防潮、耐化学腐蚀、最佳拉伸强度和高柔韧性等材料特性的完美结合,确保了需求的持续增长。如今,低密度聚乙烯已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。通过坚固的包装,保证了食品在进入厨房冰箱的整个过程中的安全运输。气态乙烯在压力高达320 MPa、温度高达300 °C和添加催化剂的条件下进行热聚合,并转化为粒状聚乙烯。
生产工艺分为5个步骤:
除了这里展示的管式反应器工艺外,高压釜反应器工艺也是一种替代工艺,二者都采用了威卡各种形式的测量技术解决方案。
为了实现始终如一的高产量和稳定的质量,操作人员必须保持各设备工段的几个关键工艺参数:压力、温度、流量和液位。
在气态形式中,新鲜乙烯与回收乙烯混合,气体被压缩到25 ... 30 MPa,同时加入引发剂。然后使用超压缩器将工艺压力分几步提高到180 ... 320 MPa。所需的最终压力由相应的反应器设计方案决定。压缩过程中产生的热量使用高压中间冷却器以系统的方式去除。
为确保以可控方式启动和进行所需的聚合反应,每个阶段的介质温度和介质压力必须精确匹配。尤其是快速响应温度传感器和压力传感器,可帮助用户安全高效地监测压缩机和冷却器。传感器的特殊设计意味着它们可以承受高达600 MPa的压力。
高度抗震的温度传感器可监测压缩机上轴承的正确温度,因为压缩机始终承受着巨大的压力。
在预热器中精确设定所需的介质温度后,聚合反应将在高压管式反应器中分几步进行。高压管式反应器,长度可达4,000米,压力为180 ... 320 MPa,温度为180 ... 320 °C。
通过在不同的温度水平下,在几个连续的管段中选择性地添加几种催化剂(共聚单体),就能从单个单体中生产出长链(同时具有广泛支化)的聚乙烯聚合物。通过精确配料和配量,可以具体调整最终产品的预期质量。对严密控制的高压喷射泵进行压力监测起着至关重要的作用。
同样,管式反应器入口和出口处的介质压力和介质温度也由相应特别快的传感器进行监测。这类传感器的压力范围为250 MPa、400 MPa、600 MPa、最高可达1,500 MPa。
真空钎焊、X射线和高压测试等适用于高压的制造和测试工艺是威卡既定工艺的一部分。而在高压釜反应器中,参数是直接在反应器中的几个点测量的。
聚合之后,将低密度聚乙烯介质流减压至约30 MPa并冷却。然后,高压分离器将所需的聚合物熔体与未反应的乙烯气体成分分离。约60 %的气体在一个循环中未转化,而是作为回收气体返回压缩机。
在低压分离器中,冷却油和蜡成分进一步分离。为了连续、正确地监测分离过程,并防止介质在死角内沉积,许多LDPE设备都在此处采用了嵌入式过程变送器解决方案,该方案由管式隔膜密封和智能压力变送器组成,压力等级最高可达60 MPa。
在挤压机中,聚合物熔体被加工成固体小颗粒。在挤压过程中,剩余的乙烯气体成分会被分离出来,并加入各种添加剂(如着色剂、紫外线稳定剂、抗静电或阻燃添加剂等),以优化塑料的后续用途。
卡口弹簧式温度传感器具有恒定的接触压力,用于监测加热温度。在随后的工艺步骤中,根据所需的残余水分含量,通过热风干燥系统或除湿系统将颗粒中的残余水分降至最低。
低密度聚乙烯颗粒被储存在高筒仓中,直到作为散装材料运输或装入所需容器中。为了防止爆炸性气体混合物在内部积聚,通常会在几个点注入氮气作为吹扫气体,以受控方式清除低密度聚乙烯颗粒中的放气成分。
使用流量计或安装有差压变送器的紧凑型测量孔板,可以精确监测恒定的吹扫流量,从而有助于持续确保系统安全。
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