自由基本聚合生产工艺实例课件.ppt

本体聚合生产工艺实例 ——高化1011班 李丹阳 谢 谢 影响聚合反应的主要因素 反应温度 聚合时间 压力 引发剂 氧气对反应的影响单体纯度 * * 本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ） 定义： 本体聚合是在不加入溶剂或分散介质情况下，只有单体本身在引发剂或光，热，辐射的作用下进行聚合反应的一种方法 分类: 根据单体与聚合物相互混溶的情况可以分为均相本体聚合和非均相本体聚合 根据参加反应的单体状态可以分为气相，液相和固相本体聚合 特点： 产品纯度高、 生产快速 、工艺流程短 设备少、 工序简单等优点 反应热难移出 自动加速现象 解决方案： 分段聚合 本体聚合生产工艺实例： 高压聚乙烯生产（乙烯的气相本体聚合） 熔融本体聚合——聚苯乙烯 本体浇铸聚合——有机玻璃 非均相本体聚合——本体法聚氯乙烯 高压聚乙烯生产（气相本体聚合）: 概述： 聚乙烯（polyethylene）是由乙烯单体经自由基聚合而获得的高聚物，简称PE，产量居世界首位，占总树脂量的20%左右 聚乙烯生产方法： 高压法、中压法、低压法 聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较 密度（g/cm3) （g/cm3 ） 特点 结构性能 复杂 0.940-0.970 线型的，少量短支链，结晶度高，硬度大，相应的软化点也较高 简单 0.910-0.940 分子具有短支链，分子量不超过50000 工艺流程 液相悬浮聚合 液相悬浮聚合 气相本体聚合 实施方法 配位聚合 配位聚合　 自由基聚合 反应机理 接近100 接近100 20-30 转化率，% ＜2 60 齐格勒-纳塔引发剂 2-4 106-170 金属氧化物 150-250 200左右 微量氧或有机过氧化物 压力，Map 温度，℃ 引发剂 操作条件 低压法 HDPE 中压法 HDPE 高压法 LDPE 比较项目 乙烯气相本体聚合的特点： 聚合热度大 聚合转化率低 聚合物平均分子量小 容易发生链转移反应 以氧气为引发剂时存在一个压力和氧浓度 的临界值关系 生产工艺： 主要原料 引发剂的配制 聚合生产方法 聚合生产过程 单体回收和聚乙烯后处理 ：原料准备： 新鲜乙烯（15~30%）纯度：99.95% 乙烯临界压力：5.12Mpa 乙烯临界温度：9.90C 爆炸极限：乙烯临界压力2.75~28.6% 分解温度：3500C(分解为C、CH4、H2） 引发剂的配制： 过氧化物，引发剂在油介质（白油），配制 成溶液 聚合生产方法：（釜式法，管式法） a.釜式法 引发剂：过氧化物 最高压力：250MPa 特点：温度低（130~2800C），压力低，易控制，流程短 ；聚合釜结构复杂，易粘釜 b.管式法 引发剂：过氧化物、氧气 最高压力：300MPa 特点：聚合釜结构简单，传热面积大；流程长，压力梯度和温度分布大，分子量分布宽，宜生产薄膜料 釜式和管式乙烯高压聚合反应器 约为333MPa，管内产生压力降 可高达330℃ ，管内温度差较大 ＜30% 与反应器尺寸有关60-300s之内 取决于反应器的参数 接近柱塞流动，中心至管壁层流 用压力脉冲法清洗 只可以与少量第二单体共聚 难以防止偶然解聚 宽 少 多 110-253MPa，可保持稳定 可控制在130-280℃ ＜10% 10-120s之内 可在较大范围内变化 在每一反应区内充分混合 不需要特别清洗 可在广范围内共聚 反应易控制可防止乙烯分解 窄 多 少 压力 温度 反应带走的热量 平均停留时间 生产能力物 料流动状态 反应器内表面清洗方法 共聚条件 能否防止乙烯分解 产品分子量的分布 长支链 微粒凝胶 管式反应器高压法 釜式反应器高压法 项目 釜式和管式（3-1) 聚合生产过程： 高压聚乙烯流程分为五个部分，即乙烯压缩；引发剂配制和注入，聚合，聚合物与未反应的乙烯分离，挤出和后处理（包括脱气，混合，包装，贮存等） 乙烯 分离 混合 造粒 聚合 引发剂 包装 加工 聚乙烯 催化剂 乙烯高压聚合生产流程图见图3-2（本流程图可用于反应釜聚合和管式聚合，虚线为管式聚