年产5万吨高密度聚乙烯聚合工段工艺的设计.doc

摘要：本文的主要内容为生产高密度聚乙烯装置中的聚合阶段的工艺流程设计、工艺计算、物料和能量衡算及主要设备的计算。 本工艺的聚合机理属于阴离子配位聚合。乙烯单体是具有π-π共轭体系的烯类单体，处于络合状态的铝钛活性中心，使乙烯单体双键上的电子云密度减少，从而打开乙烯双键，使乙烯单体不断在铝钛活性中心处聚合。 目前，工业生产高密度聚乙烯的方法主要有液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。本设计选用的工艺是日本三井石化公司低压淤浆法生产高密度聚乙烯, 丙烯或1-丁烯为共聚单体, 己烷为溶剂, 采用高效催化剂, 在72～85℃条件下进行低压聚合反应。聚合的淤浆经分离干燥, 混炼造粒得到各种性能优良的HDPE产品。 在聚合反应釜的计算中，首先由主要反应方程式和转化率确定物料质量，再由质量换算体积从而确定反应釜的容积。其次，根据反应类型、目的及物性特征确定反应釜的类型和冷凝器的类型。 关键字：高密度聚乙烯 催化剂 工艺 反应釜 冷凝器 目录 1.绪论 1 1.1聚乙烯概述 1 1.2高密度聚乙烯概述 5 1.3聚乙烯发展现状 8 1.4生产工艺研究新进展 9 2.生产方案的确定 13 2.1 生产工艺的介绍 13 2.2 生产工艺确定 21 3. 生产流程简述 24 3.1流程简述 24 3.2 工艺流程简图 26 4. 工艺计算书 27 4.1 物料衡算 27 4.2热量衡算 29 4.3第二釜顶冷凝器 31 5. 主要设备的工艺计算及设备选型 33 5.1 第二釜式反应聚合釜(R-202) 33 5.2 第二釜顶冷凝器 35 5.3 主要装置设备一览表 38 6. 原材料、辅助原料的规格及消耗定额 41 6.1 主要原材料及辅助原料的规格 41 6.2 原材料、辅助原料的消耗定额 44 7. 产品后期处理 48 7.1杂志影响及消除 48 7.2包装与储运 49 7.3回收利用再生处理技术 49 8. 结 论 52 设计体会及收获 53 参考文献 54 致谢 55 1.绪论 1.1聚乙烯概述[1] 1.1.1聚乙烯简介 1.1.1.1 聚乙烯基本概述 聚乙烯英文名称为：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。其结构式　 CH2=CH2+CH2=CH2+······→—CH2—CH2—CH2—CH2······ 聚合压力大小：高压、中压、低压； 聚合实施方法： 淤浆法、溶液法 、气相法 ； 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度； 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。 1.1.1.2聚乙烯种类 LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯 。高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好，一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等 。 LLDPE：线形低密度聚乙烯 。 MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂 。 HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯 。低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性，适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件。 UHMWPE：超高分子量聚乙烯。分子量达到3000000～6000000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。 超高分子量聚乙烯性能优异，冲击强度非常高，耐疲劳,耐磨，适于制作减震,耐磨及传动零件，工程塑料，也可以用来做防弹衣。 改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX） 。 1.1.2聚乙烯的性能 1.1.2.1物理性能 聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡, 为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，闪点231℃ ，具有优越的介电性能。比重为0.94～0.96g/cm3 ,成型收缩率为1.5～3.6% 成型温度为140～220℃。它具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃), 聚乙烯吸水性小,电绝缘性能优良，但对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。透水率低，对有机蒸汽透过率较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。常温下不溶于任何已知溶剂中，70℃以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三率乙烯等溶剂中。 1.1.2.2化学性能 聚乙烯有优异的化学稳定性，化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。 1.1.2.3成型特性 聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.91～0