一、裝置簡介(jie)
聚乙烯簡稱PE，是結構最簡單、應用最廣泛的高分子材料。它是通過乙烯（H2C=CH2發生加成聚合反應，由重復的-CH2-單元連接而成。聚乙烯是目前合成樹脂中產量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及其他具有特殊性能的產品。低壓聚乙烯的熔點、剛性、硬度和強度較高，吸水性小，有良好的電絕緣性能和耐輻射性能，適于制作耐蝕零件和絕緣零件；高壓聚乙烯的柔軟性、伸長率、沖擊強度和滲透性較好，適于制作薄膜；超高分子量聚乙烯的沖擊強度高，耐疲勞、耐磨，適于制作減震、耐磨及傳動零件。聚乙烯被廣泛加工成薄膜、電線電纜護套、管材、纖維等，應用于農業、電子、電氣、機械、日用等領域。
我國從20世紀(ji)70年代開始引進(jin)兩套高壓(ya)聚乙烯生產線，一(yi)套采用(yong)高壓(ya)釜(fu)式法(fa)，雙(shuang)釜(fu)串聯；另一(yi)套采用(yong)高壓(ya)管式法(fa)生產高壓(ya)聚乙烯。隨(sui)后(hou)又引進(jin)了齊(qi)格勒催化劑(ji)法(fa)等生產低壓(ya)聚乙烯。
二、典型聚乙烯(xi)裝(zhuang)置的(de)工(gong)藝及特點(dian)
聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)有(you)高壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)、中壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)、低壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)三(san)種(zhong)。高壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)低密(mi)度聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)。由于(yu)這種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)開(kai)發得(de)早，用(yong)這種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)至(zhi)今仍占據了聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)產(chan)(chan)品市場的(de)很(hen)大比(bi)例。但隨著生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術和(he)催(cui)化劑的(de)不斷改進，各種(zhong)低壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)發展很(hen)快。低壓(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)又分為淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)、溶液法(fa)(fa)(fa)和(he)氣相法(fa)(fa)(fa)。淤漿(jiang)法(fa)(fa)(fa)主要用(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高密(mi)度聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)，而(er)溶液法(fa)(fa)(fa)和(he)氣相法(fa)(fa)(fa)除了可(ke)(ke)以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高密(mi)度聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)外，加人共(gong)聚(ju)(ju)(ju)(ju)單體，改變控制條(tiao)件(jian)后，還(huan)可(ke)(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中、低密(mi)度聚(ju)(ju)(ju)(ju)乙烯(xi)。
圖2.15和圖2.16所示(shi)的是典型聚(ju)乙烯裝置的工(gong)藝流程示(shi)意(yi)圖。
我國目(mu)前較多采用齊格勒(le)催化劑(ji)淤漿法生產(chan)聚乙烯。某項目(mu)高密度聚乙烯裝(zhuang)(zhuang)置工(gong)藝，大致可分為(wei)五個部(bu)分，即壓縮系(xi)統(tong)、聚合系(xi)統(tong)、分離和造粒系(xi)統(tong)、混合和加工(gong)系(xi)統(tong)、包(bao)裝(zhuang)(zhuang)系(xi)統(tong)。
1. 壓縮系(xi)統(tong)(tong)該系(xi)統(tong)(tong)
包括原(yuan)料儲存(cun)、原(yuan)料凈(jing)化(hua)、一(yi)次壓縮(suo)(suo)(suo)和二次壓縮(suo)(suo)(suo)等部分。來自界區(qu)外的(de)原(yuan)料，包括乙烯(xi)、1-丁烯(xi)、異丁烷和氫氣(qi)、氮氣(qi)等在精制后(hou)進入一(yi)級(ji)壓縮(suo)(suo)(suo)機升壓，與循環乙烯(xi)混合后(hou)再進入二級(ji)壓縮(suo)(suo)(suo)機壓縮(suo)(suo)(suo)。再經換熱器換熱，送入反應系(xi)統進行聚合。
2. 聚合系統(tong)
反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)是工藝的(de)(de)核心部分，由兩臺雙環(huan)管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)組成，兩臺反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)串聯運行。聚合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)在以(yi)異丁烷(wan)為稀釋劑的(de)(de)淤漿(jiang)中(zhong)進(jin)行，經活化的(de)(de)鉻系催(cui)化劑和其他(ta)化學品以(yi)液相注入反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)，某些專利(li)工藝的(de)(de)生(sheng)產過程中(zhong)還需注入氫氣。乙烯(xi)和共聚單體在環(huan)管(guan)中(zhong)聚合(he)生(sheng)成粉料，軸流泵使反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)的(de)(de)淤漿(jiang)高(gao)速循環(huan)。聚合(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產生(sheng)的(de)(de)熱量由夾套(tao)冷卻水帶走。夾套(tao)冷卻水為閉路(lu)循環(huan)，可控制反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫(wen)度。當需要生(sheng)產雙峰(feng)產品時，通過中(zhong)間(jian)處(chu)理單元來(lai)創造不同的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件，以(yi)生(sheng)成不同性能(neng)分布的(de)(de)聚乙烯(xi)產品。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)后的(de)(de)物料冷卻后送往高(gao)壓分離器(qi)進(jin)行分離。
3. 分離(li)和造粒系統
從(cong)反(fan)應(ying)器(qi)出(chu)來(lai)的淤漿在高(gao)壓(ya)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)中(zhong)分(fen)(fen)離(li)(li)出(chu)未聚(ju)合(he)(he)的乙(yi)烯(xi)，然后送(song)入(ru)低(di)壓(ya)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)進(jin)一步使(shi)未聚(ju)合(he)(he)的乙(yi)烯(xi)與(yu)聚(ju)合(he)(he)物(wu)進(jin)行(xing)分(fen)(fen)離(li)(li)。剩下的聚(ju)合(he)(he)物(wu)經(jing)濃縮(suo)提濃并加熱后在高(gao)壓(ya)閃蒸(zheng)罐脫除絕大(da)部分(fen)(fen)的稀釋劑(ji)。底部粉料(liao)送(song)低(di)壓(ya)閃蒸(zheng)罐進(jin)一步脫除微量(liang)稀釋劑(ji)，脫氣(qi)后的粉料(liao)借(jie)助重(zhong)力(li)經(jing)質量(liang)流量(liang)計計量(liang)后進(jin)入(ru)螺桿輸送(song)機(ji)。同時，將添(tian)加劑(ji)按配比均勻地加入(ru)螺桿輸送(song)機(ji)中(zhong)。螺桿輸送(song)機(ji)將粉料(liao)及添(tian)加劑(ji)輸送(song)到擠壓(ya)造粒機(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)造粒。
4. 混合(he)和(he)加(jia)工系統
為改(gai)善產品的濁度和成膜(mo)性，從擠壓(ya)機出來的粒(li)(li)料經(jing)脫水(shui)、干燥后，風送至摻混料倉，粒(li)(li)料在摻混料倉中混合均(jun)化，再送至均(jun)化擠壓(ya)機進行二次擠壓(ya)造粒(li)(li)。粒(li)(li)料經(jing)風送系統送往成品儲槽。
5. 包(bao)裝系(xi)統
成品粒(li)料經風送(song)至包裝料斗，經粉(fen)末捕集與除鐵器后(hou)送(song)至自動包裝機稱量包裝，然后(hou)送(song)至產品倉庫。
三、介(jie)質(zhi)特(te)點
聚(ju)乙(yi)烯(xi)的生產工(gong)藝條件比(bi)較(jiao)(jiao)緩(huan)和(he)，即主(zhu)系(xi)統的操作壓(ya)力和(he)溫度都不是很高(gao)，而且主(zhu)工(gong)藝物料（如乙(yi)烯(xi)和(he)聚(ju)乙(yi)烯(xi)）也沒有較(jiao)(jiao)強的腐蝕性(xing)和(he)毒性(xing)。
四、乙(yi)烯裂解(jie)裝置的配管設(she)計
主要是對(dui)裂(lie)解爐、塔、換熱器、罐(guan)、泵、壓縮機等(deng)設(she)備的配管設(she)計。
