聚乙烯的特點及其生產(chǎn)工藝

1、聚乙烯的特點及其生產(chǎn)工藝(2009-06-21 07:06:57) 標簽：hdpe 燕山石化公司 線型聚乙烯 分子量分布 美國 雜談分類：塑料研究英文名稱:Polyethylene 比重:0.94-0.96克/立方厘米 成型收縮率:1.5-3.6% 成型溫度：140-220 干燥條件：物料性能耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,輻照改性,可用玻璃纖維增強.低壓聚乙烯的熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水性小,有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙烯的柔軟性,伸長率,沖擊強度和滲透性較好;超高分子量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨. 低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙烯適于制

2、作薄膜等;超高分子量聚乙烯適于制作減震,耐磨及傳動零件. 成型性能 1.結晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內應力增大.注意選擇澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形. 2.收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲.冷卻速度宜慢,模具設冷料穴,并有冷卻系統(tǒng). 3.加熱時間不宜過長,否則會發(fā)生分解,灼傷. 4.軟質塑件有較淺的側凹槽時,可強行脫模. 5.可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機溶劑接觸,以防開裂. B.聚乙烯是乙烯最重要的下游產(chǎn)品 聚乙烯(PE)占世界聚烯烴消費量的70%，占總的熱塑性通用塑料消費

3、量的44%，消費了世界乙烯產(chǎn)量的52%。聚乙烯基本分為三大類，即高壓低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和線型低密度聚乙烯（LLDPE）。 薄膜是其主要加工產(chǎn)品，其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種注塑和吹塑制品、管材和電線、電纜的絕緣和護套等。主要用于包裝、農(nóng)業(yè)和交通等部門。與世界其它各國相比，我國用于農(nóng)膜的LDPE和LLDPE量較多。我國是世界上農(nóng)膜產(chǎn)量最大的國家，這是由我國農(nóng)業(yè)大國的特點所決定。 生產(chǎn)能力和產(chǎn)量 到1998年底,我國已建成的聚乙烯裝置達26套,總能力達251萬噸。 生產(chǎn)方法簡述HP-LDPE是用兩種高壓液相法工藝生產(chǎn)的，即釜式法和管式法。釜式法工

4、藝生產(chǎn)的聚合物具有狹窄的分子量分布，有較多的支鏈；而管式法工藝的產(chǎn)品分子量分布較寬，支鏈較少。除聚合反應器外釜式法和管式法的工藝步驟相似。管式法最大單線反應器能力為20萬噸/年(如Exxon在比利時的裝置和DSM公司在荷蘭的裝置),釜式法最大單線反應器能力為18萬噸/年(有可能達到20萬噸/年),是QGPC公司用Orchem(CdF)技術建在卡塔爾的裝置。 釜式法工藝和管式法工藝各有千秋,一般說,大規(guī)模裝置傾向用管式法;生產(chǎn)專用牌號的裝置更傾向用釜式法。1998年11月投產(chǎn)的齊魯石化公司的LDPE裝置，采用荷蘭DSM公司的高壓管式法工藝，是我國目前同類裝置中產(chǎn)品牌號最多、單線生產(chǎn)能力最大的裝置

5、。燕山石化公司還將建設一套20萬噸/年的LDPE裝置，采用Exxon公司技術，合同已簽訂。線型聚乙烯(HDPE/LLDPE)是用低壓液相法和氣相法生產(chǎn)的。世界上目前兩種液相法，即漿液法和溶液法從總產(chǎn)量上看，仍占優(yōu)勢。重要的溶液法工藝是加拿大DuPont（現(xiàn)為Novacor）的中壓法工藝、Dow的低壓冷卻法工藝和荷蘭礦業(yè)公司（DSM）工藝。這些裝置均可以交替生產(chǎn)HDPE和LLDPE（工業(yè)上稱之為可轉換型裝置,國內稱全密度聚乙烯）。兩種應用最廣泛的漿液法工藝是用輕稀釋劑的環(huán)管反應器工藝（Phillips 和 Solvay）及用重稀釋劑的攪拌槽式工藝（Hoechst、Nissan、三井）。 漿液法工

6、藝的主要產(chǎn)品是HDPE，但也可以生產(chǎn)一些MDPE作為次要產(chǎn)品。 UCC和BP是生產(chǎn)線型聚乙烯氣相工藝技術的主要持有者。氣相法裝置一般為可轉換型裝置，可以交替生產(chǎn)LLDPE和HDPE，但受到專利協(xié)議中的某些限制。被許可生產(chǎn)兩種產(chǎn)品的裝置通常也要在較長的時間內優(yōu)先生產(chǎn)一種產(chǎn)品。即使是可轉換型裝置，在HDPE和LLDPE產(chǎn)品之間頻繁的互換也是不經(jīng)濟的，實際上也并不這樣作。 1997年世界聚乙烯和平能力約為5070萬噸/年，北美和西歐的能力占世界總能力的一半以上。亞洲國家（包括日本）約占世界總能力的1/4。 就工藝看，高壓聚乙烯約占38%，管式法和釜式法幾乎各占一半。漿液法工藝大約占總線型聚乙烯所擁有

7、的62%份額的一半。我國1998年釜式法、管式法、漿液法、氣相法和溶液法占聚乙烯生產(chǎn)總能力的比例分別為：9%、18%、26%、43%和3.2%。與世界各種工藝方法產(chǎn)能的平均比例（19%、19%、30%、24%和8）相比，氣相法高，管式法相近，其它方法均低。 近幾年我國聚乙烯工業(yè)在催化劑開發(fā)、工藝設備國產(chǎn)化和新產(chǎn)品開發(fā)等方面也取得了可喜的成績。催化劑國產(chǎn)化有顯著進展30噸/年國產(chǎn)化HDPE催化劑生產(chǎn)裝置已在燕山石化公司建成，生產(chǎn)的催化劑已在大型工業(yè)化裝置中使用。目前國產(chǎn)催化劑在漿液法HDPE裝置上應用的覆蓋率已超過80%。我國茂金屬催化劑的研究取得了可喜進展,到1996年中為止,共開發(fā)出了五個模

8、試或專利技術,已獲得了5個中國專利申請?zhí)?北京石油化工科學研究院、蘭州化學工業(yè)公司及上?；ぱ芯吭阂言跉庀嗔骰材Ｔ囇b置上制得具有雙峰分子量分布的茂-LLDPE、石科院還合成了可以生產(chǎn)高密度、低密度、超低密度和長鏈支化聚乙烯樹脂的茂金屬催化劑，石科院開發(fā)的負載型橋聯(lián)茂鋯催化劑已進行了不同規(guī)模的中試驗證。該院開發(fā)的茂金屬催化劑APE-1S成功地在在遼化通過了中試試驗，并與美國Phillips公司合作完成了環(huán)管淤漿法連續(xù)反應器的中試評價試驗，試驗表明該催化劑有較高活性和較好的對1-己烯共聚的催化能力，聚合產(chǎn)品有較好的粒度分布和較高的堆密度。1999年3月該催化劑已通過中國石油化工集團公司和中國石油

9、天然氣集團公司組織的鑒定。工藝開發(fā)取得豐碩成果,上海醫(yī)藥工業(yè)研究院、揚子石化公司設計院和燕山石化公司等單位開發(fā)了漿液法高密度聚乙烯工藝。燕化公司14萬噸/年的高密度聚乙烯裝置是由我國自行設計建設的，從1992年6月1日方案確定到1994年9月26日裝置建成投產(chǎn), 僅用了27個月25天,比引進技術與設備建設節(jié)約外匯4743萬元。之后用該工藝又在蘭州化學工業(yè)公司建設了7萬噸/年生產(chǎn)線。揚子石化公司完成了在同類裝置中具有先進水平的“年產(chǎn)20萬噸淤漿法高密度低壓聚乙烯成套技術工藝包”,1997年已通過中國石化總公司鑒定。采用此項技術，能大幅度降低新建聚乙烯裝置的工程造價，又能有效地指導現(xiàn)有裝置的擴容改

10、造。上海醫(yī)藥工業(yè)設計院和燕山石化公司聯(lián)合開發(fā)了淤漿法和臥式氣相釜串聯(lián)的全密度聚乙烯生產(chǎn)新工藝，已申請中國專利，并準備在燕山的工業(yè)化裝置上實施。新產(chǎn)品的開發(fā)取得一定成績。齊魯石化公司生產(chǎn)的高強度膜、管材和大中空容器已成為該公司的拳頭產(chǎn)品，HDPE包覆管專用料繼在國家重點工程陜-京天然氣集輸工程中獲得成功應用后，最近又在國際競標中擊敗了多個知名的國外大公司，實現(xiàn)向埃及管道防腐廠的出口，打破了歐美公司完全控制中東合成樹脂專用料的局面。燕山石化公司試生產(chǎn)了分子量較高，分子量分布寬、ESCR性能好的管材料6000M。北京化工研究院研制成功可用于汽車油箱的HDPE料，該院模擬兩釜串聯(lián)方法在2升聚合釜內進行

11、乙烯兩釜聚合，制備出分子量雙峰分布的高分子量丁烯共聚型HDPE樹脂，性能指標與國外單層汽車油箱專用料的基礎樹脂性能相當。 4.需求量1998年我國聚乙烯產(chǎn)量230萬噸, 其中HDPE 74.0萬噸,LDPE 59.10萬噸,LLDPE(包括在全密度聚乙烯裝置中生產(chǎn)的HDPE) 97.10萬噸。1998年我國凈進口聚乙烯242萬噸，表觀消費量為472萬噸。1998年我國聚乙烯生產(chǎn)能力約為世界生產(chǎn)能力（5523萬噸）的4.5%，表觀消費量為世界消費量(4370萬噸)的10.8%。因為我國進口的聚乙烯有相當一部分是來進料加工，但來進料加工的樹脂常常有一半留在了國內。計算需求量時,按進口樹脂的60%為

12、來進料加工進口計算，而來進料加工聚乙烯中的一半又留在了國內，即按進口量中的70%是為了滿足國內需求計算。 5.增長率 1983-1998年我國聚乙烯消費量的年均增長率為15.2%，為GDP增長率(10.3%)的1.5倍。1993年-1997年我國聚乙烯裝置的平均開工率為90.5%。 6.應用分配 LDPE用量最大的是薄膜和片材，其次是擠出涂層、注塑、電線和電纜。這四種應用總共占LDPE應用的90%。薄膜是LDPE的最大的市場，包裝和非包裝應用大體各占50%。擠出涂層是世界LDPE的第二大市場,是LDPE增長速度快的應用領域，主要得利于包裝技術的發(fā)展和包裝式樣的不斷翻新。薄膜和片材的應用占世界L

13、LDPE消費量的75%。注塑和電線電纜分別是LLDPE的第二和第三大應用領域，但僅占LLDPE總用量的7%15%。拉伸纏繞薄膜是世界上LLDPE在包裝領域增長速度最快的市場,正在替代打包帶、瓦楞板、包裝紙和收縮包裝。包裝占HDPE樹脂用量的75%,建筑占10%15%,而其余的10%15%用于其它各種消費品和工業(yè)用品。美國和西歐吹塑和注塑是最主要的應用領域,約占總消費量的60%50%,但在日本和亞洲其它國家,HDPE在這些部門的消費量卻只占總消費量的1/3,按消費比例計算,亞洲國家的薄膜用量的比例是美國和西歐的2倍。以美國市場為例,HDPE用量最大的部門是各類瓶、桶、罐和包裝袋,其次是片材、管材

14、、包裝箱、托盤及電線、電纜等,但預計年增長率最高的應用是汽車燃油箱、桶和罐,其次是襯板、供水和灌溉水用管及土工薄膜。薄膜幾乎占我國聚乙烯消費量的60%（見表），其中農(nóng)膜占20.4%。1998年我國消費于農(nóng)膜的聚乙烯樹脂超過70萬噸。我國是世界農(nóng)地膜產(chǎn)量最高的國家，這是由我國農(nóng)業(yè)大國的特點決定的。聚乙烯的其它應用包括管材、板材、中空容器、單絲、編織制品、注塑件、電線電纜等。國內的管材消費以農(nóng)用管為主，其次為飲水管和燃氣管；中空容器主要用于飲料、化妝品、食用油和藥品的包裝。1997年100升以上的容器用樹脂大約消費6萬噸；單絲和編織制品主要用于繩索、漁網(wǎng)絲和彩條布；電纜料主要用于絕緣料、交聯(lián)電纜料和護套料；注塑料主要用于生產(chǎn)周轉箱、塑料托盤、塑料瓶蓋等產(chǎn)品；其它包括聚乙烯涂層和氯化聚乙烯等。 7.發(fā)展前景多年來我國聚乙烯的產(chǎn)量一直不能滿足市場需求，進口量大約占表觀需求量的一半。1983-1997年我國聚乙烯的平均表觀需求滿足率為46%，平均滿足率為54%。如果