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  2. 從石油到聚乙烯,中間要經過哪些步驟呢?

    發布時間:2018-12-27 10:35      

    1石油化工的基本知識

    組成石油的主要化學元素

    碳 (83% ~ 87%)

    氫(11% ~ 14%)

    硫(0.06% ~ 0.8%)

    氮(0.02% ~ 1.7%)

    氧(0.08% ~ 1.82%)

    微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分,約占95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物對石油產品有害, 在石油加工中應盡量除去。

    石油化學工業簡稱石油化工,石油化學工業是基礎性產業,它為農業、能源、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農業和人民日常生活提供配套和服務,在國民經濟中占有舉足輕重的地位。

    石油經過加工后用于另一種產品的原料或者用于銷售就可以認為是下游產品。像乙烯是從石油煉制過程中的煉廠氣和熱裂氣中分離得到,是石油化工的下游產品。

    聚乙烯也同樣是乙烯得到的,是乙烯的下游產品,一般稱其為乙烯的下游產品

    2從石油到乙烯:分餾和裂解

    2.1 分餾

    石油是由超過8000種不同分子大小的碳氫化合物(及少量硫化合物)所組成的混合物。石油在使用前必須經過加工處理,才能制成適合各種用途的石油產品。常見的處理方法為分餾法,利用分子大小不同,沸點不同的原理,將石油中的碳氫化合物予以分離,再以化學處理方法提高產品的價值。

    典型的工業化生產裝置

    2.2 裂解

    在石油化工生產過程里,常用石油分餾產品(包括石油氣)作原料,采用比裂化更高的溫度(700~800℃,有時甚至高達1000℃以上),使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴(比如說我們需要的乙烯)和少量液態烴,以提供有機化工原料。裂解是由粗制長鏈烴獲得短鏈烴的重要方法。

    這是工業上制取乙烯的主要方式。

    現代石油工業中,主要應用管式裂解爐來進行烴的裂解操作。

    裂解原料經預熱后,與過熱蒸汽按一定比例混合,經管式爐對流段加熱到500~600℃后進入輻射室,在輻射爐管中加熱至780~900℃,發生裂解。為防止高溫產物發生二次反應,輻射段出來的裂解產物進入急冷鍋爐,迅速降低其溫度并由換熱產生高壓蒸汽回收熱量。?

    裂解后產品還需要進一步精餾,氣體也需要進一步分離。

    3乙烯和聚乙烯的特性

    3.1 乙烯

    乙烯用量最大的是生產聚乙烯,約占乙烯耗量的45%;其次是由乙烯生產的二氯乙烷和氯乙烯;乙烯氧化制環氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烴化可制苯乙烯,乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高級醇。?

    3.2 聚乙烯

    聚乙烯是結構最簡單的高分子,也是應用最廣泛的高分子材料。它是由重復的–CH2–單元連接而成的。聚乙烯是通過乙烯的加成聚合而成的。? ??

    聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。

    在中等壓力(1.5-3 MPa),有機化合物催化條件下進行聚合而成的是高密度聚乙烯,分子為線性結構且鏈很長,分子量高達幾十萬。

    在高壓力(100-300 MPa),高溫(190–210℃),過氧化物催化條件下自由基聚合,生產出的則是低密度聚乙烯,分子鏈為支化結構。

    3.3 三種聚乙烯亞種

    按照聚合方式和分子量的不同,一般我們有分類如下:

    低密度聚乙烯(LDPE):

    通常用高壓法(14.17~196.2MPa)生產,故又稱為高壓聚乙烯。

    由于用高壓法生產的聚乙烯分子鏈中含有較多的長短支鏈(支鏈占21/1000),所以結晶度較低,僅4%~65%,密度較小(0.910~0.925),質輕,柔性,耐低溫性、耐沖擊性較好。

    LDPE廣泛用于生產薄膜、軟管材、電纜絕緣層和護套、人造革等。

    高密度聚乙烯(HDPE):

    主要是采用低壓生產,故又稱低壓聚乙烯。

    HDPE分子中支鏈少,結晶度高達85%~95%,密度高(0.941~0.965),具有較高的使用溫度,硬度、力學強度,耐化學藥品性較好。

    適用于中空吹塑、注塑和擠出各種硬質制品。如各種容器、網、打包帶,并可用作電纜覆層、管材、異型材、片材等。?

    高壓低密度聚乙烯(LDPE)是用高壓工藝生產的,壓力為110~350MPa,溫度為130~350℃,聚合時間非常短,一般為15秒到2分鐘。乙烯聚合反應放出大量的熱,熱量主要通過循環過量的冷單體實現撤熱,系統基本上在絕熱條件下操作。

    4LDPE的制備工藝

    制備方法主要有管式法和釜式法,除了聚合反應器不同以外,工藝流程大致相同,大體上都是壓縮乙烯,注入引發劑,聚合乙烯,分離產品,擠出包裝

    兩種方法制備LDPE流程圖

    5HDPE的制備工藝

    HDPE最通常的生產方法是通過淤漿或氣相加工法,也有少數用溶液相加工生產。

    所有這些加工過程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應。氫氣和一些催化劑用來控制分子量。

    淤漿反應器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環形反應器,在其中料漿可以循環攪拌。當乙烯和共聚單體(根據需要)和催化劑一接觸,就會形成聚 乙烯顆粒。除去稀釋劑后,聚乙烯顆?;蚍哿1桓稍锊磩┝考尤胩砑觿?,就生產出粒料。

    溶液法制備HDPE流程?

    6LLDPE的制備工藝

    世界上生產LLDPE樹脂通常采用氣相法和溶液法(兼顧HDPE生產)工藝。

    在氣相法工藝中,低壓氣相流化床工藝是生產LLDPE的最普通工業化工藝。在此工藝中,乙烯和共聚單體(丁烯-1或己烯-1)在流化床反應器中聚合,生成顆粒狀聚合物。

    在低壓溶液法工藝中,乙烯、辛烯-1和C8~C9異構鏈烷烴溶劑與改性的Ziegler催化劑溶液一起送入兩串聯的攪拌反應器。反應在395磅/平方英寸和160℃的條件下進行。第二臺反應器溶液中,聚合物的含量為10%??偼A魰r間為30分鐘。反應器的流出物閃蒸,除去溶液中的乙烯。繼之,用加熱/閃蒸步驟除去溶劑。聚合物則進行擠壓造粒。

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