關于高壓低密度聚乙烯生產過程的模擬分析

張曉平

摘 要：隨著我國社會經濟持續(xù)發(fā)展，化工產業(yè)也得到了較好發(fā)展空間，其中高壓低密度聚乙烯作為關鍵聚乙烯產品，具有良好的市場應用前景，本文將從材料特性與用途出發(fā)，分析其生產過程中操作原理、使用方法、生產工藝等流程。為實現(xiàn)我國相關產業(yè)的發(fā)展提供理論支持。

關鍵詞：高壓低密度；聚乙烯；生產模擬

引言：據統(tǒng)計，高壓低密度聚乙烯是當前全球范圍內，需求量最高、應用范圍最廣、銷售量最大的塑料產品之一，由于材料分子含有多種長支鏈所以能夠適用于多種熱塑成型產業(yè)的加工，所以具有很強的通用性，目前其多用于農用薄膜制作、注塑、收縮膜等行業(yè)，研究其生產工藝與過程具有較好的現(xiàn)實意義。

一、高壓低密度聚乙烯生產概述

低密度聚乙通常也被稱之為高壓聚乙烯，簡稱LDPE，這種材料單體是聚合級乙烯在壓力達到 400 MPa，溫度達到200-350 ℃后，產生的一種聚合反應，最終制作出一種高韌性、高彈性、半透明的化工聚合物，LDPE密度一般為0.92-0.955 g/cm之間，全球范圍內都有廣泛應用。LDPE多使用在擠出、涂抹覆蓋、注塑、薄膜、高透明膜以及收縮膜等相關行業(yè)當中。 低密度聚乙烯通常情況下會采取高壓法進行生產，依照反應器的種類可大概分為兩種即：管式法以及釜式法。上述兩種類型從生產流程來看大致相同，一般情況下可以視為五個系統(tǒng)環(huán)節(jié)：壓縮乙烯、利用引發(fā)劑進行配制、注入系統(tǒng)、聚合反應、聚合物分離系統(tǒng)、造粒以及后期處理系統(tǒng)。 除此之外，乙烯還能夠與其他多種極性單體協(xié)同產生出共聚物，例如：醋酸乙烯。而且醋酸乙烯的—乙烯共聚物也是一種應用頻率較多的材料。例如：EVA 乳液、樹脂等等。在實際操作過程中只需要使用高壓聚合工藝，并在其裝置里添加一部分輔助設備，通過加工改造就能夠生產出可使用的EVA 樹脂[1]。

二、高壓低密度聚乙烯生產過程模擬

（一）高壓法操作原理

高壓環(huán)境下的乙烯在實現(xiàn)聚合過程中所帶來的反應也可以作為資源形式的聚合形式，從整體反應上可知，其過程進行過程中包含了：鏈增長、引發(fā)、鏈終止以及最后的鏈轉移。在使用高壓法生產出來的低密度聚乙烯過程中，所應用到的一些工藝一般情況下都是使用高壓氣相本體聚合的模式，這種生產模式也是低密度聚乙烯在生產過程中使用起來最關鍵的方法。所以這種低密度聚乙烯的生產模式，一般情況下也都可以稱其為高壓聚乙烯。過程中所使用到的部分乙烯原料純度較高，可以達99.8-99.92%，同時使用一些微量氧和過氧化合物都可以作為關鍵的引發(fā)劑，在壓力下形成自由聚合效果。其中所產生的部分壓力達到150-380 MPa，聚合時溫度也要控制在50-140℃，如果溫度過高，就會發(fā)生鏈轉移的情況。

（二）高壓法使用條件

在制作LDPE時使用高壓法需要前期制定出合理、科學的使用條件，在模擬過程中可大概將使用條件分為兩種：溫度、反應壓力

1.溫度

高壓法中，LDPE聚合時發(fā)生的溫度會根據引發(fā)劑的變化而出現(xiàn)一定的變動。因此就需要在使用氧做引發(fā)的時候，要先把把溫度控制到250 ℃左右，而如果要使用其他有機過氧化進行引發(fā)劑，就需要保證聚合的溫度設定在170 ℃以內，從而保證高壓法應用效果較為明顯。

2反應壓力

在模擬過程中可以發(fā)展，對壓力采取一定量的提高，能夠突進LDPE鏈的增長以及其產生的反應，但是加大壓力對于鏈終止環(huán)節(jié)并不會帶來一定的影響。這是因為高壓條件下的乙烯材料會被生成為一種氣密的形式，在聚合過程中所帶來的壓力也會規(guī)定在170-420Mpa以內。

（三）聚乙烯生產工藝研究

在進行聚合反應時候，多種類型的聚合、多樣鏈結構、產生分子量等因素都會產生出不同特征，因此可以將聚乙烯大概分為三個類型，其中包括：高密度、低密度、現(xiàn)行密度。在此過程中所出生產出來的聚乙烯都可以稱之為LDPE，其主要特點：材質柔軟度較高、密度較低，在平時使用時，可以應用到塑膠袋以及農業(yè)塑料薄膜等領域之中。高密度的聚乙烯之所以被叫做低壓聚乙烯，其產品特點也是在柔軟度、溫度、滲透效果、電力上具有良好的應用效果。同時還可以減少環(huán)境中所發(fā)生的裂開現(xiàn)象，通常情況下，這種特性也可以被使用到吹塑和注塑行業(yè)之用。

利用高壓法生產聚乙烯過程中，需要保證溫度能夠達到200-350℃，合成時所產生的壓力也需要控制在150-400 MPa以內，同時生產時的反應歸類為自由反應，使用氣相法來進行生產的重點是選擇合適的催化劑。

（四）釜式LDPE生產過程

模擬使用釜式高壓法制作LDPE的過程當中，選擇材料時可挑選一些純度較高的乙烯當作原材料，使用一些過氧化物來引發(fā)催化。在進行壓縮時候，可以選擇一些利用一次或者二次作為關鍵壓縮機，并把將壓縮溫度調整到 250 ℃，保證壓力能夠控制在 38-148 MPa 之間后，再進行聚合，利用高釜式高壓法進行生產時，會使用到引發(fā)劑，從而實現(xiàn)生產出LDPE的目標。然后把已經生產出來的LDPE和部分沒有進行加工過的聚乙烯一起放入在設備中的減壓閥里，利用冷卻器進行冷卻出路，等到溫度達到一定程度后，就會把乙烯傳輸在高壓的分離器里，最后把隔離出來的材料再次進行生產，最終得到LDPE產品[2]。

結論：綜上所述，我國目前高壓低密度聚乙烯在生產過程中需要經過多個環(huán)節(jié)，目前在實際生產過程當中，仍存在一些問題有待解決。隨著社會需求量的增加，部分有資本條件的企業(yè)可以利用裝置的改造，實現(xiàn)社會緊缺產品的加工與制造，滿足實際市場需求，并在此基礎上加大對高端產品的開發(fā)力度，減少對國外進口產品的依賴性。

參考文獻：

[1] 司天保，林海，董傳雷，等.低密度聚乙烯生產過程中二次機及中冷器結垢分析[J].神華科技，2015，13（01）：79-82.

[2] 張三坤，楊開香.線性低密度聚乙烯裝置的先進控制應用[J].自動化與儀表，2014，29（10）：37-41.