乙烯生產(chǎn)技術(shù)論文(2)
乙烯生產(chǎn)技術(shù)論文
乙烯生產(chǎn)技術(shù)論文篇二
乙烯生產(chǎn)加工工藝與應(yīng)用研究
【摘要】苯乙烯是一種重要的基本有機(jī)化工原料，廣泛用于化工、電子、汽車、建筑、包裝、日用輕工等領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯樹(shù)脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂、不飽和聚酯以及苯乙烯系熱塑性彈性體SBS、SIS等。目前制造聚苯乙烯有幾種方法。最早工業(yè)化生產(chǎn)的方法之一是用懸浮聚合制取透明PS和用本體、懸浮聚合制取抗沖擊PS。苯乙烯單體與幾乎與其等體積的水混合，并加入表面活性劑，攪拌使苯乙烯單體成為懸浮狀液滴，最后聚合成硬的珠粒。本文主要基于苯乙烯、聚苯乙烯(PS)、氯化聚氯乙烯等乙烯生產(chǎn)加工工藝與應(yīng)用進(jìn)行了研究。
【關(guān)鍵詞】乙烯;生產(chǎn);加工工藝;應(yīng)用研究
1苯乙烯加工工藝研究
基于苯乙烯的用途廣泛和需求量的不斷提升，近年來(lái)世界各國(guó)苯乙烯生產(chǎn)發(fā)展迅速，并向著大型化發(fā)展。目前，乙苯制取苯乙烯的生產(chǎn)方法主要有共氧化聯(lián)產(chǎn)法和乙苯催化脫氫法。共氧化法產(chǎn)品除苯乙烯外，還聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷，但是其流程長(zhǎng)、復(fù)雜，具有設(shè)備容易腐蝕、設(shè)備投資高的缺點(diǎn)。因此，目前世界上90%以上的苯乙烯裝置都采用乙苯催化脫氫法工藝。乙苯催化脫氫是工業(yè)上傳統(tǒng)的苯乙烯生產(chǎn)工藝，由美國(guó)Dow化學(xué)公司首先開(kāi)發(fā)成功。目前典型的乙苯催化脫氫制苯乙烯工藝主要有Lummus/UOP工藝、Fina/Badger工藝和BASF工藝等。苯乙烯是一種重要的基本有機(jī)化工原料，廣泛用于化工、電子、汽車、建筑、包裝、日用輕工等領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯樹(shù)脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂、不飽和聚酯以及苯乙烯系熱塑性彈性體SBS、SIS等。國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的苯乙烯成套技術(shù)也同樣采用乙苯催化脫氫的方法。上述苯乙烯工藝技術(shù)基本都已經(jīng)工業(yè)化，但由于反應(yīng)本身的特點(diǎn)和后續(xù)精餾操作的要求，使裝置的能耗較高。
2聚苯乙烯(PS)加工工藝
目前制造聚苯乙烯有幾種方法。最早工業(yè)化生產(chǎn)的方法之一是用懸浮聚合制取透明PS和用本體、懸浮聚合制取抗沖擊PS。苯乙烯單體與幾乎與其等體積的水混合，并加入表面活性劑，攪拌使苯乙烯單體成為懸浮狀液滴，最后聚合成硬的珠粒。反應(yīng)中需加入引發(fā)劑加速和終止反應(yīng)。最后制成的聚苯乙烯珠粒再經(jīng)擠出成為粒料?？砂l(fā)性聚苯乙烯的制法與上述相同，但在用浸漬法制取浸潤(rùn)珠粒過(guò)程中要加入發(fā)泡劑(一般為戊烷)?？箾_擊聚苯乙烯的制法是：將橡膠溶解在苯乙烯中，進(jìn)行本體聚合(使苯乙烯與PS在低于相轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)反應(yīng)，加入水和表面活性劑使之成為懸浮液，加入弓沒(méi)劑終止反應(yīng)，然后對(duì)珠粒進(jìn)行干燥、擠出切粒。目前生產(chǎn)上大都采用連續(xù)法本體聚合，在這一生產(chǎn)過(guò)程中，苯乙烯(制透明PS粒料)或苯乙烯一橡膠溶液(制抗沖擊PS)在達(dá)到最佳轉(zhuǎn)化率之前要經(jīng)過(guò)連續(xù)性反應(yīng)，然后汽提除掉未反應(yīng)的組分，進(jìn)行造粒。目前透明PS和抗沖擊PS多采用擠塑、熱成型和注塑成型等加工方法。許多產(chǎn)品也采用吹塑成型和滾塑成型方法。擠塑大部分透明PS和抗沖擊PS采用擠塑成型方法，其中大多數(shù)用于生產(chǎn)片材。片材本身是可出售的，也被生產(chǎn)廠自己用來(lái)熱成型加工。從建筑材料到波紋板等多種型材制品都可用透明PS和抗沖擊PS擠塑成型。非發(fā)泡制品的擠塑成型一般使用溫度從380°F(喂料段)到430—460°F(擠出段)的二段式排氣擠出機(jī)。新型的擠塑成型設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)擠塑機(jī)，已有應(yīng)用。透明PS和抗沖擊PS具有不吸水性，所以在擠塑成型前不需干燥。
但如果喂料口溫度過(guò)低，或粒料貯存中表面帶有水分，以及排氣孔被堵塞時(shí)，那么濕氣就成為問(wèn)題。共擠塑這是一種發(fā)展迅速的加工工藝，采用這種加工成型方法可制造由同一種或不同塑料互相貼合的層合制品。透明PS層在上、抗沖擊PS為下層的共擠塑成型制品不需粘合劑粘接。而有的分層結(jié)構(gòu)，如抗沖擊PS上覆以聚烯烴類塑料的共擠塑制品需要涂粘合劑進(jìn)行粘接。在熱成型操作中，摻用回收料的比率為30～80%，有的塑料可通過(guò)擠塑機(jī)7次或更多次反復(fù)進(jìn)料，透明PS和抗沖擊PS可以被多次擠出，其性能不發(fā)生顯著下降。但如果摻用了穩(wěn)定性不好的塑料，即使摻用量很小，也會(huì)引起性能的顯著下降。熱成型通常分為4種操作：傳統(tǒng)的一般成型、旋轉(zhuǎn)工位成型、串聯(lián)連續(xù)熱成型和輥喂料連續(xù)成型。厚的片材用對(duì)流加熱爐加熱、薄片用輻射爐加熱使之軟化達(dá)到成型溫度。成型工藝對(duì)片材質(zhì)量的要求非常高，所以在擠塑過(guò)程中必須當(dāng)心。注塑成型目前來(lái)說(shuō)，透明PS和抗沖擊PS是一類可制得尺寸穩(wěn)定性最好。生產(chǎn)周期最短的塑料而成本比較低，因此十分適于許多注塑成型制品。機(jī)筒溫度一般為390～500°F。為縮短生產(chǎn)周期、改善產(chǎn)品質(zhì)量，具有超快注射和回復(fù)速率的注塑成型系統(tǒng)已面世。加工廠使用的模具有多種，包括熱流道系統(tǒng)及各種形式的澆口設(shè)計(jì)。泡沫成型和擠塑透明PS和抗沖擊PS進(jìn)行泡沫成型和擠塑時(shí)要使用不同的發(fā)泡劑，如戊烷、氮?dú)狻⒒瘜W(xué)發(fā)泡劑(CBA)和氟利昂等。添加劑成分根據(jù)用途可達(dá)10種以上，也可以不加?？砂l(fā)性聚苯乙烯的成型分二段：先將聚苯乙烯粒料預(yù)發(fā)泡使之成為預(yù)發(fā)體。預(yù)發(fā)體通常要進(jìn)行熟化，以使空氣逐步滲入泡孔并將泡孔中的發(fā)泡劑和水置換出來(lái)。然后將熟化后的預(yù)發(fā)泡珠粒送至設(shè)有蒸汽通道的模具內(nèi)進(jìn)行熱成型，最后得到產(chǎn)品。用此方法可生產(chǎn)薄壁制品(杯于)或2ft*16ft*4ft的泡沫塊，再切成4ft*8ft*1(或>1)in的板條，可用于絕緣絕熱?？砂l(fā)性聚苯乙烯的密度可以在小于1ib/ft3到大于6lb/ft3范圍內(nèi)變化。
3氯化聚氯乙烯擠出加工工藝的新突破
氯化聚氯乙烯(CPVC)優(yōu)越的耐熱性，阻燃性(煙滅度小)和較好的剛性，使它的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，其市場(chǎng)潛力也越來(lái)越不可估量。但是CPVC的擠出加工難度制很大，又會(huì)因工藝控制不當(dāng)而產(chǎn)生Hcl氣體的大量釋放使得加工設(shè)備和模具受到嚴(yán)重腐蝕。為了使CPVC具有類似PVC的可加工性能，常州市卓成塑料有限公司作了大量的研制工作，以張小文為首的科技人員已成功地開(kāi)發(fā)出一種類似PVC加工工藝的CPVC管材，其維卡軟化點(diǎn)不低于是110℃，其耐熱比UPVC高30～40℃，比ABS高15～25℃，耐老化及耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性比ABS和UPVC高出許多，材料的韌性和抗沖性能不比UPVC差，其扁平試驗(yàn)可壓至0，且能象UPVC管材一樣加工成柔性密封的擴(kuò)口形式，改變了以往CPVC管材只能用膠粘劑粘接的連接形式，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。這是當(dāng)前CPVC擠出加工工藝上的重大突破，它將引導(dǎo)國(guó)內(nèi)塑料管行業(yè)進(jìn)入CPVC這一新材料領(lǐng)域。
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