2024年3月25日发(作者：林元绿)
炼油与化工
２０１５年第３期
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
热收缩膜专用料２４２０Ｄ的研究开发
李传明
（大庆石化公司塑料厂，黑龙江大庆１６３７１４）
摘要：通过对热收缩膜专用料的结构分析，进行了高压低密度聚乙烯热收缩膜专用料２４２０Ｄ的结构
设计，确定了其性能指标。研究了聚合工艺条件，结合２４２０Ｄ性能指标，确定了２４２０Ｄ的生产工艺
条件，制定工业化生产方案，试验产品达到了设计要求。
关键词：ＬＤＰＥ；热收缩膜；专用料；工艺条件
中图分类号：ＴＱ３２０．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ｌ一４９６２（２０１５）０３—００１１—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ２４２０Ｄ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｉｌｆｍ
ＬｉＣｈｕａｎｍｉｎｇ
（Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｄａｑｉｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄａｑｉｎｇ １６３７１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ
ｒｅｓｉｎ ２４２０Ｄ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ＬＤＰＥ ｆｉｌｍ．ａｎｄ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ２４２０Ｄ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ ｗａｓ
ｍａｄｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｄｕｃｔ ｍｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｔ
ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＤＰＥ；ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ；ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
高压低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）的化学稳定性好，
某石化企业综合分析了多种专用料开发难
度、装置设备改造费用、市场需求、同行业竞争等
因素后，决定开发高压低密度聚乙烯热收缩膜专
用料树脂…。由于目前国内同类装置还未生产出
般酸碱对其无明显的破坏作用，可应用于化工
生产中，良好的介电性能又使其在电气方面用作
一
绝缘材料。我国正成为世界上最大的聚乙烯薄膜
和包装袋出口国，大量供应北美、１３本和西欧。但
由于我国石化企业的自身研发能力有限，产品多
集中在通用料级别上。国内目前已经建成的１８套
装置生产高压低密度聚乙烯，大部分都应用于薄
膜、重包装膜和农用薄膜的通用产品上，特种专用
料和高端专用料的生产较少，大部分靠进口。
热收缩膜专用料，因此暂时没有可借鉴的生产经
验。只能通过对国内外已有的市场反应较好的热
收缩膜专用料进行结构剖析，对装置聚合工艺条
件进行研究，确定２４２０Ｄ的生产工艺。
１生产装置及工艺
１．１生产装置
（４）强化水含量指标控制和修订有效气含量
指标，是煤制氢装置成本管理与经济优化的必然
结果，也是装置优化必然的发展方向。
参考文献：
［１］乔春珍．含碳能源制氢的现状及发展［Ｊ］．交通节能与环保，
２０１０（２）：４０—４３．
［４］马捷．氢气机循环的热力学分析及其变化特征［Ｊ］．上海交通大学
学报，２００１（５）：７８７—７９０．
［５］郑青榕．氢分子在活性炭上的吸附特性分析［Ｊ］．西安交通大学学
报，２００８（４）：５０５—５０８．
［６］李永恒．降低造气煤耗的途径［Ｊ］．专家论坛，２００５（２）：卜４．
［７］黄金亮．如何稳定炉况降低煤耗［Ｊ］．中氮肥，２０１２（１）：２０—２２．
［８］苏月清．造气降低煤耗措施的探讨［Ｊ］－／Ｊ、氮肥，２００６（６）：１０—１３．
收稿日期：２０１５—０３—１７
［２］谢继东．煤气化制氢新技术的探讨［Ｊ］．现代化工，
２００７（６）：３３５—３３８．
作者简介：赵岩，男，工程师，２００１年毕业于吉林化工学院精细化工专
业，现从事化工设计与生产研究工作。
［３］郑秋艳．氢气的生产方法综述［Ｊ］．低温与特气，２００９（６）：１２～１５．
１ ２
炼油与化工
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 第２６卷
高压低密度聚乙烯装置设计采用德国Ｂａｓｌｌ公
司的专利技术，生产能力为２００ ｋｔ／ａ。装置的主要
原料是乙烯，丙醛和丙烯作为分子量调整剂，过氧
化物与异十二烷混配作为引发剂。工艺采用乙烯
单点进料，过氧化物４点注入的脉冲式管式反应法
工艺。装置原始开工共引进生产牌号ｌ６个，整个
装置由原料、压缩、聚合、热水、挤压、风送、高低压
循环气、引发剂配制注入、ＶＡ精制及回收、液压
油、阀门试验站、冷冻站、产品混合、包装及储存等
单元组成，最大单程转化率为３５％。产品密度：
０．９１５～０．９３５ ｇ／ｃｍ ，熔融指数：０．１５～５０ ｇ／１０ ｍｉｎ，产
品范围宽，应用范围广；产品牌号切换时间短，过
渡料少。全过程采用自动化控制，分为ＤＣＳ和装
置紧急停车联锁ＥＳＤ功能。
１．２工艺流程
压力为２．０ ＭＰａ原料乙烯从原料界区管输进
入装置，到达１次压缩机Ｃ１２０１进行第１次压缩，压
力升高到２５ ２８ ＭＰａ，然后与高压回路的高压循环
气一起进入２次压缩机Ｃ１２０２进行第２次压缩，压
力升高到２６０ ＭＰａ，即反应压力。桶装运输的过氧
化物运到装置中，用异十二烷按照一定的配方人
工进行混配。配制好的过氧化物由过氧化物注入
泵升压注入到反应的４个不同区域，在过氧化物的
引发下，聚合反应开始进行。聚合反应的聚合物
和未反应的乙烯气体经过脉冲阀ＰＶ１３００１排人反
应器后冷器进行冷却，冷却后的气液混合物进入
高压产品分离器￥１４０１进行气液分离，顶部排出的
气体进入高压循环气系统进行排蜡，之后返回２次
压缩机Ｃ１２０２进行２次压缩利用，液体产品进人低
压产品分离器Ｓ１４０２进行第２次气液分离。乙烯
从低压产品分离器的顶部排出进入低压循环气系
统，排蜡后的乙烯气体回到１次压缩机Ｃ１２０１进行
２次压缩使用，液体聚合物产品进入挤压工段进行
挤压造粒，并在此加入添加剂。然后颗粒被送到
风送系统脱气仓脱气，合格产品出厂。
２产品性能指标
２．１产品性能测试及结构表征
国内目前用于生产ＬＤＰＥ拉伸热收缩膜的原
料中，某热收缩膜产品２４２０Ｄ（中海壳牌）性能较
好。因此该项目选取该２４２０Ｄ做为项目对标产品，
通过对２０４０Ｄ的性能测试、结构表征，为项目开发
的２４２０Ｄ的物性指标设计、工艺条件的确定提供依
据。对标产品２４２０Ｄ的测试结果见表１，２。
表１ ＭＦＲ及密度测试结果
产品 ＭＦＲ／（ｇ・（１０ｍｉｎ） ） 密度／（ｇ・ｃｍ ）
从表２可以看出，该热收缩膜产品２４２０Ｄ的分
子量很高，分子量分布呈正态分布。
对于高压低密度聚乙烯的聚合，链转移剂是
用来控制产品的分子量，因此，链转移剂种类和用
量的选取尤为重要。该项目利用红外对中海壳牌
２４２０Ｄ的分子结构进行表征，确定其采用的链转移
剂，对标产品的红外谱图见图１。
图１对标产品的红外谱图
图１显示，谱图中存在１ ７２１ ｃｍ 吸收峰，表明
在２４２０Ｄ中存在结构化合物（１），说明２４２０Ｄ采用
的链转移剂可能是醛、酮等。化学位移１ １０—１５０，
表明有结构化合物（２）存在；化学位移１６０～１８０，表
明有结构化合物（３）存在。综合以上表征结果，对
该产品２４２０Ｄ采用丙醛为链转移剂。
０ ９
ｃｉ４２ ｃ Ｒ Ｃ ｃ
（１） （２） （３）
２．２产品技术指标的确定
新产品２４２０Ｄ的技术指标见表３。
表３新产品２４２０Ｄ的技术指标
２０１５年第３期 李传明．热收缩膜专用料２４２０Ｄ的研究开发 ｌ３
由表３可知，选择ＭＦＲ为０．２５～０．３５ ｇ／１０ｍｉｎ较
适宜；密度是分子支化的表现，密度越高，短链支
锁值决定的，过高的反应温度会导致反应过于剧
化度越低。参照某热收缩膜产品２４２０Ｄ的检测，并
烈，出现反应分解的情况，严重时还会引起爆炸。
但反应压力、反应器夹套水温度确定后，反应温度
且依据该项目的装置特点，将产品密度控制在
０．９２２ ０．９２５ ｇ／ｃｍ 为宜。根据热收缩膜的性能要
求，结合装置的特点，制订了２４２０Ｄ的全部的产品
标准，标准号为：Ｑ／ＳＹ ＤＨ０５４６—２０１ １。该树脂呈乳
白色的圆柱状颗粒，粒子的尺寸在任意方向上为
２～５ ｍｍ，具有良好的机械性能、加工性能 ］。
３工艺条件的确定
该收缩膜专用料在分子结构上要求具有较高
的分子量，可以保证热收缩膜具有较好的拉伸回
弹性和强度，同时分子中的长支链可以使ＬＤＰＥ分
子链端具有较高的结晶能力，使薄膜具有良好的
收缩率。正是因为ＬＤＰＥ热收缩膜专用料在结构
上的特殊要求，使生产具有了较大的难度。实际
生产中聚合反应压力和温度的确定尤为重要。
３．１聚合反应压力的确定
高压聚乙烯反应生成的高压低密度聚乙烯是
由非线性大分子组成的，大分子链上含有很多杂
乱的长短支链，产品密度的大小就主要取决于支
链的多少。产品的密度可以很直观的反应产品的
支化度，密度越低分支度越大。随着反应压力的
升高，单体浓度也会升高，支链增长速度变慢，自
由基聚合链增长和链传递反应加快，分子量变大，
产品的密度上升，熔融指数下降。因此，在假设其
他条件不变时，反应压力直接影响着产品密度。
实际反应压力为最高反应压力与最低反应压力的
平均值 。
所选的对标产品密度指标为０．９２３ ｇ／ｅｍ ，同时
根据装置以往产品牌号所控制的反应平均温度
３００ ｏＣ，再对应ＬＤＰＥ树脂反应压力与密度关系进
行选择，可以确定此次新产品开发的反应压力的
中心值为２６５ ＭＰａ，实际生产过程中可以根据产品
的密度情况，对反应压力进行调整。
３．２聚合反应温度的确定
聚合反应温度的最低值可以是聚乙烯的熔
点，即保证熔融的聚乙烯与乙烯充分混合，在引发
剂的作用下就可以发生反应，并随着反应流将聚
合物带走。但聚合的起始温度实际是根据引发剂
的活性来确定的，温度太低，引发剂的活性低，聚
合反应难以维持，会终止聚合反应。
聚合温度的最高值是由反应所设定的安全联
在安全范围内的高低就主要取决于引发剂的投入
量了，引发剂投入量的确定则取决于最终产品所
要达到的ＭＦＲ值，以及分子量调节剂的用量。
因此，反应温度的选择，取决于引发剂量及分
子量调节剂丙醛的用量Ｈ 。经过以上各参数选择，
根据实践生产经验，确定生产２４２０Ｄ产品预热器出
口温度为１６３℃，即聚合反应的初始温度为
１６３℃。这一温度高于装置目前所使用过氧化物
的最低引发温度，也远高于聚乙烯的熔点，能保证
过氧化物充分引发聚合反应。根据２００ ｋｔ／ａ高压
聚乙烯装置反应器的设计安全值要低于３２０ ｏＣ，同
时结合高压低密度聚乙烯装置生产其他产品的实
际生产经验，假设同样的夹套水温和过氧化物注
入量保持不变，最高反应温度可设定为３０５℃。实
际生产时可根据产品的熔融指数和密度向上或向
下在５℃范围内进行调整。
３．３分子量调节剂浓度的确定
由于高压聚乙烯生产工艺为自由基聚合反应
工艺，在正常的生产中，要调节分子的分子量，也
就是调节产品的熔融指数，都是采用改变分子量
调节剂的浓度来实现的。提高分子量调节剂的浓
度，反应器内的乙烯分压就会降低，过低时就不利
于聚合反应。一般情况下，分子量调整剂的浓度
控制在５％以下。分子量调整剂的浓度过低，就会
造成反应控制不良，产品的熔融指数波动变大。
因此，必须选取适当的分子量调节剂浓度 。
分子量调节剂丙醛的浓度和引发剂过氧化物
的浓度对分子量的影响趋势是一致的，因此，在保
证产品分子量（即熔融指数值）不变时，相对低的
调节剂浓度可投入更多的引发剂。２４２０Ｄ产品的
熔融指数即熔体流动速率较低，而且分子量调整
剂丙醛直接参与聚合反应，所以在实际生产过程
中需少量加人丙醛。结合装置生产其他产品的丙
醛加入量，将丙醛的注入量控制在８～１２ ｋｓ／ｈ。
４产品评价
４．１新产品的生产情况
２４２０Ｄ的产品性能与设计相近，说明该项目制
订的工业化生产方案是合理的。在生产过程中，
新产品２４２０Ｄ控制操作非常平稳，产品物性也在控
制范围内 ］。新产品２４２０Ｄ性能测试结果见表４。
１４
炼油与化工
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 第２６卷
从表４可以看出，６个批次２４２０Ｄ产品的力学 分子结构进行表征，确定了新开发热收缩膜产品
性能和物性指标都在指标要求的范围内，而且数
据的平行性很好，完全达到了设计指标的要求。
４．２产品的结构表征
在结构表征过程中，将新产品２４２０Ｄ与所选的
对标产品进行了对比，结果见表５，６。
表５分子量及分布测试结果对比
采用丙醛作为分子量调整剂；
（２）结合理论分析和实际生产情况确定了最
佳的生产工艺条件；
（３）进行了工业化生产，对工业产品的性能测
试及结构表征的结果表明，新开发的热收缩膜专
用料２４２０Ｄ达到了设计要求，性能与对标产品的性
能相当，达到了用户要求。
表７新产品２４２０Ｄ薄膜性能测试结果
表６新产品２４２０Ｄ支化度表征结果对比，（个・（１ ０００Ｃ） ）
由表５，６可以看出，开发的新产品与对标产品
的分子量及分布测试结果基本一致；在支化度方
面，甲基支化度（短支链的数量）要高于对标产品，
长链支化度（长支链数量）要低于对标产品 。所
以新开发产品的分子结构与原设计预想的结构比
参考文献：
［１］洪定一．塑料工艺手册聚烯烃（第２版）［Ｍ］ Ｂ京：化学工业出版
社。１９９９：２７３—２９０．
［２］李扬．聚烯烃手册（第２版）［Ｍ］．北京：中国石化出版社，
２ｃ日５：１０５－１１２．
［３］周维祥．塑料测试技术（第２版）［Ｍ］ Ｅ京化学工业出版社，
２０１２：３４７－３５５．
较接近，完全可以满足热收缩膜专用料产品对加
工性能的要求。
４．３产品的薄膜性能测试
［４］高鸿宾．有机化学（第３版）【Ｍ］．北京：高等教育出版社，
ｌ９９９：７３－７５．
［５］徐青．高压聚乙烯市场及经济性分析［Ｊ］．石油炼制与化工，
１９９９（１１）：５８—６２．
薄膜性能测试的试验条件：吹胀比为２：１，加
工温度是１８０℃，测试结果见表７。
［６］闫璜峰．高压管式法工艺中反应条件对低密度聚乙烯产品浊度的
影响［Ｊ］．现代化工，２００９（５）：７６—７７．
从表７可见，新产品２４２０Ｄ的拉伸强度及断裂
伸长率较高；鱼眼及条纹也符合指标要求。
５结论
［７］曹胜先．ＬＤＰＥ装置的工艺特点及产品应用［Ｊ］．塑料科技，
２０１１（１１）：２５—２８．
收稿日期：２０１５—０５—１７
（１）进行了对标产品的性能测试，确定新产品
的性能指标范围，利用红外等表征手段，对产品的
作者简介：李传明，男，工程师，２００３年毕业于沈阳化工学院应用化学
专业，现从事高压聚乙烯装置生产工艺管理工作，已发表８篇论文。
2024年3月25日发(作者：林元绿)
炼油与化工
２０１５年第３期
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
热收缩膜专用料２４２０Ｄ的研究开发
李传明
（大庆石化公司塑料厂，黑龙江大庆１６３７１４）
摘要：通过对热收缩膜专用料的结构分析，进行了高压低密度聚乙烯热收缩膜专用料２４２０Ｄ的结构
设计，确定了其性能指标。研究了聚合工艺条件，结合２４２０Ｄ性能指标，确定了２４２０Ｄ的生产工艺
条件，制定工业化生产方案，试验产品达到了设计要求。
关键词：ＬＤＰＥ；热收缩膜；专用料；工艺条件
中图分类号：ＴＱ３２０．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ｌ一４９６２（２０１５）０３—００１１—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ２４２０Ｄ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｉｌｆｍ
ＬｉＣｈｕａｎｍｉｎｇ
（Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｄａｑｉｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄａｑｉｎｇ １６３７１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ
ｒｅｓｉｎ ２４２０Ｄ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ＬＤＰＥ ｆｉｌｍ．ａｎｄ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ２４２０Ｄ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ ｗａｓ
ｍａｄｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｄｕｃｔ ｍｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｔ
ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＤＰＥ；ｈｅａｔ ｓｈｒｉｎｋａｂｌｅ ｆｉｌｍ；ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
高压低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）的化学稳定性好，
某石化企业综合分析了多种专用料开发难
度、装置设备改造费用、市场需求、同行业竞争等
因素后，决定开发高压低密度聚乙烯热收缩膜专
用料树脂…。由于目前国内同类装置还未生产出
般酸碱对其无明显的破坏作用，可应用于化工
生产中，良好的介电性能又使其在电气方面用作
一
绝缘材料。我国正成为世界上最大的聚乙烯薄膜
和包装袋出口国，大量供应北美、１３本和西欧。但
由于我国石化企业的自身研发能力有限，产品多
集中在通用料级别上。国内目前已经建成的１８套
装置生产高压低密度聚乙烯，大部分都应用于薄
膜、重包装膜和农用薄膜的通用产品上，特种专用
料和高端专用料的生产较少，大部分靠进口。
热收缩膜专用料，因此暂时没有可借鉴的生产经
验。只能通过对国内外已有的市场反应较好的热
收缩膜专用料进行结构剖析，对装置聚合工艺条
件进行研究，确定２４２０Ｄ的生产工艺。
１生产装置及工艺
１．１生产装置
（４）强化水含量指标控制和修订有效气含量
指标，是煤制氢装置成本管理与经济优化的必然
结果，也是装置优化必然的发展方向。
参考文献：
［１］乔春珍．含碳能源制氢的现状及发展［Ｊ］．交通节能与环保，
２０１０（２）：４０—４３．
［４］马捷．氢气机循环的热力学分析及其变化特征［Ｊ］．上海交通大学
学报，２００１（５）：７８７—７９０．
［５］郑青榕．氢分子在活性炭上的吸附特性分析［Ｊ］．西安交通大学学
报，２００８（４）：５０５—５０８．
［６］李永恒．降低造气煤耗的途径［Ｊ］．专家论坛，２００５（２）：卜４．
［７］黄金亮．如何稳定炉况降低煤耗［Ｊ］．中氮肥，２０１２（１）：２０—２２．
［８］苏月清．造气降低煤耗措施的探讨［Ｊ］－／Ｊ、氮肥，２００６（６）：１０—１３．
收稿日期：２０１５—０３—１７
［２］谢继东．煤气化制氢新技术的探讨［Ｊ］．现代化工，
２００７（６）：３３５—３３８．
作者简介：赵岩，男，工程师，２００１年毕业于吉林化工学院精细化工专
业，现从事化工设计与生产研究工作。
［３］郑秋艳．氢气的生产方法综述［Ｊ］．低温与特气，２００９（６）：１２～１５．
１ ２
炼油与化工
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 第２６卷
高压低密度聚乙烯装置设计采用德国Ｂａｓｌｌ公
司的专利技术，生产能力为２００ ｋｔ／ａ。装置的主要
原料是乙烯，丙醛和丙烯作为分子量调整剂，过氧
化物与异十二烷混配作为引发剂。工艺采用乙烯
单点进料，过氧化物４点注入的脉冲式管式反应法
工艺。装置原始开工共引进生产牌号ｌ６个，整个
装置由原料、压缩、聚合、热水、挤压、风送、高低压
循环气、引发剂配制注入、ＶＡ精制及回收、液压
油、阀门试验站、冷冻站、产品混合、包装及储存等
单元组成，最大单程转化率为３５％。产品密度：
０．９１５～０．９３５ ｇ／ｃｍ ，熔融指数：０．１５～５０ ｇ／１０ ｍｉｎ，产
品范围宽，应用范围广；产品牌号切换时间短，过
渡料少。全过程采用自动化控制，分为ＤＣＳ和装
置紧急停车联锁ＥＳＤ功能。
１．２工艺流程
压力为２．０ ＭＰａ原料乙烯从原料界区管输进
入装置，到达１次压缩机Ｃ１２０１进行第１次压缩，压
力升高到２５ ２８ ＭＰａ，然后与高压回路的高压循环
气一起进入２次压缩机Ｃ１２０２进行第２次压缩，压
力升高到２６０ ＭＰａ，即反应压力。桶装运输的过氧
化物运到装置中，用异十二烷按照一定的配方人
工进行混配。配制好的过氧化物由过氧化物注入
泵升压注入到反应的４个不同区域，在过氧化物的
引发下，聚合反应开始进行。聚合反应的聚合物
和未反应的乙烯气体经过脉冲阀ＰＶ１３００１排人反
应器后冷器进行冷却，冷却后的气液混合物进入
高压产品分离器￥１４０１进行气液分离，顶部排出的
气体进入高压循环气系统进行排蜡，之后返回２次
压缩机Ｃ１２０２进行２次压缩利用，液体产品进人低
压产品分离器Ｓ１４０２进行第２次气液分离。乙烯
从低压产品分离器的顶部排出进入低压循环气系
统，排蜡后的乙烯气体回到１次压缩机Ｃ１２０１进行
２次压缩使用，液体聚合物产品进入挤压工段进行
挤压造粒，并在此加入添加剂。然后颗粒被送到
风送系统脱气仓脱气，合格产品出厂。
２产品性能指标
２．１产品性能测试及结构表征
国内目前用于生产ＬＤＰＥ拉伸热收缩膜的原
料中，某热收缩膜产品２４２０Ｄ（中海壳牌）性能较
好。因此该项目选取该２４２０Ｄ做为项目对标产品，
通过对２０４０Ｄ的性能测试、结构表征，为项目开发
的２４２０Ｄ的物性指标设计、工艺条件的确定提供依
据。对标产品２４２０Ｄ的测试结果见表１，２。
表１ ＭＦＲ及密度测试结果
产品 ＭＦＲ／（ｇ・（１０ｍｉｎ） ） 密度／（ｇ・ｃｍ ）
从表２可以看出，该热收缩膜产品２４２０Ｄ的分
子量很高，分子量分布呈正态分布。
对于高压低密度聚乙烯的聚合，链转移剂是
用来控制产品的分子量，因此，链转移剂种类和用
量的选取尤为重要。该项目利用红外对中海壳牌
２４２０Ｄ的分子结构进行表征，确定其采用的链转移
剂，对标产品的红外谱图见图１。
图１对标产品的红外谱图
图１显示，谱图中存在１ ７２１ ｃｍ 吸收峰，表明
在２４２０Ｄ中存在结构化合物（１），说明２４２０Ｄ采用
的链转移剂可能是醛、酮等。化学位移１ １０—１５０，
表明有结构化合物（２）存在；化学位移１６０～１８０，表
明有结构化合物（３）存在。综合以上表征结果，对
该产品２４２０Ｄ采用丙醛为链转移剂。
０ ９
ｃｉ４２ ｃ Ｒ Ｃ ｃ
（１） （２） （３）
２．２产品技术指标的确定
新产品２４２０Ｄ的技术指标见表３。
表３新产品２４２０Ｄ的技术指标
２０１５年第３期 李传明．热收缩膜专用料２４２０Ｄ的研究开发 ｌ３
由表３可知，选择ＭＦＲ为０．２５～０．３５ ｇ／１０ｍｉｎ较
适宜；密度是分子支化的表现，密度越高，短链支
锁值决定的，过高的反应温度会导致反应过于剧
化度越低。参照某热收缩膜产品２４２０Ｄ的检测，并
烈，出现反应分解的情况，严重时还会引起爆炸。
但反应压力、反应器夹套水温度确定后，反应温度
且依据该项目的装置特点，将产品密度控制在
０．９２２ ０．９２５ ｇ／ｃｍ 为宜。根据热收缩膜的性能要
求，结合装置的特点，制订了２４２０Ｄ的全部的产品
标准，标准号为：Ｑ／ＳＹ ＤＨ０５４６—２０１ １。该树脂呈乳
白色的圆柱状颗粒，粒子的尺寸在任意方向上为
２～５ ｍｍ，具有良好的机械性能、加工性能 ］。
３工艺条件的确定
该收缩膜专用料在分子结构上要求具有较高
的分子量，可以保证热收缩膜具有较好的拉伸回
弹性和强度，同时分子中的长支链可以使ＬＤＰＥ分
子链端具有较高的结晶能力，使薄膜具有良好的
收缩率。正是因为ＬＤＰＥ热收缩膜专用料在结构
上的特殊要求，使生产具有了较大的难度。实际
生产中聚合反应压力和温度的确定尤为重要。
３．１聚合反应压力的确定
高压聚乙烯反应生成的高压低密度聚乙烯是
由非线性大分子组成的，大分子链上含有很多杂
乱的长短支链，产品密度的大小就主要取决于支
链的多少。产品的密度可以很直观的反应产品的
支化度，密度越低分支度越大。随着反应压力的
升高，单体浓度也会升高，支链增长速度变慢，自
由基聚合链增长和链传递反应加快，分子量变大，
产品的密度上升，熔融指数下降。因此，在假设其
他条件不变时，反应压力直接影响着产品密度。
实际反应压力为最高反应压力与最低反应压力的
平均值 。
所选的对标产品密度指标为０．９２３ ｇ／ｅｍ ，同时
根据装置以往产品牌号所控制的反应平均温度
３００ ｏＣ，再对应ＬＤＰＥ树脂反应压力与密度关系进
行选择，可以确定此次新产品开发的反应压力的
中心值为２６５ ＭＰａ，实际生产过程中可以根据产品
的密度情况，对反应压力进行调整。
３．２聚合反应温度的确定
聚合反应温度的最低值可以是聚乙烯的熔
点，即保证熔融的聚乙烯与乙烯充分混合，在引发
剂的作用下就可以发生反应，并随着反应流将聚
合物带走。但聚合的起始温度实际是根据引发剂
的活性来确定的，温度太低，引发剂的活性低，聚
合反应难以维持，会终止聚合反应。
聚合温度的最高值是由反应所设定的安全联
在安全范围内的高低就主要取决于引发剂的投入
量了，引发剂投入量的确定则取决于最终产品所
要达到的ＭＦＲ值，以及分子量调节剂的用量。
因此，反应温度的选择，取决于引发剂量及分
子量调节剂丙醛的用量Ｈ 。经过以上各参数选择，
根据实践生产经验，确定生产２４２０Ｄ产品预热器出
口温度为１６３℃，即聚合反应的初始温度为
１６３℃。这一温度高于装置目前所使用过氧化物
的最低引发温度，也远高于聚乙烯的熔点，能保证
过氧化物充分引发聚合反应。根据２００ ｋｔ／ａ高压
聚乙烯装置反应器的设计安全值要低于３２０ ｏＣ，同
时结合高压低密度聚乙烯装置生产其他产品的实
际生产经验，假设同样的夹套水温和过氧化物注
入量保持不变，最高反应温度可设定为３０５℃。实
际生产时可根据产品的熔融指数和密度向上或向
下在５℃范围内进行调整。
３．３分子量调节剂浓度的确定
由于高压聚乙烯生产工艺为自由基聚合反应
工艺，在正常的生产中，要调节分子的分子量，也
就是调节产品的熔融指数，都是采用改变分子量
调节剂的浓度来实现的。提高分子量调节剂的浓
度，反应器内的乙烯分压就会降低，过低时就不利
于聚合反应。一般情况下，分子量调整剂的浓度
控制在５％以下。分子量调整剂的浓度过低，就会
造成反应控制不良，产品的熔融指数波动变大。
因此，必须选取适当的分子量调节剂浓度 。
分子量调节剂丙醛的浓度和引发剂过氧化物
的浓度对分子量的影响趋势是一致的，因此，在保
证产品分子量（即熔融指数值）不变时，相对低的
调节剂浓度可投入更多的引发剂。２４２０Ｄ产品的
熔融指数即熔体流动速率较低，而且分子量调整
剂丙醛直接参与聚合反应，所以在实际生产过程
中需少量加人丙醛。结合装置生产其他产品的丙
醛加入量，将丙醛的注入量控制在８～１２ ｋｓ／ｈ。
４产品评价
４．１新产品的生产情况
２４２０Ｄ的产品性能与设计相近，说明该项目制
订的工业化生产方案是合理的。在生产过程中，
新产品２４２０Ｄ控制操作非常平稳，产品物性也在控
制范围内 ］。新产品２４２０Ｄ性能测试结果见表４。
１４
炼油与化工
ＲＥＦＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 第２６卷
从表４可以看出，６个批次２４２０Ｄ产品的力学 分子结构进行表征，确定了新开发热收缩膜产品
性能和物性指标都在指标要求的范围内，而且数
据的平行性很好，完全达到了设计指标的要求。
４．２产品的结构表征
在结构表征过程中，将新产品２４２０Ｄ与所选的
对标产品进行了对比，结果见表５，６。
表５分子量及分布测试结果对比
采用丙醛作为分子量调整剂；
（２）结合理论分析和实际生产情况确定了最
佳的生产工艺条件；
（３）进行了工业化生产，对工业产品的性能测
试及结构表征的结果表明，新开发的热收缩膜专
用料２４２０Ｄ达到了设计要求，性能与对标产品的性
能相当，达到了用户要求。
表７新产品２４２０Ｄ薄膜性能测试结果
表６新产品２４２０Ｄ支化度表征结果对比，（个・（１ ０００Ｃ） ）
由表５，６可以看出，开发的新产品与对标产品
的分子量及分布测试结果基本一致；在支化度方
面，甲基支化度（短支链的数量）要高于对标产品，
长链支化度（长支链数量）要低于对标产品 。所
以新开发产品的分子结构与原设计预想的结构比
参考文献：
［１］洪定一．塑料工艺手册聚烯烃（第２版）［Ｍ］ Ｂ京：化学工业出版
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较接近，完全可以满足热收缩膜专用料产品对加
工性能的要求。
４．３产品的薄膜性能测试
［４］高鸿宾．有机化学（第３版）【Ｍ］．北京：高等教育出版社，
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薄膜性能测试的试验条件：吹胀比为２：１，加
工温度是１８０℃，测试结果见表７。
［６］闫璜峰．高压管式法工艺中反应条件对低密度聚乙烯产品浊度的
影响［Ｊ］．现代化工，２００９（５）：７６—７７．
从表７可见，新产品２４２０Ｄ的拉伸强度及断裂
伸长率较高；鱼眼及条纹也符合指标要求。
５结论
［７］曹胜先．ＬＤＰＥ装置的工艺特点及产品应用［Ｊ］．塑料科技，
２０１１（１１）：２５—２８．
收稿日期：２０１５—０５—１７
（１）进行了对标产品的性能测试，确定新产品
的性能指标范围，利用红外等表征手段，对产品的
作者简介：李传明，男，工程师，２００３年毕业于沈阳化工学院应用化学
专业，现从事高压聚乙烯装置生产工艺管理工作，已发表８篇论文。