淤漿法

淤漿法是一種生產聚乙烯的方法。淤漿法生成的聚乙烯不溶於溶劑而呈淤漿狀。這種方法聚合條件溫和，易於操作，常用烷基鋁作活化劑，氫氣作相對分子質量調節劑，多採用釜式反應器。由聚合釜出來的淤漿經閃蒸釜、氣液分離器到粉料乾燥機， 最後造粒。這種方法可以得到不同相對分子質量分布的產品。

基本介紹

• 中文名：淤漿法
• 外文名：slurry process
• 學科：石油化工
• 優點：聚合條件溫和，易於操作
• 作用：生產聚乙烯
• 生產條件：低壓

聚乙烯合成介紹

乙烯（CH₂=CH₂）為無色、略甜、易燃、易爆氣體，可在加壓和低溫下液化，沸點-103.71℃，臨 界溫度9.2℃，臨界壓力5.042MPa。工業上生產乙烯的方法有石油烴裂解、乙醇催化脫水、焦爐煤 氣分離等。由於石油和天然氣資源豐富，大規模生產乙烯成本低、質量好。因此，大量乙烯主要用 石油烴裂解生產。

乙烯聚合而得聚乙烯。從聚合機理看，乙烯聚合可分為自由基聚合和離子型聚合。乙烯自由 基聚合包括鏈引發、鏈增長、鏈轉移和鏈終止等過程。在高溫下，增長鏈的自由基活性大，易發生鏈 轉移，產物的相對分子質量減小，聚合物的支鏈增多，密度降低（高壓法）。

用四氯化鈦-烷基鋁為催化劑，乙烯進行配位聚合。乙烯先在空位上配位，生成π-絡合物，再 經過移位插入，留下的空位又可給第二個乙烯配位，如此重複進行鏈增長。鏈增長可以通過自發的 分子內氫轉移反應而終止，也可以發生向烷基鋁、單體、外加氫的鏈轉移而生成聚乙烯。

在共聚合方面，如採用離子型聚合，共聚單體以α-烯烴（C₄～C₈）、二烯烴為主，可製得線型低 密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（uLDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、乙烯類彈性體 等，但用極性單體，催化劑容易失活。如採用自由基聚合，共聚單體可用鹵化烯烴、乙烯基酯、乙烯 基醚、（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸、馬來酸酐、乙烯基矽烷、一氧化碳等。可製得含極性單體的 共聚物，這將賦予聚乙烯特定的性能，表2-1-1-1列出了一些用自由基聚合製得的功能性共聚物。 從表中可見，這些共聚物大大改進了聚乙烯的粘接性、熱封性或相容性，從而擴大了聚乙烯的用途。

按壓力分，聚乙烯（PE）的生產方法有高壓、低壓和中壓三種。低壓法一般步驟有催化劑的配製，乙烯的聚合，聚合物的分離和造粒等。此法又分溶液法、淤漿法和 氣相法。

淤漿法工藝流程

高密度聚乙烯淤漿法工藝消化吸收三井油化的工藝技術。以高純度乙烯作為主要原料。丙烯或1一丁烯作為共聚單體。己烷作為溶劑。在高效催化劑作用下進行低壓淤漿聚合。聚合淤漿經分離乾燥、混煉造粒、顆粒混合、包裝碼垛後即得到各種性能優良的高密度聚乙烯產品。

聚合工藝流程

由界區引入的氣態乙烯減壓後進入乙烯預熱器。由中壓蒸汽加熱並在乙烯流量控制閥控制下以規定流量加入烴蒸氣循環管線後進入聚合釜。由界區引人的氫氣減壓後加入乙烯管線。進入烴蒸氣循環管線後。再一同進入聚合釜。由界區引入的液態丙烯進入丙烯蒸發器。並被低壓蒸汽加熱汽化。氣化丙烯在控制下以規定比率與乙烯混合後通過烴蒸氣循環管線後進入聚合釜。

含水量合格的己烷。在流量計控制下加入聚合釜。用以控制聚合釜內漿液濃度。此外各催化劑管線上均設計有己烷沖洗。在催化劑加料時通過高壓己烷沖洗。可防止因催化劑分散不好而引起局部聚合。從離心機出來返回聚合的母液。一部分在流量控制器控制下直接進入聚合釜。用以控制釜內漿液濃度。另一部分在流量控制器控制下沖洗聚合釜的溢流管。防止溢流管線堵塞。

乙烯。丙烯（或1一丁烯）。氫氣。先與循環烴蒸氣混合。然後通過8根氣體注入管進入聚合釜的底部。加到聚合釜的原料氣由帶有三層渦輪的攪拌器充分分散。通過催化劑作用在己烷溶劑中進行聚合反應。生成具有規定濃度的漿液。聚合釜壓力由氫氣分壓和乙烯分壓組成。原料氣通入釜底。還能起到提升聚合物的作用。

未反應的夾帶有大量己烷的循環氣被送至釜頂冷凝器。己烷在此被冷凝和冷卻之後流人己烷接受罐。被分離成己烷凝液和循環氣體。循環氣由循環氣風機升壓後返回聚合釜。從冷凝己烷儲罐中分離出的己烷凝液通過凝液輸送泵返回聚合釜。其中部分己烷凝液在流量控制器控制下沖洗聚合釜氣相出口管線。部分凝液在控制器控制下沖洗聚合釜的分液盤。餘下部分由控制器控制冷凝己烷儲罐液位後返回聚合釜。

在正常生產中。聚合釜的出料完全是靠溢流來進行的。所以不需要控制液位。但是。在正常生產中應特別注意聚合釜的液位變化。防止因溢流管線堵塞造成聚合釜液位升高。如有這類事故應立即停車處理。

聚合釜漿液溢流後進入漿液稀釋罐。在此被分離成液相和氣相兩大部分。氣相通過平衡管返回聚合釜。液相通過液位控制閥控制後送人閃蒸罐。經減壓閃蒸。閃蒸氣先經閃蒸氣冷凝器冷凝後。不凝氣體再經閃蒸氣冷卻器冷卻後被冷凝和冷卻的己烷返回閃蒸罐。未凝氣體由增壓機升壓。經壓縮機冷卻器進一步回收己烷後進入排放分離罐。排放分離罐中部分氣體可通過流量控制閥控制分別返回聚合釜。用以回收尾氣中的乙烯。排放分離罐中餘下氣體在排放氣體冷卻器中被冷卻。然後在壓力控制器控制下送回裂解裝置或排至火炬系統。分離出的己烷在液位控制閥控制下送入母液罐。閃蒸罐的壓力分別由壓力控制器進行控制顯示。

由聚合第二閃蒸罐出來的漿液。通過第二漿料輸送泵連續輸送到臥式沉降離心機。進料由液位控制器控制。既要保證第二閃蒸罐液位的平穩。又要使進料量不能過大而使離心機電流、扭矩超高。濕餅經螺旋加料器送到乾燥機。母液則流至母液罐。經母液輸送泵加壓後。一部分返回聚合釜。一部分送到己烷回收單元。

經離心機分離出的濕餅送入乾燥機進行乾燥處理。用低壓蒸汽作為熱源。進入乾燥機內壁的兩排各36根管子的管束。使乾燥機出口聚合物保持在適宜的溫度。以保證粉末中揮發物含量合格。乾燥出的己烷隨乾燥循環氣與物料逆向接觸。從進料側帶走。來自乾燥機中含有少量非常細小的聚乙烯粉末的混合氣體。進入乾燥氣體洗滌器中洗滌。乾燥氣體洗滌器內有三層塔板。用以除去氣體中的聚乙烯粉末。被收集下來的聚乙烯粉末和冷凝下來的己烷通過泵回收到第二閃蒸罐。氣體經乾燥氣冷凝器冷卻後。由乾燥氣鼓風機加壓。一部分氣體經乾燥氣體冷卻器冷卻和乾燥氣體除沫分離器除沫後。由乾燥氣體加熱器加熱後進人乾燥機。另一部分氣體經冷卻和分離後進人壓縮機吸人罐。由尾氣壓縮機加壓後。供給乾燥機的填料函作為吹掃。

造粒工藝流程

來自乾燥機的聚乙烯乾燥粉末。經過旋轉閥由粉末輸送風機送到旋風分離器分離。粉末進入料倉。分離出的氮氣夾帶部分粉末進入袋式過濾器進一步分離。氮氣返回粉末輸送風機進口循環使用。粉末經旋轉閥送入粉末料倉。粉末料倉中的粉料經閘閥、旋轉閥進人粉末計量稱計量後進入單螺旋輸送器。液體穩定劑加入液體穩定劑熔融罐中。用低壓蒸汽加熱熔融後。利用自身重力送到熔融穩定劑儲罐。然後用液體穩定劑泵按配比送到單螺旋輸送器。固體穩定劑按比例首先加入到固體穩定劑混合器。混合均勻後送到固體穩定劑儲罐後經螺旋給料器進入計量稱計量加入單螺旋輸送器。由凝液泵送來低壓冷凝液加至水穩劑儲罐。由水穩劑泵按配比送到單螺旋輸送器。粉末在單螺旋輸送器中與各種穩定劑混合。進入混煉機料斗。樹脂在混煉機混煉均勻後由齒輪泵送至換網器過濾。經模板擠出即被高速旋轉的切刀在水下切成顆粒。顆粒輸送水泵打來的顆粒輸送水將顆粒送到塊料分離器分離大塊料。合格顆粒去顆粒乾燥器；顆粒冷卻水返回顆粒冷卻水水罐循環使用。經過顆粒乾燥器乾燥後進入顆粒振動篩除去不合格顆粒。合格顆粒進入顆粒料斗。再經顆粒旋轉閥。由顆粒輸送風機把顆粒送到料倉。合格品經摻混風機摻混後。由顆粒輸送風機送至包裝料倉進行包裝。若顆粒不合格送到等外料倉。

回收工藝流程

來自母液罐的母液。視生產需要。通過切換閥控制分別切換至己烷汽提塔或粗己烷罐。粗己烷罐中母液由泵送人預熱器。預熱後進人己烷汽提塔進行蒸餾分離。汽提塔的壓力由氣相出料控制閥控制。己烷汽提塔頂部的己烷蒸氣在塔頂冷凝器用復用冷卻水冷卻。依靠重力流入接受槽。若冷凝己烷中含有輔助催化劑等雜質。則可以從塔頂冷凝器物料入口噴頭加入一定量的工藝水進行己烷水洗。除去雜質。接受槽內裝有擋板以增強己烷和水的分離作用。使己烷和水分層。己烷層的液位通過脫水塔的進料閥控制。塔頂冷凝器中的未凝氣體和己烷接受槽中的排氣經冷凍鹽水冷卻冷凝後。尾氣送往火炬系統。己烷接受槽的壓力由壓力控制器實行分程控制。

己烷接受槽中含水的己烷。由泵送到己烷精餾塔頂部第一塊塔板上。低壓蒸汽通人脫水塔再沸器。塔頂出來的己烷蒸氣也進入塔頂冷凝器冷卻。凝液流人己烷接受槽去分離水。塔釜得到合格己烷。由脫水塔釜液泵經塔底出料冷卻器冷卻。送至有氮封的精己烷罐。精己烷罐的精己烷。由高壓己烷泵加壓後經己烷乾燥器進行常溫乾燥。得到純己烷。經過濾器過濾。然後分成三路：第一路為高壓己烷；第二路為沖洗己烷；第三路作為稀釋己烷送至各用戶。

經過己烷汽提塔處理後殘存於塔釜的低聚物溶液由泵加壓進入由高壓蒸汽加熱的閃蒸預熱器加熱。低聚物溶液從低聚物閃蒸罐上部進入。進行閃蒸。閃蒸產生的己烷蒸氣返回己烷汽提塔。閃蒸罐內裝有高壓蒸汽盤管。使其中的低聚物得到進一步加熱。閃蒸後的低聚物靠自身的壓力流到低聚物預熱器由高壓蒸汽加熱。其蒸發的己烷蒸氣經冷凝器冷卻後流人冷凝液收集罐。此冷凝液即為污己烷。泵將低聚物溶液送往帶攪拌的去活器。經高壓蒸汽加熱後從去活器上部加入。進行液下鼓泡除去低聚物中的己烷。低聚物中殘存的催化劑由中壓蒸汽去活。去活器頂部排出的己烷蒸氣由冷凝器冷卻。進入烴分離器進行氣液分離。頂部出來的氣體經排氣冷凝器用冷凍鹽水冷卻冷凝。液相返回烴分離器。在排氣管上接有低壓氮管線稀釋不凝氣體。從而達到安全排放。去活器下部的熔融低聚物由泵送往低聚物結片系統的低聚物儲罐。低聚物儲罐用中壓蒸汽或低壓蒸汽加熱內盤管。使低聚物保持熔融狀態。視情況決定低聚物外送或進行結片。凡是熔融低聚物所經之處均需夾套管伴熱。以免發生堵塞。

淤漿法技術特點

淤漿法高密度聚乙烯裝置的工藝特點為：通過改變聚合釜的組合方式和工藝參數等手段。生產出不同牌號的產品。並通過氣相色譜儀對氫氣/乙烯比值的監測和控制。實現對熔體流動速率的控制調節；通過添加不同的共聚單體及其加入量來調節產品密度；通過改變聚合釜的組合方式及其操作條件來控制產品的非牛頓指數。主催化劑活性高。用量少。因此革除了脫灰工序。簡化了流程。減少了設備台數及公用工程消耗。從淤漿中分離下來的溶劑己烷。有部分可直接循環使用。從而減輕了溶劑回收工序的負荷，降低了能耗。