低密度聚乙烯按聚合方法,可分為高壓法和低壓法。按照反應(yīng)器類型可分為釜式法和管式法。以乙烯為原料,送入反應(yīng)器,在引發(fā)劑的作用下以高壓壓縮進(jìn)行聚合反應(yīng),從反應(yīng)器出來(lái)的物料,經(jīng)分離器除去未反應(yīng)的乙烯之后,經(jīng)熔融擠出造粒,干燥、摻合,送去包裝。
這種現(xiàn)象在 LLDPE中觀察不出,因?yàn)樵贚LDPE中缺少長(zhǎng)支鏈?zhǔn)咕酆衔锊焕p結(jié)。這種性能對(duì)薄膜應(yīng)用極重要.因?yàn)?LLDPE薄膜在保持高強(qiáng)度和韌性下較易制更薄薄膜。LLDPE的流變性可概括為“剪切時(shí)剛性”和“延伸時(shí)柔軟”。當(dāng)用LLDPE 替代LDPE時(shí)薄膜擠塑設(shè)備和條件做修改。LLDPE的高粘度要求擠塑機(jī)有更大的功率.并提供更高的熔體溫度和壓力。模口隙距加寬以避免由于產(chǎn)生高背壓和熔體斷裂而降低產(chǎn)量。
圍繞聚合裝置的一系列設(shè)備,如壓縮機(jī)、反應(yīng)器、分離器、管道、泵等設(shè)備,都要求能在100MPa以上的壓下使用,即使是分離工序和回收工序的設(shè)備,有的也要求在100-350MPa下操作,因此不論從設(shè)備上還是從操作上來(lái)看,整個(gè)工藝過(guò)程都存在著很多難點(diǎn)。
乙烯聚合熱比其他單體聚合熱高很多。在聚合反應(yīng)中,一瞬間聚合率就達(dá)到10%-20%,甚至30%-40%,因此,在工藝上如何去除聚合熱成為工藝流程中的重要課題,也是提高單程轉(zhuǎn)化率、降低能耗的關(guān)鍵之一。
從高壓分離器出來(lái)的循環(huán)乙烯中所含低分子量聚乙烯蠟狀物如何很好地除去也是個(gè)問(wèn)題圍繞解決這些問(wèn)題,各公司開(kāi)發(fā)了多種生產(chǎn)工藝。按反應(yīng)器類型可分為管式法流程和釜式法流程兩大類。管式反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是物流在管內(nèi)呈柱塞狀流動(dòng),沒(méi)有返混現(xiàn)象;反應(yīng)溫度沿反應(yīng)管的長(zhǎng)度而有變化,因此反應(yīng)溫度有高峰,所以所得聚乙烯的分子量分布較寬。而釜式反應(yīng)器,物料可以充分混合,所以反應(yīng)溫度均勻,還可以分區(qū)操作,以使各反應(yīng)區(qū)具有不同的溫度,從而獲得分子量分布較窄的聚乙烯。
管式聚合反應(yīng)器內(nèi)徑通常為2.5~2.7cm的細(xì)長(zhǎng)型高壓合金鋼管。為了提高單線生產(chǎn)能力,管徑增加至5.0~7.5cm。直徑與長(zhǎng)度之比為1:250~1:40000,管式反應(yīng)器長(zhǎng)900~1500m。反應(yīng)壓力約為200~350MPa,溫度為250~330℃,流體速度10~15m/s,單程轉(zhuǎn)化率為20%~34%,單線生產(chǎn)能力大達(dá)10萬(wàn)噸/年。釜式反應(yīng)器的形狀有細(xì)長(zhǎng)型(圖2.2)和矮胖型兩種規(guī)格。細(xì)長(zhǎng)型聚合釜的內(nèi)徑與長(zhǎng)度之比為1:20~1:4,而矮胖型內(nèi)徑與長(zhǎng)度比為1:4~1:2,反應(yīng)壓力通常比管式法流程低,為110~250MPa,溫度為130~280℃,單程轉(zhuǎn)化率為20%~25%,單線生產(chǎn)能力大達(dá)18萬(wàn)噸/年。釜式反應(yīng)器一般是將帶動(dòng)攪拌器的電動(dòng)機(jī)安裝在釜內(nèi),以減少攪拌軸的軸封在設(shè)計(jì)上的困難。隨著機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展,也可以將電動(dòng)機(jī)安裝在釜外。釜式反應(yīng)器已進(jìn)一步大型化,ICI公司的反應(yīng)器有1000L,而法國(guó)CdF公司的反應(yīng)釜容積達(dá)1600L,是世界上大的反應(yīng)釜之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界高壓法聚乙烯中55%是用管式反應(yīng)器生產(chǎn)的,其余45%是用釜式反應(yīng)器生產(chǎn)的。