ldpe新技术（精选6篇）
篇1：ldpe新技术
LDPE生产技术
高压低密度聚乙烯（LDPE）是用高压工艺生产的，压力为110～350MPa，温度为130～350℃，聚合时间非常短，一般为15秒到2分钟。乙烯聚合反应放出大量的热，热量主要通过循环过量的冷单体实现撤热，系统基本上在绝热条件下操作。1:1.15
LDPE高压反应主要采用两种聚合反应器：一种是带搅拌器的高压釜式反应器，该工艺最早是20世纪30年代由ICI公司开发的；另一种是管式反应器，最早是由巴斯夫公司开发的。后来，杜邦、陶氏化学、USI、住友和CdF化学(现在的埃尼化学)都对工艺作了若干改进。两种工艺生产的聚合物略有差别，主要因为反应器的温度分布不同。
釜式法和管式法两种工艺的生产流程大体相同，一个工业化的LDPE装置通常由以下几部分组成：乙烯压缩、引发剂制备和注入系统、聚合反应器、分离系统、挤出造粒。除聚合反应器外，釜式法和管式法的工艺步骤相似。现已建成的管式法最大单线反应器能力为32万吨/年，是巴塞尔公司建在法国的装置；釜式法最大单线反应器能力为18万吨/年，是QGPC公司用Orchem(CdF)技术建在卡塔尔的装置。
LDPE市场价格较HDPE高，一般专利费也较少，因此LDPE投资开发又开始活跃。LDPE开发主要集中于管式法工艺中，釜式法的开发进展较少。LDPE生产技术主要进展体现在以下几个方面。
（l）管式法技术及进展。管式法工艺的主要专利商有巴塞尔、DSM、等星和埃克森美孚等。
(a)巴塞尔管式法技术。巴塞尔管式法技术包括LupotechTM和LupotechTS两种。LupotechTM技术的特点是有多个单体进料点，反应器的这种构造适合于生产EVA；只有一个进料点的巴塞尔技术称为LupotechTS。
不同高压管式法设计的区别主要在于引发剂和反应器压力控制阀的差别。巴塞尔的Lupotech工艺以过氧化物作引发剂，Lupotech TM型工艺用压力控制阀控制乙烯的侧流，没有侧流的简单模式是LupotechTS型。为提高热传导，使用高气体流速；取决于所需要的聚合物牌号，反应器末端的压力控制阀或为脉冲式、或为非阀冲式。
LupotechTM型特别适合于生产重装袋牌号、共聚物和电线电缆牌号(即熔体指数小于1的产品)，两种构型的单程转化率范围均为24～35，转化率的差别主要取决于所要生产的牌号。
Lupotech工艺可在较高转化率的情况下直接从反应器生产很宽范围的牌号。可以工业化生产VA含量高到30％的共聚物，也可以生产丙烯酸酯含量高到20％的共聚物。
(b)DSM公司高压管式法技术(CTR)。DSM公司清洁管式反应器(CTR)工艺的主要特点是：一级压缩机出口压力高达25MPa；聚合压力仅为200～250MPa，且无脉冲，保持恒压；反应热用于预热原料；反应管直径保持恒定，有4个过氧化物注入点；转化率大约为32%～40%；使用混合的过氧化物引发剂，这种引发剂与管式法常用的氧引发相比，可得到较高的单程转化率，反应管不易结焦，产品具有更好的光学性质，对分解的敏感性小。另一个优点是生成的低聚物较少，这样就可简化循环气的回收流程。CTR技术中反应器保持恒压以及热传导效率高的主要优点是：容易控制反应器的排料控制阀；无低循环疲劳现象，可降低投资和维护费用；产品质量稳定；薄膜拉伸性能好，可降低厚度；以及耗能低等。
该工艺产品的熔体指数(MFl)范围0.3～65g/10min，密度范围0.918～0.930g/cm3，适于生产VA含量为10％的EVA，最大单线设计可达40万吨/年。
(c)等星公司的高压管式法技术。等星高压工艺的改进主要集中在降低能耗、不结焦的管式反应器设计、先进的工艺控制、模拟搅拌器设计和催化剂进料装置的改进。利用等星管式法工艺可以生产VA含量高达28%的EVA，如果VA含量9%以下，生产EVA不需要增加设备。LDPE产品的密度范围0.917～0.932G/cm3，MFI 0.18～35。反应用有机过氧化物作引发剂，可以用空气，也可以不用空气。转化率高达30%，利用其不结焦技术，装置的能耗可减至最小。与其它工艺不同，反应器不要求溶剂洗涤。由于采用先进的控制仪表，最终产品的均匀性很好。
(d)埃克森美孚公司的高压管式法工艺。埃克森美孚开发了普通的LDPE管式法技术，燕山石化公司购买该公司技术建设的20万吨/年装置已于2001年投产。目前位于美国路易斯安那州巴吞鲁日的装置是使用该技术最大的装置，脱瓶颈后能力达到22万吨/年。埃克森美孚管式法技术的主要特点是：象巴塞尔技术一样，用排放阀作脉冲阀，但正常操作时不使用；使用有机过氧化物作引发剂；设有加热反应管的脱焦系统；采用实时监控熔体性质的技术，优质牌号比例高；反应器设计有很高灵活性，一个月内可生产全部牌号，一年可转变牌号600次，即使这样频繁切换，仍能保持较高的生产效率；单程转化率可达34%～36%；装置可靠性高，虽然额定运转8 000小时，但实际可运转8400小时。
该工艺产品的密度范围为0.918～0.935g/cm3，熔体指数范围是0.3～46。一套36万吨/年管式法装置可生产VA含量达15%的EVA，正在开发生产VA含量达28%的EVA技术，用较小的装置可生产VA含量达40%的EVA。埃克森美孚设计了36万吨/年的反应器，投资成本据说比22.5万吨/年反应器高25%～35%。
（2）釜式法技术及进展
釜式法工艺的反应是绝热过程，工艺中没有明显的热量从反应器移出。乙烯聚合是高度放热的，如果温度超过350℃，就会发生爆炸性的分解，因而要通过仔细地在反应器几个点注入新鲜的冷乙烯来控制反应。高压釜式反应器几乎全部用有机过氧化物作聚合反应的引发剂。阿克苏诺贝尔、Peroxid化学(Laporte)和埃尔夫阿托化学都可以提供很多类型的引发剂。
埃克森美孚公司已经在高压釜式反应器中使用茂金属催化剂，在巴吞鲁日的一个釜式法反应器中，几乎全部使用茂金属催化剂。现代釜式反应器的单程转化率为19.5%～21%，不同牌号有所不同。
釜式法工艺技术的主要专利持有者是埃尼化学、等星、埃克森美孚和ICI(SimonCarves)。
(a)埃尼化学的高压釜式法工艺。埃尼化学通过20世纪80年代末收购法国阿托化学(原CdF化学)，成为欧洲最大的LDPE和LLDPE生产公司。埃尼化学对釜式法技术的主要改进体现为装置的大型化(理论上最大反应器可达3m3)和将产品范围扩大到LLDPE/VLDPE和EVA的能力。
埃尼化学认为用该工艺生产LLDPE时反应器可放大到5m3。与ICI/Simon～Carves技术的不同之处在于，埃尼化学技术的单线生产能力达20万吨/年，可明显降低投资费用，但操作灵活性略低。
该工艺采用齐格勒～纳塔催化剂可以转换生产LLDPE/VLDPE。继续开发釜式法工艺技术的目的在于降低能耗，提高单线产量，提高安全性和减少环境问题。然而PolimeriEuropa很可能将更多的投资用于Unipol工艺的实施，用于釜式法工艺开发的投资明显少于以前。
(b)埃克森美孚的高压釜式法工艺。尽管埃克森美孚主要致力于管式法工艺，但其釜式法技术还是有一些不同于ICI/SimonCarves和埃尼化学技术的特点。其主要特征为：反应器是埃克森美孚自行设计的1.5m3釜式反应器，并用它替代了用氧作引发剂的管式法反应器；反应器具有较高的长径比，有利于生产质量类似管式法工艺的薄膜产品；压力范围很宽，可生产低MFI的均聚物和高VA含量的共聚物。
(c)等星公司的高压釜式法工艺。埃克森美孚技术的前身就是等星的高压法技术。该技术最初由USI开发，然后转让给匡图姆化学，1997年8月千年石化(以前的匡图姆)和莱昂戴尔宣布成立有限合资公司即等星公司。
等星的技术开发集中在工艺控制、建立模型、高压釜搅拌器设计和催化剂进料设备。以达到适应挤出涂层市场要求的长链支化和分子量分布的平衡；而管式法产品则被优化适应吹塑和流延薄膜及成型应用的要求。反应的引发剂可以是空气，也可以是有机过氧化物，不包括添加剂，该工艺生产的LDPE／EVA的密度范围是0.912～0.951g/cm3，MFI是0.2～34。
(d)ICI／SimonCarves的高压釜式法工艺.ICI／SimonCarves技术是高压聚乙烯工艺的先驱，其独特之处是能较好地控制决定聚合物链性质的主要参数，即分子量、分子量分布和长链及短链支化度。这种技术适宜生产高度差别化的牌号，例如电线涂层和薄膜牌号要求较低的熔体弹性，要求长支链数较少；反之挤出涂层牌号要求较高的熔体弹性，需要有更多长支链的产品。管式LDPE工艺和LLDPE工艺不易生产这些产品。
釜式法工艺的操作压力和产品转化率均低于管式法，但投资成本和能耗很接近。用ICI工艺更容易生产那些LLDPE构成较少竞争威胁的产品。
篇2：ldpe新技术
某公司20万t/年高压低密度聚乙烯装置采用德国Basll公司LUPOTECHTR专利技术, 由意大利TECNIMONT公司承建, 装置于2006年建成投用。具有一台挤压机和水下切粒机, 将生产时产生的熔融状态的聚乙烯物料在水中切割成规则形状的颗粒, 该技术对于操作和维护、检修等方面要求很高, 故障率居高不下。在实际生产中经常出现缠刀、垫刀、拖尾粒、碎粒、颗粒形状不规则等现象, 严重影响了产品的质量甚至造成事故。针对上述问题通过多年的研究和实践验证, 通过优化操作、保证模板与切刀的配合等方法找到了保证切粒效果的诸多关键点, 切实保证了装置的长周期生产, 创造了较好的经济效益。
模板与水下切粒机参数见表1。
1 水下造粒原理介绍
如图1、图2所示, 生产时的聚乙烯物料呈熔融状态, 经挤压机螺杆螺旋增压、均化后进入模板, 物料在压力作用下沿模板孔洞均匀挤出, 均匀布有20把切刀的圆形刀盘在压力作用下贴合在模板上进行高速旋转, 将从模板孔洞挤出的圆柱状聚乙烯物料切成颗粒状, 模板和切刀密闭在水中, 随着水的流动将聚乙烯颗粒冷却固化并输送至离心干燥机工段进行水脱除和干燥。
2 易出现的故障现象
水下造粒的技术要求较高, 涉及到物料熔融指数、筒体温度、颗粒水温度、机械部件安装精度、备件性能、开停机操作、调整优化等诸多方面, 某一细节出现问题均会对造粒效果造成巨大影响, 常见的故障现象有:
1) 缠刀:部分聚乙烯物料没有被切成颗粒而是缠在了切刀上, 形成许多条状物和块状物。
2) 垫刀:有块状的聚乙烯物料垫在刀盘和模板之间, 形成许多的碎块, 颗粒形状不规则。
3) 模孔堵:模板模孔有堵塞情况, 会形成许多的碎料、颗粒会大小不一。
4) 拖尾粒:颗粒带有小尾巴, 会产生大量的聚乙烯碎丝料和粉末。
5) 碎屑多:颗粒中带有大量碎屑, 被振动筛分离出来。
3 故障分析
针对上述5种故障现象进行分别分析:
1) 缠刀。物料熔融指数太高, 相应的挤压机筒体温度和颗粒水温度没有及时调节所致。或者是切刀刀盘没有贴合在模板上所致。
2) 垫刀。启动切粒机前模板表面没有清理干净, 有物料垫在切刀和模板之间, 模板和切刀也没有涂抹充足润滑油, 使物料粘在切刀上, 使该物料无法随着切刀旋转排出, 导致切刀与模板间间隙过大, 模孔中挤出物料严重变形、无法切出规则颗粒形成垫刀料。
3) 模孔堵。停机时间过长使模板被空气冷却, 部分模孔内聚乙烯物料冷却硬化粘在模孔内壁上, 造成模孔出料不均匀。
4) 拖尾粒。最主要原因为切刀刃口不锋利无法有效快速将物料切削;刀盘进刀压力过大使切刀外边缘翘起或者进刀压力过小使切刀内侧没有贴合在模板上也会出现此现象。
5) 碎屑多。模板表面不光滑长时间运转导致模板表面出现较深的沟痕所致。
4 解决办法
上述问题是聚乙烯装置水下造粒技术中最为关键的几项问题, 若要有效避免问题的发生需要注意以下几个方面:
1) 要根据物料熔融指数的变化及时相应调整挤压机筒体热水的温度和切粒机切粒水的温度, 保证物料有一个合适的切粒硬度。要随着挤压机转速的变化相应调整切粒机转速, 才能保证造粒形状规则。
2) 切粒机启动前要将模板清理干净, 并在切刀和模板表面涂抹充足润滑油, 上述工作完成后要快速启动切粒机尽快进行造粒, 防止模孔继续流出物料造成垫刀。
3) 拉料时要通过腻刀快速切掉模板表面物料, 观察各模孔出料是否均匀, 对于出料缓慢或形状不规则的模孔要继续拉料或用钢针疏通直至合格为止。
4) 安装新切刀后要进行磨刀, 并且磨刀压力要尽量低, 从正常操作的进刀压力的50%开始磨刀, 逐渐提高磨刀压力, 切刀转速为正常情况下的1.2倍左右, 每次磨刀15~20 min, 直至切刀与模板完全贴合为止。
5) 切刀硬度不能过大, 以比模板表面硬度低10HRC左右为宜, 切刀硬度大会使切刀不磨损而刃口不锋利, 甚至出现刃口损坏, 严重影响造粒效果。切刀硬度合适会随着切刀磨损而刃口保持锋利。
6) 模板检修后要进行模板和刀盘的平行度找正, 严格依照技术要求检修, 一般控制在0.03 mm以下。
7) 模板要定期检查更换, 当模板表面可以目测有很多沟痕并且碎屑较多时则需进行更换。
8) 模板修复切粒带磨削时要进行找正磨削, 防止切粒带高度过小, 切粒带高度即为切刀可以承受的磨损量。
5 结语
通过对高压低密度聚乙烯装置水下造粒技术的研究, 准确判断出影响切粒效果的诸多关键点, 并进行了良好的实施, 效果非常明显, 有效保证了造粒系统的良好运行, 切实保证了装置的长周期生产, 产生了良好的经济效益。
参考文献
篇3：ldpe新技术
【关键词】聚乙烯；电性能；击穿场强
1.引言
聚合物基纳米复合电介质是无机填料以纳米尺度均匀分散于聚合物中而形成的复合体系，又称纳米电介质。在聚合物中加入无机纳米颗粒可能会引起其电、热、机械等性能的大幅度提高。因而，自从1994年T.J. Lewis提出纳米电介质的概念并作为电介质未来的研究方向之后，聚合物基无机纳米复合电介质开始受到工程界和学术界的广泛关注，成为电介质领域研究的热点，并被公认为是下一代绝缘电介质[1]。
目前研究多以单种纳米颗粒掺杂为主，对两种不同性质的纳米颗粒混合掺杂研究较少。由于ZnO纳米颗粒掺杂除产生巨大的界面效应外，其本身的非线性电阻效应和半导电特性，可能对聚合物的电性能有重要影响；而Al2O3纳米颗粒粒径尺寸小，比表面积大，表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基，绝缘性能好[2]。因此本文采用ZnO和Al2O3两种纳米颗粒和聚乙烯混合掺杂，通过对击穿场强实验，希望能为研究和分析纳米掺杂对聚合物影响机理提供一定的依据。
2.实验材料与方法
2.1 LDPE/（ZnO+Al2O3）纳米复合物制备
实验材料：大庆石化产LDPE，型号为18D；自制ZnO纳米颗粒，粒径为50nm左右，经KH550表面处理；北京纳辰提供的Al2O3纳米颗粒，粒径为13nm，经KH550表面处理。
取一定量的ZnO和Al2O3纳米颗粒，按一定的比例将其和LDPE均匀混合，加入到转矩流变仪中，在150℃下混炼30分钟将纳米复合物混合均匀。最后在120℃的平板硫化机上，压力为10MPa下热压成厚度为0.1～0.2mm、直径为10cm的LDPE和不同掺杂含量的LDPE/（ZnO+Al2O3）纳米复合物的圆形薄片，压制时间为15min。将压制的薄片在70℃下热处理12h，以消除试样压制过程中压力和冷却速度不同对结晶形态的影响。
2.2 实验装置和方法
2.2.1电击穿场强测试
交流击穿场强测试采用CS2674C型耐压测试仪及标准电极系统。其电压测试范围可在0-50kv变化，误差范围±5%；漏电流测试范围为0.5-20mA，误差范围±5%。本实验采用绝缘强度相对较高的苯甲基硅油（其绝缘强度可高达16kV/mm）作为实验媒质，升压速率为500V/s。样品厚度为0.1～0.15mm，每种组分击穿电压测试均选用20个样品，取其中间的10个击穿电压平均值为该组分击穿电压，并计算标准偏差。
3.实验结果与讨论
3.1 LDPE/（ZnO+Al2O3）纳米复合物的击穿场强
图1是LDPE及其ZnO+Al2O3纳米复合物的交流击穿场强。从图中看出：LDPE及其ZnO+Al2O3纳米复合物的交流击穿场强呈现先增减后减小的趋势，在纳米颗粒掺杂含量为0.5wt%时，LDPE的交流击穿场强最大值达到98kv/mm左右（LDPE的击穿场强为90kv/mm），提高为原来的1.09倍。当掺杂含量增加为7wt%时，LDPE击穿场强值出现最小，其值为72kv/mm左右，降低为原来的0.2倍。如前所述，纳米复合物中纳米颗粒与聚乙烯基体间的界面区域在高场强下具有一定的导电性，同时，界面形成的陷阱也对载流子输运具有散射作用。界面区的电导和陷阱散射对载流子在高场下积累能量起着相反的作用。掺杂量少时，界面区域较小，其对聚合物的高场电导影响较小，故对载流子的散射降低其能量起主导作用；而当掺杂量较大时，界面区域增大，其对聚合物的电导影响也增大，此时其电导效应可能大于对载流子的散射效应。因而少量纳米掺杂后交流击穿场强稍有提高，而大量掺杂后击穿场强随掺杂含量的增加而降低。
4.结论
本文研究了LDPE和LDPE/（ZnO+Al2O3）纳米复合物不同掺杂含量的击穿场强试验得出如下结论：
在纳米颗粒掺杂含量为0.5wt%时，LDPE的交流击穿场强最大值达到98kv/mm左右，提高为原来的1.09倍。当掺杂含量增加为7wt%时，LDPE击穿场强值最小为72kv/mm左右，降低为原来的0.2倍，一定量的纳米颗粒掺杂提高了LDPE的交流击穿场强。
参考文献
[1]Lewis T.J. Nanometric dielectrics[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation， 1994.
篇4：ldpe新技术
随着科学技术的发展,橡胶和塑料在工农业生产中的应用越来越广泛。橡胶通常都具有较高的弹性及屈挠性能;塑料则具有较高的断裂强度和抗冲击强度以及一定的硬度和很好的可塑性。而在我们的实际生产中,往往需要一些材料兼具橡胶和塑料的性能,如运动鞋的帮跟和一些机械密封件(圈)等,除要有一定的弹性及屈挠性外,还要有一定的硬度和抗冲击强度。这些产品如果单独使用橡胶或塑料很难达到上述要求。采用橡塑并用共混改性是解决这一难题的简单而有效的途径。而橡胶必须进行硫化才能具有使用价值,所以橡胶和塑料的共混物必须进行硫化。本工作以NR和低密度聚乙烯(LDPE)共混改性,研究了其生产工艺及配方对其硫化性能的影响。
1 实验原材料及实验仪器(见表 1、2)
2实验过程
2.1工艺流程图
工艺流程参见图1。
2.2 实验方案
实验配方见表3。
将开炼机的温度升至140℃后先将LDPE放入,其熔化后包覆在在滚筒上,2min后加入NR混炼,打三角包,3min后将母胶取出。
在70℃、60r/min的转速下将制备好的母胶放入开炼机中,待其包覆在滚筒上后加入硬脂酸,打三角包混炼2min,硬脂酸分布均匀;加入氧化锌(ZnO),打三角包混炼2min,氧化锌分布均匀;加入促进剂,打三角包混炼2min,促进剂分布均匀;加入白炭黑,打三角包混炼3min,白炭黑分布均匀;最后加入轻质碳酸钙,打三角包混炼10min,轻质碳酸钙分布均匀,将共混物取出备用(见表4)。
由于当共混比例NR/LDPE=50/50时,会发生比较明显的粘辊现象,为了使硫磺分散均匀,在添加助剂的时候先不加入硫磺。硫磺的加入在HAKKE流变仪上进行。把添加了助剂的母胶片用剪刀剪成宽为1.5cm左右的长条,称取50g,将其放入哈克流变仪的料桶中,再加入硫磺,在70℃、30r/min的转速下共混5min后取出。
将加入硫磺后的共混物用剪刀剪成0.5cm×0.5cm×0.2cm左右大小的颗粒备用。打开哈克流变仪电源,启动计算机,运行Polylab Wincap(english)软件,选择mixer Pheomix600p,转子类型Roller-Rotors R600,打开Worksheet菜单,设定时间为60min;转速50r/min,报警转速150r/min;TS-M1温度160℃,TS-M2温度160℃,TS-M3温度160℃,TM-M1温度160℃,报警温度200℃,然后开始加热,等到加热到16℃时,待温度恒定半小时后,进行校正,此时转子转动,表明试验正常,然后开始加料,加完料的同时开始测量,则会观察到转矩和温度随时间变化的曲线,等到测试共混转矩恒定后即可停止测试,将所得图像保存。
3 结果与分析
3.1 LDPE用量对共混物硫化性能的影响(见图2)
由图2和表5可以明显地看出当低密度聚乙烯的用量越多时,共混物的扭矩的峰值越来越小,达到峰值的时间越来越晚,而最终的平衡值越来越大。
3.2硫磺用量对共混物硫化性能的影响
NR/LDPE=50/50、促进剂选用TMTD、硫磺用量为1.5、2.0和2.5时的扭矩曲线,如图3所示。并将峰值和达到峰值的具体时间列于表6。
由图3和表6可以看出,当硫磺用量从1.5份增加到2.0份时,峰值会有所增大,达到平衡值的时间缩短, 平衡值减小。而当硫磺用量增加到2.5份时,峰值有明显的降低,达到平衡的时间推迟,平衡值增大。
S=1.5(A) S=2.0(B) S=2.5(C)
3.3 促进剂种类对共混物硫化性能的影响
在NR/LDPE=70/30、硫磺用量为2.0份时,分别采用了三种促进剂(M,DM,TMTD)进行研究,并将峰值和达到峰值的具体时间列于表7。
由表7可以明显地看出当促进剂选用TMTD时,在最短的时间内可以达到最大的峰值而具有适中的平衡值。当选用DM促进剂时,其平衡值最小,而峰值和达到峰值所需的时间为中间值。当促进剂选用M时,其峰值最小,达到峰值所需的时间最长,而其平衡值最大。
4 结论
由试验可以看出:
(1)当硫磺的用量相同(2.5份)时,选用相同的促进剂(TMTD),随着LDPE用量的增加,共混物的硫化程度越来越低,硫化的速度也越来越慢,而其黏度越来越大。
(2)当选用相同的促进剂(TMTD)和相同的橡塑比例(NR/LDPE=50/50),硫磺用量为2.0份时其硫化程度最高,硫化速度最快,黏度适中。
(3)当NR/LDPE=70/30、分别采用三种促进剂(M,DM,TMTD),其中使用TMTD时硫化程度最高,硫化速度最快,黏度适中。
篇5：ldpe新技术
一、管式法LPDE装置的工艺能耗状况
LPDE装置, 其能耗基本上由六部分组成, 分别是仪表风、脱盐水、氮气、冷却水、蒸汽和电能。在LPDE装置中, 仪表风和循环水的运行状况的数据信息明显要地域最开始的设计数据信息。同时, 仪表风和循环水的压力、流量, 还进行了工艺联锁设置。一旦发生波动状况, 对于整个装置的稳定安全运行都会产生一定的影响。所以, 结合实际情况, 需要从脱盐水、氮气、蒸汽和电能几方面来进行节能降耗。
1. 管式法LPDE装置的脱盐水损耗
在造粒水的降温冷却中, 运用聚乙烯造粒板形式的换热器。这样, 在冷却的具体过程中, 在聚乙烯颗粒内部, 会析出一定量的芥酸酰胺或油酸酰胺, 并且会在板式换热器的内壁进行粘附, 久而久之管程壁上出现污垢层, 会降低板式换热器的工作换热能力。如果冷却能力下降到了一定的程度时, 将会难以满足生产需要, 这时候就需要启动备用的换热器。拆离这台换热器的内部集管, 通过使用高压水枪或蒸汽, 对其实施冲涮清理, 这样每年会消耗掉大量的水和蒸汽。
2. 管式法LPDE装置的氮气损耗
在日常的生产过程中, 基本上是在设备油箱、放空管线和安全阀中应用氮气, 进行氮封, 避免氧气串入内部, 从而为装置的正常运行提供保障。在氮气的每根单独的管线上, 基本上都会设置限流孔板, 其作用是在保证安全的基础上, 尽量降低氮气浪费。在LPDE装置的最初设计中, 氮气保持着0.7兆帕的界区压力, 正常消耗是每小时一百五十立方米。但是在运行过程中, 实际得为界区压力是0.8兆帕, 随着压力的增加, 造成氮封管线每一根的流量, 都升高了消耗, 导致氮气的实际消耗量为每小时三百立方米, 这就极大地超出了设计时的消耗。
3. LPDE装置的蒸汽损耗
在装置蒸汽中, 主要分为三个等级, 分别是0.45兆帕的低压蒸汽、0.9兆帕中压蒸汽和4.0兆帕高压蒸汽。4.0兆帕的高压蒸汽基本上应用在反应器的预热器高温部分、反应器安全阀、挤压机模头和挤压机筒体中。1.0兆帕中压蒸汽在返回裂解气体的相关加热器中得到应用。0.4兆帕低压蒸汽通过空气冷却器冷却成凝液循环使用。
(1) 没有回收装置反应热
通常情况下, 应该控制装置的反应温度为290摄氏度至305摄氏度之间。在生产过程中散发出来的大量反应热, 就可以利用蒸汽发生器副产0.45和0.8兆帕低压蒸汽进行回收。但是由于装置生产前期无相应装置利用余热, 装置副产蒸汽无法利用, 只能利用空冷器对反应热进行散热, 导致了损失大量的反应热并消耗电能, 所以需要解决泄漏问题, 才能节约能源。
(2) 疏水器故障
设备的连续性排放出现故障, 使得疏水器基本上处于常开的状态。这样不仅导致冷凝水的连续输出, 还会排出蒸汽, 使得能量利用率低, 导致能源浪费。这种故障不仅出现几率高, 判断也比较困难。
(3) 预热器二段气体温度偏低
在二次机出口存在的高压乙烯气体在进入反应器之后, 需要经过一段时间低压蒸汽、中压蒸汽、减等级高压蒸汽的预热, 当预热三段经过高压蒸汽加热已经满足了反应温度时, 需要注入引发剂来引发聚合反应。经过一段、二段预热, 出口的气体保持110摄氏度的温度, 与理论值有着一定的差距, 造成了预热三段的蒸汽消耗偏高。
4. 电能损耗
LPDE装置主要有三方面的电能损耗, 首先, 是一压缩机能力调节的损耗, 过量的乙烯气体被压缩至250公斤后通过旁路阀返回压缩机入口循环压缩, 造成了压缩机功率过高;其次原设计风机或者水泵具有富余的能力, 需要通过将出口管线阀门关小, 来进行控制调节。另一方面, 没有回收装置部分热量, 利用电能驱动风冷器风扇进行散热。
(1) 空冷器
在装置的设计中, 需要通过反应热水来进行大量反应热散热, 通过四组串联空冷器和装置内伴热冷凝进行降温, 在这个过程中, 空冷器发挥主导作用, 基本上只能通过空冷器进行散热, 电能消耗较高。
(2) 淘洗器除尘风机
在装置包装料斗上方上需要使用除尘风机。根据包装过程中粉尘的含量, 对风机阀门开度进行调整, 控制风量, 从而保证产品粉尘含量较低。但是风机阀门如果开度偏大, 将会吹入一定的粒料到粉尘中, 导致物料损失。如果开度偏小, 粉尘含量较高, 对外观质量造成影响。这期间就会造成电能损耗。
二、管式法LPDE装置的节能措施
1. 降低脱盐水损耗的措施
为了有效地降低装置的脱盐水损耗, 需要在造粒板式换热器中增设脱垢系统。这就需要公司加大资金投入力度, 并且充分运用先进的科学技术, 极大技术攻关力度, 在造粒板式换热器中增设在线清理系统, 这样就能有效的降低脱盐水的损耗。与现目前的高压水或蒸汽冲涮清理相比较, 将会节省大量水或蒸汽, 有效地降低脱盐水损耗。
2. 降低氮气损耗的措施
在LPDE装置中, 传统的方式需要消耗大量的氮气, 有时会造成不必要的氮气能源浪费, 增加了企业的经济损失。这就需要选择合理的节能措施, 降低氮气能源损耗。在氮气的界区管线中设置压力调节阀, 对不同压力等级氮气进行分级控制, 利用调节阀对LPDE装置内的氮封压力进行控制, 使其稳定在0.3兆帕左右, 经过改造后, 将会降低氮气消耗到最初设计的允许范围内, 甚至小于原设计消耗量。
3. 降低蒸汽损耗的措施
(1) 解决蒸汽发生器的问题
对于出现事故的蒸汽发生器要进行认真的解体检查, 准确找到泄漏点, 一方面是因为碳钢列管受到严重的腐蚀, 导致泄漏。另一方面, 是因为管板法兰出现变形, 导致泄漏事故的发生。根据国家关于低压锅炉的用水质量标准的规定, 对于蒸发量在每小时六吨以上的锅炉, 应该对其给水进行除氧, 并且额定的蒸汽压力应该小于1.0兆帕, 给水溶解氧应该小于每升0.1毫克。由动力厂提供的二级常温的锅炉水水, 其溶解氧的含量是每升9毫克, 氧腐蚀是碳钢列管发生泄漏的主要原因。管板法兰面发生泄漏是因为管板法兰的实际压力等级较低, 在反复多次的对装置进行开停车的过程中, 造成管板法兰应力变形, 导致泄漏。
所以, 需要对蒸汽发生器进行重新制作, 保证副产蒸汽在0.4兆帕, 低压蒸汽为每小时十吨。通过空冷器对剩余的微量热负荷进行调整。为了对腐蚀问题进行彻底的解决, 应该将不锈钢作为设备的材质。为了避免法兰面发生泄漏, 应该将管板法兰实际应力等级由原来的3.0兆帕调整为5.0兆帕。
(2) 选择适合的疏水器
公司应该对所使用的疏水器进行认真的质量和性能检测, 对于其型号和规格进行核查。在检修的过程中, 应该大规模改造蒸汽系统, 加大投资力度, 购进性能更好的疏水器, 还要改进疏水器的应用安装方式。对于低压分离器的应用蒸汽伴热, 应该对单路进行改造, 成为并联双路, 还应该对多处伴热线进行改造。经过改造之后, 会明显降低高压蒸汽的实际消耗量, 从而大幅度降低装置的能耗。
在检测期间, 还可以采用其他有效合理的措施:第一, 在对装置进行检测的过程中, 应该清理中压废热锅炉, 从而使得中压废热锅炉造成的中压蒸汽量能够符合设计值。这样高压蒸汽就不需要对中压蒸汽管网进行蒸汽补充, 还要对中压废热锅炉进行定期的在线除垢。第二, 对内漏阀门进行更换, 对于阀门和疏水器也要进行定期检测, 及时更换疏水器和泄漏阀门。
(3) 对外排蒸汽进行回收再利用
现阶段, 导致装置防空大量低压蒸汽的基本原因是通过疏水器中、高压蒸汽泄漏造成的。对于高压蒸汽降低消耗, 会减少低压蒸汽一定程度的放空。对低压蒸汽进行回收利用主要可以从以下两方面入手, 一方面是含有热能。另一方面是相当于蒸汽自身的水量。
第一, 回收热能, 收集凝液。这样会很好的利用热能和水。应该运用以蒸汽作为驱动的发电机或者制冷剂也可以是其他的能量转换措施, 驱动汽轮机进行发电机或者产生冷量。高压装置需要使用冷却水实现换热器制冷, 增加了装置的能耗负荷。可以运用放空蒸汽进行制冷, 对高压装置进行冷冻水供给。第二, 在低压蒸汽的防空处设置冷却器, 对蒸汽进行冷凝, 然后运送到低压凝液储罐, 通过凝液泵送回动力车间。这种方法具有投资少的优点, 但是会造成一定程度的热能损失, 使用冷却水进行冷却, 运到动力车间还需要进行处理, 对于综合利用能量有着一定的影响。结合中国石化广东茂名分公司化工分部的前期装置实际情况, 在下游装置无法有效利用其副产蒸汽的时候, 高压装置在其装置内部安装了两台螺杆式膨胀发电机, 装置利用低压副产蒸汽发电项目是在装置的低压副产蒸汽原管路上接一段旁路, 将蒸汽引入螺杆膨胀动力机做功发电, 从螺杆膨胀动力机出来的蒸汽经过分离罐, 将凝液分离, 蒸汽经空冷器却到成为冷凝液, 回收至低压冷凝液罐, 分离罐的凝液由冷凝液泵送至低压冷凝液罐。发出的电并入企业6KV级电网, 供装置使用, 该设施可以将原设计需要8台风冷器进行冷却, 降低至两台, 减少了电力消耗, 同时每小时产生800-1000千瓦小时电量并网使用, 综合电力消耗减少了1500千瓦时以上, 每年可节省电108万度以上, 但是该设施蒸汽利用率仍处於较低水平, 核算蒸汽经济利用在20%左右;在该厂10万吨/年高顺丁橡胶装置投产后, 技术人员通过攻关使用高压装置副产蒸汽进行利用, 将蒸汽经济型提高至60%。
(4) 升高预热器二段加热出口气体温度
二次机出口的气体温度、以及预热一段和二段的中、低反应副产蒸汽流量, 对于三段预热的高压蒸汽消耗有着一定的影响。二次机出口存在的高压乙烯气体的实际温度为85摄氏度, 高温联锁值达到了120摄氏度。可以适当程度调整二次机段间的冷却器循环水流量, 从而将温度升高到95摄氏度。将预热一段和二段中的蒸汽调整到最大, 保证二段加热温度在125摄氏度以上。这样就能够有效地降低预热三段的高压蒸汽消耗。
4. 降低电能损耗的措施
(1) 低负荷运行空冷器
应该加大投资力度, 结合企业的实际情况, 选择性能更加优越的空冷器, 对于原有的空冷器, 可以减少数量, 例如, 可以将三台改为一台运行, 这样就能保证空冷器的低负荷运行。这样就能在满足企业正常生产的情况下, 降低电能损耗, 节约电能。
(2) 对于包装线的除尘风机进行变频改造
对装置包装线的除尘风机实施变频控制, 将改造后的风机的全部出口阀门打开, 然后利用控制变频器进行输出, 对于风机的转速进行调整, 从而实现调整风量的基本目的。这样就能实现降低电能损耗的目的, 从而有效地节约电能, 提高企业的经济效益。
(3) 一次压缩机使用Hydrocom技术
茂名石化高压装置在技术改进时, 在其一次压缩机使用了Hydrocom系统调节压缩机能力, 降低了压力旁路调节阀的开度, 降低一次压缩机电耗约10-15%。Hydrocom系统主要原理为通过PI调节器根据压缩机出口实际压力变化计算出压缩机入口所需求的气量, 通过接口转换机构 (CIU) 传递到压缩机入口气阀电子液压执行机构, 实现所需的进气阀延迟关闭的时间, 达到调节活塞每段工作循环中实际气缸中待压缩的气量, 该系统可以调节压缩机气量能力0-100%, 其特点是节电效果明显, 系统出现故障时刻迅速切换至旁路调节, 可有效嵌入在可调节气量压缩机工艺系统中。
结语
综上所述, 应该对于管式法LPDE装置的工艺损耗进行详细的分析, 然后制定针对性的节能措施。分别从降低氮气损耗, 降低脱盐水损耗, 降低蒸汽损耗和降低电能损耗四个方面进行节能。通过有效地措施的应用, 不仅可以实现节能降耗的目的, 还能提升装置的工作性能, 延长使用寿命, 提高企业的经济效益和社会效益, 具有巨大的实用价值。
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篇6：ldpe新技术
低密度聚乙烯(LDPE)具有优良的力学性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐低温性、价格低廉等特点,但由于LDPE发泡后材料的柔韧性、耐绕曲性、耐磨性、耐撕裂强度等性能较差,从而限制了其在发泡材料上的大量应用[2]。乙烯-辛烯共聚物(POE)是由a-烯烃(1-丁烯,1-辛烯)和乙烯,采用茂金属催化技术得到的共聚物[3,4]。其相对分子质量分布窄,内聚能较低,具有较高的剪切敏感性和柔韧性。本方法采用LDPE为基体材料,POE为增韧材料, CaCO3为填充料,采用密炼塑化、双辊混炼、模压发泡方法制备高发泡弹性材料,用智能型发泡无转子硫化仪分析POE对LDPE正硫化时间、扭矩值、发泡气体压力的影响,用扫描电镜观察POE与LDPE之间的相结构以及发泡后泡孔孔径的影响,测试了LDPE/POE发泡材料的物理力学性能。
1 实验部分
1.1 原料与试剂
LDPE,2426H,扬子-巴斯夫石化有限公司;POE,F5061,美国埃克森化工有限公司;CaCO3,1035,江西省泰华碳酸钙有限责任公司;AC发泡剂,工业级,福州一化化学品股份有限公司生产;过氧化二异丙苯(DCP)交联剂,工业级,上海高桥石化精细化工公司生产; HSt,ZnSt,工业级,杭州油脂化工有限公司生产;ZnO,工业级,广州汕头达淳化工厂。
1.2 仪器与设备
高速搅拌机,GHR-5,江苏张家港日新机电塑料机械厂;密炼机,SNF-1,上海塑料机械厂;双辊炼胶机,SXK160×320,福建永春轻工机械厂;平板硫化机,XLB,青岛第三橡胶设备厂;电热恒温鼓风干燥箱,DHG-9070A,上海精宏实验设备有限公司;冲片机,CP-25,江都县非金属材料试验机械厂;智能型发泡无转子硫化仪,UR-2030型,优肯科技股份有限公司;扫描电子显微镜,JSM-6380LV,日本JEOL公司;微机控制电子万能试验机,CMT4204,深圳市新三思技术有限公司。
1.3 试样的制备
按配方比例(LDPE/POE 100、CaCO3 10、AC发泡剂3、DCP0.8、ZnO 0.5、HSt 0.5、ZnSt 0.5)计量后,将LDPE、POE、CaCO3置于密炼机中,控制密炼温度117℃±1℃,密炼共混10min,再加入AC发泡剂、DCP、ZnO、HSt、ZnSt,继续密炼共混5min后,置于双辊炼胶机中,控制辊筒温度为96～98℃,打三角包5次,平拉出厚度为1.5mm的改性LDPE片材试样。
将改性LDPE片材试样计量后置于平板硫化机模具中,进行交联发泡,控制模具温度为173℃±1℃,模压时间为13min,再经自然冷却定型,制成不同配方体系的改性LDPE发泡片材试样。
1.4 分析测试
取5.5g 改性LDPE片材试样,上下两面垫上厚度为0.2mm的PET薄膜,放入智能型发泡无转子硫化仪模腔中,闭合模腔;在摆动角为0.5°、温度为160℃的条件下,测试改性LDPE片材试样硫化发泡过程的扭矩、正硫化时间和气体压力。
取一定质量的改性LDPE发泡片材试样(W0)在索氏提取器中以沸腾二甲苯作溶剂回流72 h,然后在60℃下恒温干燥24 h直至恒重,得到凝胶(Wg)。最后称量并计算凝胶含量(Gel):Gel (%) = {Wg/W0}×100% (1)
将改性LDPE片材试样及改性LDPE发泡片材试样的冲击断面喷金处理,用扫描电镜观察POE与LDPE相结构及改性LDPE发泡片材泡孔孔径的变化。
改性LDPE发泡片材试样的拉伸强度和断裂伸长率按GB/T6344方法测试,回弹率按GB/T1681方法测试,直角撕裂强度按GB/T529方法测试。
2 结果与讨论
2.1POE用量对LDPE/POE正硫化时间和扭矩值的影响
由表1可知,随着POE用量的增加,LDPE/ POE材料正硫化时间t90延长,扭矩差值ΔM增大。这是因为POE在线性短支链支化结构中引入长支链[5],发生化学交联时较LDPE有更高的模量,材料黏度增大。
2.2 POE对LDPE/POE发泡气体压力的影响
由图1 可知,未添加POE的LDPE材料(曲线3)发泡过程中,在60～270s区间最大气体压力为20.5MPa,添加40份POE的LDPE材料(曲线2)最大气体压力为25.3MPa,添加50份POE的LDPE材料(曲线1)最大气体压力为29.6MPa。POE含量增加,明显增大LDPE材料发泡过程的气体压力,使得气泡膨胀速度加快。
2.3 POE对LDPE/POE发泡材料凝胶率的影响
由图2 可知,当POE用量为20～40质量份时,LDPE/POE发泡材料的凝胶率随POE用量增加而增大,当POE用量为40质量份时,LDPE/POE发泡材料的凝胶率为83.5%,继续增加POE用量,其凝胶率变化不大。凝胶率升高,材料的交联度增大,会有效地减缓LDPE的结晶,使两相间的均一性提高,有利于交联网络平均承担载荷,提高材料的物理力学性能。但交联度过大也会造成交联网络局部的应力集中,不利于链的运动和应力传递,从而导致材料性能降低[6]。
2.4 POE对LDPE/POE相结构微观形态的影响
图3为POE与LDPE相结构扫描电镜图,由图3可见,POE在LDPE基材中形成了“海-岛”结构两相体系[7],这是因为POE由a-烯烃和乙烯共聚合成,a-烯烃部分无法与LDPE完全相容所致。LDPE基体中加入POE弹性体,在受到冲击力作用下,POE弹性体可引发大量银纹和剪切带,而基体则产生剪切屈服,银纹和剪切带的产生能吸收大量的能量[8],缓解材料的冲击破坏过程,从而提高材料的韧性和耐冲击性能。
2.5 POE对LDPE/POE发泡材料泡孔的影响
由图4(a)可见,未添加POE的LDPE发泡材料孔径大小差别较大,均匀性较差;而含40质量份POE的LDPE/POE发泡材料孔径较大,均匀性较好。这是因为LDPE/POE发泡材料较LDPE发泡材料的黏度增加,对分解的气体束缚力增强,而发泡气体压力增大促使材料泡孔孔径增大,均匀性提高[9]。
2.6 POE对LDPE发泡材料力学性能的影响
图4可知,随着POE用量的增加,LDPE/POE发泡材料的拉伸强度呈先增大后减小,当POE为40质量份时,LDPE/POE发泡材料的拉伸强度出现峰值,达到1.99MPa,比纯LDPE发泡材料1.19MPa,提高67.2%;断裂伸长率随POE用量增加而增大,当POE为40质量份时,LDPE/POE发泡材料的断裂伸长率为184.8%,比纯LDPE发泡材料102.5%,提高82.3%。这是因为POE弹性体颗粒与LDPE基体的模量、泊松比等存在差异性,弹性体粒子起应力集中作用,受到外力作用时,弹性体粒子与周围基体形成应力体积球[10]。随着单位体积内POE弹性体数目的增加,粒子间距缩小,粒子间应力集中作用范围出现相互交叉直至形成逾渗通道,从而使材料形成脆韧转变,LDPE/POE发泡材料拉伸性能明显提高。
由图5可知,随着POE用量增加,LDPE/POE发泡材料的回弹率和直角撕裂强度增加,当POE为40质量份时,LDPE/POE发泡材料的回弹率为35%,比纯LDPE发泡材料27%,提高8%;直角撕裂强度为6.41kN/m,比纯LDPE发泡材料5.05kN/m,提高25.1%。这是因为POE分子质量分布窄,分子结构中结晶的乙烯链结做物理交联点承受载荷,非晶态的a-烯烃支链贡献弹性[11]。
3 结 论
(1)POE用量增加,LDPE/ POE材料正硫化时间t90、扭矩差值ΔM均随之增大,发泡气体压力增大,气泡膨胀速度加快。
(2)LDPE发泡材料的凝胶率随POE用量增加而增大,当POE用量为40质量份时,LDPE/POE发泡材料的凝胶率为83.5%,继续增加POE用量,其凝胶率变化不大。
(3)扫描电镜观察结果,POE在LDPE基材中形成了“海-岛”结构两相体系,含40质量份POE的LDPE/POE发泡材料孔径较大,均匀性较好。
(4)含40质量份POE的LDPE/ POE发泡材料,与LDPE发泡材料比较,拉伸强度提高67.2%,断裂伸长率提高82.3%,直角撕裂强度提高25.1%,回弹率提高8%,物理力学性能优良。
摘要：以低密度聚乙烯(LDPE)为基体原料,乙烯-辛烯共聚物(POE)为增韧材料,采用密炼塑化、双辊混炼、模压发泡方法制备高发泡弹性材料。用智能型发泡无转子硫化仪分析POE对LDPE正硫化时间、扭矩值、发泡气体压力的影响,用扫描电镜观察POE与LDPE之间的相结构以及发泡后泡孔孔径的影响,测试了LDPE/POE发泡材料的物理力学性能。结果表明:随着POE含量的增加,其复合材料正硫化时间延长,扭矩值和发泡气体压力增大;POE在LDPE材料中形成“海-岛”结构两相体系;含40质量份POE的LDPE/POE发泡材料孔径均匀性较好,与LDPE发泡材料相比,拉伸强度提高67.2%,断裂伸长率提高82.3%,直角撕裂强度提高25.1%,回弹率提高8%,物理力学性能优良。
关键词：LDPE,POE,增韧改性,模压发泡,弹性材料
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