关于高压低密度聚乙烯生产过程的模拟分析

张晓平

摘 要：随着我国社会经济持续发展，化工产业也得到了较好发展空间，其中高压低密度聚乙烯作为关键聚乙烯产品，具有良好的市场应用前景，本文将从材料特性与用途出发，分析其生产过程中操作原理、使用方法、生产工艺等流程。为实现我国相关产业的发展提供理论支持。

关键词：高压低密度；聚乙烯；生产模拟

引言：据统计，高压低密度聚乙烯是当前全球范围内，需求量最高、应用范围最广、销售量最大的塑料产品之一，由于材料分子含有多种长支链所以能够适用于多种热塑成型产业的加工，所以具有很强的通用性，目前其多用于农用薄膜制作、注塑、收缩膜等行业，研究其生产工艺与过程具有较好的现实意义。

一、高压低密度聚乙烯生产概述

低密度聚乙通常也被称之为高压聚乙烯，简称LDPE，这种材料单体是聚合级乙烯在压力达到 400 MPa，温度达到200-350 ℃后，产生的一种聚合反应，最终制作出一种高韌性、高弹性、半透明的化工聚合物，LDPE密度一般为0.92-0.955 g/cm之间，全球范围内都有广泛应用。LDPE多使用在挤出、涂抹覆盖、注塑、薄膜、高透明膜以及收缩膜等相关行业当中。 低密度聚乙烯通常情况下会采取高压法进行生产，依照反应器的种类可大概分为两种即：管式法以及釜式法。上述两种类型从生产流程来看大致相同，一般情况下可以视为五个系统环节：压缩乙烯、利用引发剂进行配制、注入系统、聚合反应、聚合物分离系统、造粒以及后期处理系统。 除此之外，乙烯还能够与其他多种极性单体协同产生出共聚物，例如：醋酸乙烯。而且醋酸乙烯的—乙烯共聚物也是一种应用频率较多的材料。例如：EVA 乳液、树脂等等。在实际操作过程中只需要使用高压聚合工艺，并在其装置里添加一部分辅助设备，通过加工改造就能够生产出可使用的EVA 树脂[1]。

二、高压低密度聚乙烯生产过程模拟

（一）高压法操作原理

高压环境下的乙烯在实现聚合过程中所带来的反应也可以作为资源形式的聚合形式，从整体反应上可知，其过程进行过程中包含了：链增长、引发、链终止以及最后的链转移。在使用高压法生产出来的低密度聚乙烯过程中，所应用到的一些工艺一般情况下都是使用高压气相本体聚合的模式，这种生产模式也是低密度聚乙烯在生产过程中使用起来最关键的方法。所以这种低密度聚乙烯的生产模式，一般情况下也都可以称其为高压聚乙烯。过程中所使用到的部分乙烯原料纯度较高，可以达99.8-99.92%，同时使用一些微量氧和过氧化合物都可以作为关键的引发剂，在压力下形成自由聚合效果。其中所产生的部分压力达到150-380 MPa，聚合时温度也要控制在50-140℃，如果温度过高，就会发生链转移的情况。

（二）高压法使用条件

在制作LDPE时使用高压法需要前期制定出合理、科学的使用条件，在模拟过程中可大概将使用条件分为两种：温度、反应压力

1.温度

高压法中，LDPE聚合时发生的温度会根据引发剂的变化而出现一定的变动。因此就需要在使用氧做引发的时候，要先把把温度控制到250 ℃左右，而如果要使用其他有机过氧化进行引发剂，就需要保证聚合的温度设定在170 ℃以内，从而保证高压法应用效果较为明显。

2反应压力

在模拟过程中可以发展，对压力采取一定量的提高，能够突进LDPE链的增长以及其产生的反应，但是加大压力对于链终止环节并不会带来一定的影响。这是因为高压条件下的乙烯材料会被生成为一种气密的形式，在聚合过程中所带来的压力也会规定在170-420Mpa以内。

（三）聚乙烯生产工艺研究

在进行聚合反应时候，多种类型的聚合、多样链结构、产生分子量等因素都会产生出不同特征，因此可以将聚乙烯大概分为三个类型，其中包括：高密度、低密度、现行密度。在此过程中所出生产出来的聚乙烯都可以称之为LDPE，其主要特点：材质柔软度较高、密度较低，在平时使用时，可以应用到塑胶袋以及农业塑料薄膜等领域之中。高密度的聚乙烯之所以被叫做低压聚乙烯，其产品特点也是在柔软度、温度、渗透效果、电力上具有良好的应用效果。同时还可以减少环境中所发生的裂开现象，通常情况下，这种特性也可以被使用到吹塑和注塑行业之用。

利用高压法生产聚乙烯过程中，需要保证温度能够达到200-350℃，合成时所产生的压力也需要控制在150-400 MPa以内，同时生产时的反应归类为自由反应，使用气相法来进行生产的重点是选择合适的催化剂。

（四）釜式LDPE生产过程

模拟使用釜式高压法制作LDPE的过程当中，选择材料时可挑选一些纯度较高的乙烯当作原材料，使用一些过氧化物来引发催化。在进行压缩时候，可以选择一些利用一次或者二次作为关键压缩机，并把将压缩温度调整到 250 ℃，保证压力能够控制在 38-148 MPa 之间后，再进行聚合，利用高釜式高压法进行生产时，会使用到引发剂，从而实现生产出LDPE的目标。然后把已经生产出来的LDPE和部分没有进行加工过的聚乙烯一起放入在设备中的减压阀里，利用冷却器进行冷却出路，等到温度达到一定程度后，就会把乙烯传输在高压的分离器里，最后把隔离出来的材料再次进行生产，最终得到LDPE产品[2]。

结论：综上所述，我国目前高压低密度聚乙烯在生产过程中需要经过多个环节，目前在实际生产过程当中，仍存在一些问题有待解决。随着社会需求量的增加，部分有资本条件的企业可以利用装置的改造，实现社会紧缺产品的加工与制造，满足实际市场需求，并在此基础上加大对高端产品的开发力度，减少对国外进口产品的依赖性。

参考文献：

[1] 司天保，林海，董传雷，等.低密度聚乙烯生产过程中二次机及中冷器结垢分析[J].神华科技，2015，13（01）：79-82.

[2] 张三坤，杨开香.线性低密度聚乙烯装置的先进控制应用[J].自动化与仪表，2014，29（10）：37-41.