乙烯高压聚合需要自由基引发剂。为什么?
1的反应原理
乙烯在高压过程中的聚合属于自由基聚合,反应过程包括链引发、链增长、链终止和链转移。低密度聚乙烯的工业生产通常采用高压气相本体聚合,这是生产低密度聚乙烯最主要的方法,所以历史上低密度聚乙烯又称为高压聚乙烯。它以纯度为99.95%的乙烯为原料,以微量氧气、偶氮化合物和有机或无机过氧化物为引发剂,在气相高压下进行自由基聚合。聚合压力为100 ~ 350 MPa,聚合温度为150 ~ 30℃。由于其反应温度高,易于链转移,产物是一种具有许多支链的弯曲大分子。聚合度主要受反应压力、反应温度、引发剂用量、分子量调节剂等因素影响。
2反应条件
1)温度。乙烯在高压下的聚合温度随引发剂的不同而变化。氧气引发时,应高于230℃,有机过氧化物引发时,聚合温度可降至65438±050℃左右。链转移速率的加快会导致聚乙烯大分子的长短支链增多,从而降低产品的结晶度和密度。因此,聚合温度一般控制在130 ~ 280℃范围内。2)反应压力。增加压力有利于链增长反应,但对链终止反应影响不大。因为乙烯在高压下被压缩成气密相。所以一般聚合压力在100 ~ 350 MPa范围内。3)发起者。乙烯的高压聚合需要加入自由基引发剂,工业上通常称之为催化剂。使用的引发剂主要是氧气和过氧化物。在早期的工业生产中,氧气主要用作引发剂。目前除管式反应器外,氧气也可作为引发剂,釜式反应器已全部改为过氧化物引发剂。
3流程
乙烯高压聚合生产工艺既可用于釜式聚合反应器,也可用于管式聚合反应器。来自乙烯精制车间的3.0 ~ 3.3 MPa新鲜原料乙烯和来自低压分离器的循环乙烯经一次压缩至25MPa左右,与来自高压分离器的循环乙烯混合后进入二级压缩机。二级压缩机的最大压力根据聚合设备的要求而变化。管式反应器所需的最大压力为300MPa或更高,釜式反应器所需的最大压力为250MPa。二次压缩后达到反应压力的乙烯被冷却,然后进入聚合反应器。
工业上有两种不同类型的聚合反应器;釜式反应器和管式反应器。引发剂由高压泵送至乙烯进料口或直接注入聚合设备。将反应物料适当冷却后,放入高压分离器中,压力降至25MPa。未反应的乙烯从聚乙烯中分离出来,冷却除去蜡状低聚物,加压后返回二级压缩机的吸入口循环使用。聚乙烯进入低压分离器,压力降至0.1MPa以下,进一步分离剩余的乙烯。乙烯被回收。聚乙烯树脂与抗氧剂和其他添加剂在低压分离器中混合,然后挤出造粒得到柱状聚乙烯,柱状聚乙烯被水流送入脱水振动器,分离大部分水分后进入离心干燥机除去表面附着的水分,然后通过振动筛分除去不合格的颗粒,再将成品输送到计量装置进行气流计量,混合形成一次成品,然后再次挤出造粒,离心干燥得到二次成品。第二个成品被包装并作为商品聚乙烯运送到工厂。