以上,含有一定的正己烷萃取物成分以及其他金属催化剂的残余物。

首先在共聚物的密度方面,主要是由乙烯和其他的共聚单体之间的比例而决定的,如果没有加入任何的共聚单体,那么所生产出来的产品是密度大于0.95的乙烯均聚物,当加入一定的共聚单体的时候,所生产出来的线性聚合物其密度会有所降低,另一方面温度越高,产品的密度也会随之而增大。

其次,共聚物的熔体指数方面,其相关的因素包括了聚合的温度、聚合物的密度、催化剂中的钛金属的含量等。聚合物的温度越高,熔体指数越高;聚合物的密度越低,熔体指数越高;催化剂中所含有的钛金属越多,熔体指数也是越高。而当催化剂所含有的氟含量越多的时候,共聚单体发生共聚的速度越快,但是也降低了聚合物的熔体指数。铬主要是对催化剂的产率产生着决定性的影响。

再者,载体方面,选择了硅胶作为催化剂的载体,通常所使用的硅胶的规格是:比表面:每克300平方米,孔径为200A,平均力度为70微米。

2.3 聚合工艺

低压法LDPE所需要的设备是硫化床反应器,原材料主要是乙烯,不能混和其他的杂质,例如一氧化塔、氧、水等等,所加入的共聚单体式1克-1.5克分子%。在进行聚合反应的过程中,所使用的链转移剂是氢气,平均每单位(克)分子乙烯所需要的氢气是0.001-10克分子。操作温度比烧结的温度要低,如果制造的产品密度在0.9-0.92之间,那么温度控制应在75-95摄氏度之间;如果制造的产品密度在0.92-0.94摄氏度之间,那么应当控制温度位于85-100摄氏度之间。操作压力应当控制位于10.4-24.5之间,如此的高压条件下,有利于热传导与聚合反应。

流化床反应器的装置包括了两个区:反应区2、减速区3,分布板6的主要作用是确保流态化正常的进行,该分布板的组成成分包括了金属钠、多孔板、泡罩板等等。原料以及循环气体首先经过管路5,在分布板6的帮助下,维持着聚合物流态化生产的进行。催化剂从储槽从分布板6的上方按照所需要的流量进入流化反应器。其具体的注入点在流化床壁的四分之一到四分之三之间,催化剂注入的过程是低压法LDPE工艺的的特点之一。在催化剂注入的时候注意不要过于集中,否则可能引起流化床出现局部过热的现象,从而对于活性中心的形成产生一定的影响,也影响了流化床反应的进行。

3 结语

低压法LDPE生产工艺技术在塑料生产行业具有先进性以及经济性的比较优势,目前我国已经引进了高密度聚乙烯的专利,可以达到年产14万吨的生产目标,只需要通过新的催化剂的使用,以及加上其他的单体共聚物,就可以生产LDPE。

[1]黄树新.低密度聚乙烯熔体挤出胀大的实验和数值模拟预测[J].上海交通大学学报，2003(04).

[2]美国开发出新型交联低密度聚乙烯[J].塑料科技，2008(08).

[3]袁文.低密度聚乙烯对聚苯醚合金性能的影响[J].塑料工业，2008(09).