从石油到聚乙烯,中间要经过哪些步骤呢?

发布时间:2018-12-27 10:35      

1石油化工的基本知识

组成石油的主要化学元素

碳 (83% ~ 87%)

氢(11% ~ 14%)

硫(0.06% ~ 0.8%)

氮(0.02% ~ 1.7%)

氧(0.08% ~ 1.82%)

微量金属元素(镍、钒、铁等)由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分,约占95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害, 在石油加工中应尽量除去。

石油化学工业简称石油化工,石油化学工业是基础性产业,它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务,在国民经济中占有举足轻重的地位。

石油经过加工后用于另一种产品的原料或者用于销售就可以认为是下游产品。像乙烯是从石油炼制过程中的炼厂气和热裂气中分离得到,是石油化工的下游产品。

聚乙烯也同样是乙烯得到的,是乙烯的下游产品,一般称其为乙烯的下游产品

2从石油到乙烯:分馏和裂解

2.1 分馏

石油是由超过8000种不同分子大小的碳氢化合物(及少量硫化合物)所组成的混合物。石油在使用前必须经过加工处理,才能制成适合各种用途的石油产品。常见的处理方法为分馏法,利用分子大小不同,沸点不同的原理,将石油中的碳氢化合物予以分离,再以化学处理方法提高产品的价值。

典型的工业化生产装置

2.2 裂解

在石油化工生产过程里,常用石油分馏产品(包括石油气)作原料,采用比裂化更高的温度(700~800℃,有时甚至高达1000℃以上),使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃(比如说我们需要的乙烯)和少量液态烃,以提供有机化工原料。裂解是由粗制长链烃获得短链烃的重要方法。

这是工业上制取乙烯的主要方式。

现代石油工业中,主要应用管式裂解炉来进行烃的裂解操作。

裂解原料经预热后,与过热蒸汽按一定比例混合,经管式炉对流段加热到500~600℃后进入辐射室,在辐射炉管中加热至780~900℃,发生裂解。为防止高温产物发生二次反应,辐射段出来的裂解产物进入急冷锅炉,迅速降低其温度并由换热产生高压蒸汽回收热量。 

裂解后产品还需要进一步精馏,气体也需要进一步分离。

3乙烯和聚乙烯的特性

3.1 乙烯

乙烯用量最大的是生产聚乙烯,约占乙烯耗量的45%;其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯;乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯,乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。 

3.2 聚乙烯

聚乙烯是结构最简单的高分子,也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯的加成聚合而成的。    

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。

在中等压力(1.5-3 MPa),有机化合物催化条件下进行聚合而成的是高密度聚乙烯,分子为线性结构且链很长,分子量高达几十万。

在高压力(100-300 MPa),高温(190–210℃),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯,分子链为支化结构。

3.3 三种聚乙烯亚种

按照聚合方式和分子量的不同,一般我们有分类如下:

低密度聚乙烯(LDPE):

通常用高压法(14.17~196.2MPa)生产,故又称为高压聚乙烯。

由于用高压法生产的聚乙烯分子链中含有较多的长短支链(支链占21/1000),所以结晶度较低,仅4%~65%,密度较小(0.910~0.925),质轻,柔性,耐低温性、耐冲击性较好。

LDPE广泛用于生产薄膜、软管材、电缆绝缘层和护套、人造革等。

高密度聚乙烯(HDPE):

主要是采用低压生产,故又称低压聚乙烯。

HDPE分子中支链少,结晶度高达85%~95%,密度高(0.941~0.965),具有较高的使用温度,硬度、力学强度,耐化学药品性较好。

适用于中空吹塑、注塑和挤出各种硬质制品。如各种容器、网、打包带,并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。 

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。

4LDPE的制备工艺

制备方法主要有管式法和釜式法,除了聚合反应器不同以外,工艺流程大致相同,大体上都是压缩乙烯,注入引发剂,聚合乙烯,分离产品,挤出包装

两种方法制备LDPE流程图

5HDPE的制备工艺

HDPE最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法,也有少数用溶液相加工生产。

所有这些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系(可能是不止一种化合物)和各种类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。

淤浆反应器一般为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器,在其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体(根据需要)和催化剂一接触,就会形成聚 乙烯颗粒。除去稀释剂后,聚乙烯颗粒或粉粒被干燥并按剂量加入添加剂,就生产出粒料。

溶液法制备HDPE流程 

6LLDPE的制备工艺

世界上生产LLDPE树脂通常采用气相法和溶液法(兼顾HDPE生产)工艺。

在气相法工艺中,低压气相流化床工艺是生产LLDPE的最普通工业化工艺。在此工艺中,乙烯和共聚单体(丁烯-1或己烯-1)在流化床反应器中聚合,生成颗粒状聚合物。

在低压溶液法工艺中,乙烯、辛烯-1和C8~C9异构链烷烃溶剂与改性的Ziegler催化剂溶液一起送入两串联的搅拌反应器。反应在395磅/平方英寸和160℃的条件下进行。第二台反应器溶液中,聚合物的含量为10%。总停留时间为30分钟。反应器的流出物闪蒸,除去溶液中的乙烯。继之,用加热/闪蒸步骤除去溶剂。聚合物则进行挤压造粒。

Copyright © 2018 武汉流光设备有限公司 鄂ICP备18016868号