Технологии полимеризации этилена
Введение
Полиэтилен – один из самых распространенных и важных полимеров на мировом рынке полимерных материалов. На полиэтилен и изделия из него приходится около 60 % мирового спроса на полимерную продукцию. Изделия из полиэтилена обладают высокой хемостойкостью, диэлектрической способностью, прочностью, морозостойкостью, нетоксичностью. Доступность сырья и высокая эффективность процесса получения полиэтилена обеспечивает низкую себестоимость и широкий спрос. Полиэтилен применяется в производстве технических, пищевых, сельскохозяйственных пленок, деталей для труб, трубопроводов, для выпуска тары и упаковки.Производство полиэтилена является одним из наиболее масштабных в сфере полимерного производства, а сам полиэтилен нашел широкое применение во многих областях промышленности. Производство полиэтилена продолжает расширяться, в связи с чем возникает необходимость разработки новых технологий полимеризации.
Оглавление
Обозначения и сокращения. 4
Введение. 5
1 Литературный обзор. 6
1.1 Полимеризация этилена при низком давлении. 6
1.1.1 Полимеризация на окиснохромовых катализаторах. 6
1.1.1.1 Принцип действия катализатора. 6
1.1.1.2 Приготовление катализатора. 8
1.1.1.3 Окиснохромовый катализатор в производственном процессе. 9
1.1.2 Полимеризация на катализаторах Циглера-Натта. 10
1.1.2.1 Принцип действия катализатора. 10
1.1.3 Полимеризация на металлоценовых катализаторах. 11
1.1.4 Применяемые технологии. 15
1.2 Полимеризация этилена при среднем давлении. 24
1.3 Полимеризация при высоком давлении. 26
1.3.1 Химизм процесса. 27
1.3.2 Применяемые технологии. 27
1.4 Аппаратурное оформление. 30
1.4.1 Реакторы полимеризации. 30
Заключение. 36
Список литературы.. 37
Список литературы
Брацыхин Е. А. Технология пластических масс: Учебное пособие для техникумов / Е. А. Брацыхин, Э. С. Шульгина ; - 3-е изд., перераб. и доп. – Ленинград : Химия, 1982 – 328 с.
Основы технологии переработки пластмасс: Учебник для вузов / С. В. Власов, Л. Б. Кандырин, В. Н. Кулезнёв [и др.]. – Москва : Химия, 2004. – 600 с.; ил.
Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов / Юрий Денисович Семчиков. – Нижний Новгород: Издательство Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского; Москва : Издательский центр "Академия", 2003. – 368 с.
Янтилина, Д. Р. Активность Cr(VI)-содержащих катализаторов полимеризации олефинов / Д. Р. Янтилина // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. – 2006. – № 1. – С. 33.
Karol F. – J. Polymer Chem., 1972, Vol. 28, № 9. - P. 2621.
Топчиев А. В. Полимеризация на окисных катализаторах : [статья] / А. В. Топчиев А. В. Российская академия наук : [сайт]. – 2013. – URL: https://docviewer.yandex.ru/view/0/
Полиэтилен среднего давления имеет очень низкую разветвлённость (менее 3 на 1000 атомов углерода основной цепи). Плотность составляет 950‑976 кг/м3, ПТР — 0,3–2 г/мин. Плавится при температуре 128-132 °C [2].Полимеризацию этилена при среднем давлении осуществляют в растворителе (бензин, ксилолы и др.) с применением окиснохоромовых катализаторов, механизм работы которых был рассмотрен в разделе 1.1.Принципиальная схема базового процесса производства полиэтилена при среднем давлении приведена на рисунке 13. Этилен очищается от катализаторных ядов в колоннах 1 и 2, откуда затем поступает в полимеризатор 4, в который вводятся растворитель – бензин и суспензия катализатора в бензине, приготовленная в смесителе 3. Этилен и бензин вводятся подогретыми до 120 °С. Далее реакционная смесь последовательно проходит полимеризаторы 4, 5 и 6. Полимеризаторы представляют собой автоклавы объемом по 16 м3 с турбинными мешалками. Концентрация полимера возрастает от 8 % в первом реакторе до 18 % – 20 % в последнем. Съем теплоты осуществляется за счет испарения парогазовой смеси (бензина и этиленом), которая охлаждается в холодильнике 7, а затем направляется на разделение в сепаратор 8, после очистки этилен и бензин возвращаются в цикл. Раствор полиэтилена отделяется от катализатора на центрифуге 9 и фильтре 10. Катализатор направляется на регенерацию, а раствор полиэтилена — в концентратор 11. Давление в концентраторе снижается до 1 МПа, что способствует интенсивному испарению бензина и выделению растворенного этилена. Выделение полиэтилена из раствора происходит в сепараторе-дегазаторе 12, из которого суспензия полимера поступает в приемную камеру экструдера-гранулятора 13. Здесь заканчивается удаление бензина и ПЭ подвергается грунуляции. Гранулы охлаждаются и упаковываются в бумажные или полиэтиленовые мешки [1]. Полиэтилен, полученный таким способом схож по свойствам с ПЭНД, но имеет более упорядоченную надмолекулярную структуру, и, следовательно, отличается большей жесткостью, прочностью и теплостойкостью [2].