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高壓聚乙烯管
高壓聚乙烯管
工藝流程
LDPE管式工藝流程示意圖如圖5—2所示。
從乙烯裝置來(lái)的聚合級(jí)乙烯進(jìn)入界區(qū)后，一次壓縮機(jī)將其壓縮至30MPa（表），冷卻后，這部分乙烯分成兩部分：一股進(jìn)入二次壓縮機(jī)的吸人口，另一股作為低壓冷卻物料注人反應(yīng)器高壓減壓閥后的乙烯／聚乙烯的混合物中。循環(huán)乙烯、一次壓縮機(jī)送來(lái)的新鮮乙烯、調(diào)節(jié)劑混合進(jìn)入二次壓縮機(jī)的吸人口，然后被壓縮至大約300MPa（表）左右。反應(yīng)器的壓力取決于聚合物的牌號(hào)，二次壓縮機(jī)出來(lái)的氣體進(jìn)入反應(yīng)器的不同人口，正面的進(jìn)料被預(yù)熱到180℃左右，而側(cè)線進(jìn)料則被冷卻到15℃
有機(jī)過(guò)氧化物的混合物在反應(yīng)器上分五點(diǎn)注入，引發(fā)聚合反應(yīng)。根據(jù)不同的產(chǎn)品牌號(hào)和不同的注入點(diǎn)，過(guò)氧化物混合物的組成也不同，產(chǎn)品產(chǎn)量一般為22-28t／h。
通過(guò)夾套冷卻水的熱傳遞和注入冷乙烯（側(cè)線進(jìn)料）移走管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)生成熱。
在反應(yīng)器的出口，反應(yīng)物流由高壓排放閥減壓到30MPa（表），高壓排放閥（減壓閥）同時(shí)也控制著反應(yīng)器的壓力。這股氣體／聚合物的混合物經(jīng)高壓排放閥減壓后被由一次壓縮機(jī)來(lái)的低壓急冷乙烯物流冷卻，然后混合物進(jìn)人高壓分離器，在這里進(jìn)行氣體和聚合物的*次分離，高壓分離器頂部出來(lái)的氣體進(jìn)入高壓循環(huán)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)有多個(gè)冷卻器、分離罐，將這股氣體冷卻、脫蠟，返回二次壓縮機(jī)吸入口。
高壓分離器底部的熔融聚合物降壓至0．07Pa（表），進(jìn)入低壓分離器。在此，幾乎所有剩余的乙烯（大約0．3kg氣體／kg聚合物）從聚合物中分離出來(lái)并進(jìn)入排放氣壓縮系統(tǒng)。排放氣壓縮機(jī)將低壓分離器來(lái)的氣體、一次壓縮機(jī)和二次壓縮機(jī)氣缸的泄漏氣體壓縮，其中部分氣體去排放氣體精制單元或乙烯裝置，而大部分氣體匯人到一次壓縮機(jī)進(jìn)料組成中。從低壓分離器出來(lái)的熔融聚合物進(jìn)入熱熔融擠出機(jī)，經(jīng)水下造粒，干燥，送到摻混料倉(cāng)，經(jīng)脫氣、摻混，再用空氣輸送到儲(chǔ)存料倉(cāng)，zui后包裝出廠。
（三）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
1．高壓聚乙烯反應(yīng)的特點(diǎn)
乙烯在高壓下的聚合反應(yīng)按自由基反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行。一個(gè)自由基形成一個(gè)壽命較短的活性中心，它帶有不成對(duì)的電子，當(dāng)這個(gè)自由基與乙烯分子結(jié)合，形成一個(gè)新的自由基。反應(yīng)開(kāi)始后，這個(gè)新的自由基繼續(xù)與乙烯分子進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，直到長(zhǎng)鏈分子的增長(zhǎng)結(jié)束。整個(gè)聚合反應(yīng)方程式為：
在高壓下，這種聚合反應(yīng)進(jìn)行得非?？?。盡管商業(yè)化的聚乙烯有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但是它韻聚合過(guò)程可以用典型自由基加聚反應(yīng)來(lái)描述。
簡(jiǎn)化自由基反應(yīng)機(jī)理，可以分為以下幾個(gè)步驟：
（1）引發(fā)引發(fā)劑分解形成的自由基與乙烯單體分子反應(yīng)形成聚合反應(yīng)所需要的自由基活性源。
（2）增長(zhǎng)單體分子接到增長(zhǎng)的聚合物鏈尾端自由基上，通過(guò)一系列這樣的反應(yīng)，聚合反應(yīng)不斷進(jìn)行下去。
（3）終止兩個(gè)自由基結(jié)合到一起，形成另外一個(gè)或兩個(gè)不具有活性的聚合物鏈，從而破壞活性自由基，終止反應(yīng)。這三步反應(yīng)（引發(fā)、增長(zhǎng)、終止）是機(jī)理中決定聚合速度的部分。
（4）鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：即活性自由基中心從增長(zhǎng)的聚合物鏈的尾端轉(zhuǎn)移到同一個(gè)聚合物分子的其他點(diǎn)，或者另外的聚合物分子上、溶劑、單體或調(diào)節(jié)劑分子上。鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)影響聚合物分子的大小、結(jié)構(gòu)和分子末端的基團(tuán)。
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