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Polyéthylène basse densité (LDPE)est de l'éthylène polymérisé comme monomère de polymérisation, du peroxyde comme initiateur, la résine thermoplastique obtenue par réaction de polymérisation radicalaire, le poids moléculaire est généralement compris entre 100 000 et 500 000, la densité est de 0,91 à 0,93 g/cm3, est la variété la plus légère de résine de polyéthylène .

Il présente une bonne douceur, une bonne extensibilité, une isolation électrique, une transparence, un traitement facile et une certaine perméabilité à l'air.Bonne stabilité chimique, résistance aux alcalis, résistance aux solvants organiques généraux, a un large éventail d'utilisations, y compris le revêtement par extrusion, le film soufflé, le revêtement de fils et de câbles, le moulage par injection et le moulage creux par soufflage, etc.

En raison de la courte durée de vie des radicaux libres produits par l'initiateur, l'éthylène est fortement comprimé en augmentant la pression de réaction (110 ~ 350 MPa), de sorte que sa densité augmente à 0,5 g/cm3, ce qui est similaire au liquide qui ne peut pas être à nouveau compressé.Afin de raccourcir l'espacement moléculaire de l'éthylène et d'augmenter la probabilité de collision entre les radicaux libres ou les chaînes de croissance actives et les molécules d'éthylène, une réaction de polymérisation radicalaire est réalisée.Du polyéthylène basse densité est produit, c'est pourquoi le polyéthylène basse densité est également appelé polyéthylène basse densité haute pression.

Processus de production de polyéthylène basse densité

Le processus de production de polyéthylène basse densité comprend principalement la compression en deux étapes de l'éthylène, l'injection d'initiateur et de régulateur, le système de réaction de polymérisation, le système de séparation et de récupération haute et basse pression, la granulation par extrusion et le système de post-traitement, etc.

Selon les différents types de réacteur, il peut être divisé en deux types : la méthode du tube haute pression et la méthode de l'autoclave.

Le procédé tubulaire et le procédé en bouilloire ont leurs propres caractéristiques : le réacteur tubulaire a une structure simple, une fabrication et un entretien pratiques et peut résister à une pression plus élevée ;La structure du réacteur est compliquée, et la maintenance et l'installation sont relativement difficiles.Dans le même temps, le volume du réacteur est généralement petit en raison de la capacité limitée d’évacuation de la chaleur.

D'une manière générale, la méthode du tube est utilisée pour les installations à grande échelle, tandis que la méthode de la bouilloire est utilisée pour les installations produisant des produits à haute valeur ajoutée tels que l'EVA de qualité spéciale et à haute teneur en acétate de vinyle.

En raison des caractéristiques des différents processus, la méthode en bouilloire présente des chaînes plus ramifiées et une meilleure résistance aux chocs, ce qui convient à l'extrusion de résine de revêtement.La méthode du tube présente une large distribution de poids moléculaire, une chaîne moins ramifiée et de bonnes propriétés optiques, ce qui convient au traitement en films minces.

Méthode de production de polyéthylène basse densité par méthode de tube haute pression

Le diamètre intérieur du réacteur tubulaire est généralement de 25 à 82 mm, la longueur est de 0,5 à 1,5 km, le rapport d'aspect est supérieur à 10 000 : 1, le rapport diamètre extérieur/diamètre intérieur n'est généralement pas inférieur à 2 mm et la chemise d'eau est utilisé pour éliminer une partie de la chaleur de réaction.

Jusqu'à présent, le tuyau utilise à peu près la même méthode pour traiter le flux de base, l'adoption de différents points d'alimentation du réacteur, différents régulateurs de poids moléculaire, initiateur et son emplacement d'injection, et différentes manières d'injection d'engrais, de traitement du produit, de quantité de retour de l'éthylène et envoie la position, a formé les différentes caractéristiques du processus.

À l'heure actuelle, la technologie du procédé tubulaire mature comprend principalement le procédé Lupotech T de LyondellBasell, le procédé tubulaire d'Exxon Mobil et le procédé CTR de DSM.

Procédé Lupotech T

Le procédé LyondellBasell Lupotech T est utilisé pour environ 60 % de la capacité de production nationale des usines de polyéthylène basse densité.La pression de réaction 260~310MPa, la température de réaction 160~330℃, le taux de conversion unidirectionnel de 35%, la densité du produit 0,915~0,935g/cm3, l'indice de fusion 0,15~50g/10min, la capacité de production d'une seule ligne 45× 104T/A, le procédé présente cinq caractéristiques techniques :

(1) La technologie des réacteurs pulsés est adoptée pour réaliser l’ouverture des vannes, la durée d’ouverture des vannes et la fréquence de commutation à l’extrémité du réacteur.Le fonctionnement par impulsions peut améliorer l'effet de mélange dans le réacteur, une bonne stabilité de réaction, un taux de conversion élevé, réduire l'adhérence des parois du réacteur, améliorer le coefficient de transfert de chaleur et un meilleur effet d'évacuation de la chaleur de l'eau de chemise ;

(2) Des peroxydes ont été injectés dans différentes zones du réacteur en quatre points pour former quatre sections de la zone de réaction ;

(3) Avec du propylène, du propanaldéhyde comme régulateur de poids moléculaire, introduit par une entrée de compresseur, avec de l'éthylène dans le réacteur, large gamme de produits ;

(4) Le système de circulation de gaz à haute pression peut réaliser des opérations d'auto-nettoyage, de dissolution et de décirage grâce à un contrôle séquentiel, réduisant ainsi l'impact sur les opérations de production normales ;

(5) Mettre en place le système de station d'eau chaude pour réduire la consommation d'eau de refroidissement et récupérer la chaleur de la réaction de polymérisation et du système de circulation de gaz à haute pression pour d'autres appareils.

Procédé tubulaire Exxon Mobil

La pression de réaction du procédé de tube Exxon Mobil est de 250 ~ 310 MPa, la température de réaction est de 215 ~ 310 ℃, le taux de conversion peut atteindre 40 %, la densité du produit est de 0,918 ~ 0,934 g/cm3, l'indice de fusion est de 0,2 ~ 50 g/ (10 min), et la capacité de production d'une seule ligne est de 50 × 104 T/A.Le procédé présente six caractéristiques techniques :

(1) Le réacteur à tube d'écoulement à poussée horizontale est adopté et le diamètre du réacteur est agrandi étape par étape le long de la direction axiale pour optimiser le débit de gaz et la chute de pression du réacteur.Augmentez la stabilité de la réaction, réduisez la réaction de décomposition, réduisez le tartre à l'intérieur du réacteur, améliorez l'efficacité du transfert de chaleur du réacteur ;

(2) L'initiateur est injecté dans la direction axiale du réacteur, ce qui peut former 4 à 6 zones de réaction, améliorer le taux de conversion et la flexibilité opérationnelle, ainsi qu'une large gamme de produits ;

(3) Utiliser généralement du propylène comme régulateur pour contrôler l'indice de fusion, production de produits de densité moyenne utilisant du propanaldéhyde comme régulateur, régulateur via une pompe à membrane haute pression injectée deux fois à l'entrée du compresseur, puis avec de l'éthylène dans le réacteur ;

(4) en utilisant le réacteur tubulaire chaud d'alimentation directe en éthylène-vinyle et d'alimentation multipoint froide combinant un dégagement de chaleur latéral et uniforme et peut également avoir pour effet d'éliminer la chaleur de réaction, la charge de refroidissement à enveloppe optimisée du réacteur, réduit la longueur du réacteur , et rendre la répartition de la température du réacteur en douceur, améliorer le taux de conversion de l'éthylène.Dans le même temps, grâce à l'alimentation latérale multipoint, la quantité d'éthylène chaud avant du réacteur est réduite, la charge thermique du préchauffeur d'entrée du réacteur est réduite et la consommation de vapeur haute et moyenne pression est réduite.

(5) Le système d'eau fermé de régulation de température est utilisé pour fournir de l'eau à l'enveloppe du réacteur afin d'évacuer la chaleur de réaction.En optimisant la température d'alimentation en eau de l'eau de chemise, l'efficacité du transfert de chaleur est améliorée, la longueur du réacteur est raccourcie et le taux de conversion est augmenté ;

(6) Récupération et utilisation de l'énergie du fluide à haute pression et à haute température évacuée par le haut du séparateur haute pression.

Processus CTR

La pression de réaction du processus DSM CTR est de 200 ~ 250 MPa, la température de réaction est de 160 ~ 290 ℃, le taux de conversion est de 28 % ~ 33,1 %, le maximum peut atteindre 38 %, la densité du produit est de 0,919 ~ 0,928 g/cm3, l'indice de fusion est de 0,3 ~ 65 g. / (10 min), la capacité maximale d'un seul fil peut atteindre 40 × 104 T/A.Le procédé présente cinq caractéristiques techniques :

(1) En utilisant un fonctionnement sans impulsion, la pression de fonctionnement du réacteur est faible et reste constante, le débit dans le réacteur est élevé, il a un bon effet de récurage, ne produit pas de phénomène de collage des parois, le réacteur n'a pas besoin de nettoyage ni de détartrage, et réduit le coût d'exploitation ;

(2) Le diamètre du tuyau du réacteur est maintenu constant, le principe direct « un passage » est adopté, il n'y a pas de système d'alimentation secondaire complexe, la conception du réacteur et du support est plus simple et l'investissement est inférieur ;

(3) l'enveloppe du réacteur est refroidie par de l'eau froide, ce qui peut produire de la vapeur comme sous-produit ;

(4) L'utilisation d'un initiateur de peroxyde, la composition du gel du produit est petite, aucun résidu de catalyseur, l'effet de protection de l'environnement est bon ;Moins d’oligomères ont été générés et le processus de recyclage du gaz en circulation a été simplifié.

(5) De bonnes conditions de fonctionnement et aucune fluctuation de pression pendant la polymérisation rendent les produits de haute qualité, en particulier les produits en film, avec d'excellentes propriétés optiques et propriétés de traitement, peuvent produire l'épaisseur de film minimale de 10 μm de produits en film, mais la gamme de produits est étroite, ne peut pas produire de produits en copolymère (EVA) avec un faible indice de fusion.

Technologie de production de polyéthylène basse densité par méthode autoclave

Le processus d'autoclave utilise un réacteur réservoir avec un système d'agitation, le rapport d'aspect peut être de 2 : 1 à 20 : 1, le volume du réacteur réservoir est de 0,75 à 3 m3.La température de réaction est généralement de 150 à 300 ℃, la pression de réaction est généralement de 130 à 200 MPa, le taux de conversion est de 15 à 21 %.

Étant donné que le réacteur à bouilloire est une cuve à paroi épaisse, le transfert de chaleur à travers la paroi du réacteur est plus restreint que le réacteur tubulaire, de sorte que la réaction est fondamentalement un processus adiabatique et aucune chaleur évidente n'est évacuée du réacteur.La température de réaction est principalement contrôlée par une injection multipoint d’éthylène froid pour équilibrer la chaleur de réaction.Le réacteur est équipé d'un agitateur motorisé pour uniformiser le mélange dans le réacteur et éviter les points chauds locaux.L'initiateur est du peroxyde organique, qui peut être injecté à différents endroits le long de la direction axiale du réacteur pour former plusieurs sections de réaction avec différentes températures de fonctionnement.Il n'y a pas de rétro-mélange entre les sections de réaction, un fonctionnement flexible et une large gamme de produits, qui peuvent produire de l'EVA copolymérisé avec une teneur en acétate de vinyle allant jusqu'à 40 %.

Lupotech Un procédé

Le processus Lupotech A utilise un réacteur à cuve agitée, le volume du réacteur est de 1,2 m3, les matières premières et l'initiateur sont injectés dans le réacteur par plusieurs points, la pression de réaction est de 210 ~ 246 MPa, la température de réaction la plus élevée est de 285 ℃, le régulateur est du propylène ou le propane, ajouté par l'entrée du compresseur secondaire, peut produire une variété de produits LDPE/EVA, la densité du produit est de 0,912 ~ 0,951 g/cm3, l'indice de fusion est de 0,2 ~ 800 g/(10 min), la teneur en acétate de vinyle peut être augmentée. à 40 %, le taux de conversion unidirectionnel du réacteur est de 10 % à 21 %, l'échelle maximale de conception à ligne unique peut atteindre 12,5 × 104 t/a.

Le procédé LupotechA peut non seulement produire une résine enduite extrudée avec une chaîne plus ramifiée et un meilleur impact, mais également produire des produits à couche mince avec une large distribution de poids moléculaire.L'indice de fusion et la densité des produits LDPE/EVA peuvent être bien contrôlés par le système de contrôle APC, et des produits uniformes peuvent être obtenus.Les principales introductions nationales de ce procédé sont la pétrochimie Sirbon, la pétrochimie Yangzi, la pétrochimie Shanghai, etc., la capacité de l'appareil est de 10 × 104 T/a.

Processus de bouilloire Exxon Mobil

Le procédé de réservoir Exxon Mobil adopte un réacteur à réservoir multizone de 1,5 m3 auto-conçu.Le réacteur présente un rapport d'aspect plus grand, un temps de rétention plus long, une efficacité d'initiateur plus élevée et une distribution plus étroite du poids moléculaire du produit, ce qui favorise la production de produits en couches minces de qualité similaire à celle du procédé en tube.

Le régulateur est différent de la méthode du tube Exxon Mobil.L'isobutène ou le n-butane est utilisé, qui est porté à 25 ~ 30 MPa via la pompe à membrane haute pression, injecté deux fois à l'entrée du compresseur et entre dans le réacteur avec de l'éthylène.

La plage de pression du réacteur est large et la pression de réaction maximale est de 200 MPa, ce qui peut produire un homopolymère LDPE à faible indice de fusion et un copolymère EVA à haute teneur en acétate de vinyle.

Le procédé en réservoir Exxon Mobil peut produire des produits homopolymères LDPE avec un indice de fusion de 0,2 à 150 g/(10 min) et une densité de 0,910 à 0,935 g/cm3.Indice de fusion 0,2 ~ 450 g/(10 min) teneur en acétate de vinyle jusqu'à 35 % d'éthylène – produits en copolymère d'acétate de vinyle (EVA).La principale introduction nationale de ce processus est le groupe Lianhong (anciennement Shandong Hauda), la capacité de l'appareil est de 10 × 104 T/a, TRINA, la capacité de l'appareil est de 12 × 104 T/a, etc.