2.2.2釜式法与管式法的工艺对比
由表2-2、表2-3可以看出,管式法建设投资明显低于釜式法,而生产成本及
产品价值也略低于釜式法。管式反应器结构简单、制造和维修方便,能承受较高的 压力。釜式反应器结构复杂,反应器中有搅拌轴、挡板,搅拌马达一般也都安装在 反应器内,使得维修、安装都困难。目前一般来说,建大装置,倾向用管式法;生 产特殊产品倾向用釜式法。
比较了釜式法和管式法工艺。从工艺开发成功至今,工业上仍然是采用这两种 方法来生产LDPE,二者的生产能力也几乎相等。经过几十年的努力,它们的工艺 与设备都有了很大的改进,甚至还出现了两者联合应用的情况。
目前,QGPC公司采用法国煤化学公司(CdF)Orkem技术在Qatar操作的单釜
反应器生产能力达170kt/a,而比利时Exxon、荷兰DSM公司管式法单线生产能力 已达200kt/a。两种方法的技术经济指标也相差无几。因此需要根据实际的条件、 现有的技术及产品的用途等情况来选择相适宜的生产方法。
我国兰化公司1965年从ICI公司引进了釜式法技术,70年代初燕山引进了釜 式法技术而上海、大庆相继建成管式法装置,1992年上海石化又引进了管式法技 术,茂名的管式法装置预定1996年建成。
2.3管式法工艺及其进展 [3]
管式法工艺的基本生产工艺过程为乙烯与低压循环气在前段涡轮压缩机压缩 至25MPa~30MPa,再经后段往复超高压压缩机压缩至反应压力
(200MPa~350MPa),并预热至150℃~200℃后送人省式反应器。在此状态下乙烯 的密度约为0.05g/cm3。后段压缩机的生产能力可达35t/h,目前大型化的更高可
达70t/h。管式反应器长径比为1000~40000。乙烯在管中流速为8m/s~30m/s,停留时间为半分钟至数分钟。以空气或氧气、有机过氧化物为引发剂。聚合反应产生的热量可
使最高温度达到330℃,经反应器冷却段冷却后再添加引发剂聚合。在反复放热一冷却后,抽出反应产物在高压分离器中分离出聚合物和未反应的乙烯。聚合物经后处理挤出造粒即成产品。目前,乙烯单程转化率已从初期的8%~15%提高到24%~30%。采用25.4mm反应管径时生产能力可达到l0kt/a~20kt/a,而管径为60mm时,可达100kt/a的规模。 由于聚合方法及反应条件不同,致使聚乙烯分子量有所不同。分子量写聚合物性能密切相关。聚乙烯的分子量越高,物理机械性能越好。为了得到一定性能的聚乙烯,在聚合反应中控制其分子量十分重要。工业上一般采用“熔融指数”相对的表示相应的分子量。聚乙烯的熔融指数越小,其分子量越大。聚合反应中聚合物的分子量可以分子量调节剂(烃类、醇类、酮类等)的用量来加以调节。例如加人分子量调节剂丙烷,对产品的密度影响很小,但使熔融指数提高。
迄今为止,各种管式法工艺的基本流程大体相同。然而,由于采用了不同的聚 合反应器的进料点,分子量调节剂、引发剂及其不同的注人部位,以及由于助剂注 人方法、产品的处理、返回乙烯的量和送出部位的不同,也就形成了各种不同特点的工艺。
众多的工艺采用了以有机过氧化物为引发剂。目前适合于高压聚乙烯的有机过 氧化物已有二十余种,而需求量也已超过60kt/a。这些有机过氧化物包括过氧化 碳酸氢醋(如双环己基过氧化碳酸氢醋等),过酸醋类(如叔丁基过癸酸醋、叔丁基过 特戊酸酷等),二芳基过氧化物(如二癸酞、二月桂酞过氧化物等),二烷基过氧化物 (如二叔丁基过氧化物等),过氧化氢类(如叔丁基过氧化氢、四甲基丁烷过氧化氢 等)。 metallocene)催化剂甩于聚烯烃的合成中。利用 它可在同一装置内制造LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、高密度聚乙烯HDPE 密度范围内的聚乙烯,还可制得更低密度范围的聚乙烯如超低密度聚乙烯ULDPE、 极低密度聚乙烯VLDPE。尤其是美国Exxon公司已将茂金属催化剂Exxpol的催化
)的高压法工艺组合起来,产品也已上
市。
在操作控制上,已多采用DCS控制系统,自控程度高。特别是将开车、牌号 切换及停车等复杂的工艺过程设计成自控程序,由DCS操作控制系统通过其内部 程序自动执行,以避免人为误操作。
2.4DSM,EXXON,BASF公司管式法技术对比 [4]
2.4.1DSM工艺技术
1959年DSM公司的第1套釜式法LDPE装置开车,引进英国ICI技术;1972
年采用住友管式法技术建成第1套60kt/a管式法装置,后扩建到70kt/a;1979年第 2套管式法装置开车,设计能力100kt/a,经不断改造,生产能力已达185kt/a 1995年第3套管式法装置开车,生产能力200kt/aoDSM管式法LDPE的生产能力占其LDPE总生产能力的82%。
DSM管式法单线生产能力可高达200kt/a,2条100kt/a的生产线与1条200 kt/a生产线相比,每吨聚乙烯(PE)产品的成本高45美元。而且,装置占地面积小, 同等规模仅是淤浆法占地面积的一半。DSM公司为了降低原材料的消耗,对可能