Производство полиэтилена низкого давления. Карта базисов поставки

Первый опыт полимеризации этилена в конце XIX века получил выходец из России – учёный Густавсон , проведя этот процесс с катализатором AlBr3. На протяжении долгих лет полиэтилен производился в небольших объемах, но в 1938 году процесс промышленного производства освоили англичане. В то время метод полимеризации был ещё не совершенен.

1952 год совершил прорыв в процессе промышленного производства . Немецкий химик Циглер изобрёл эффективный вариант полимеризации этилена под действием металл-органических катализаторов. Впрочем, настоящая технология производства полиэтилена основана именно на данном методе.

Сырье

Исходным материалом для получения является этен – простейший представитель ряда алкенов. Простота данного способа производства сильно зависит от наличия этилового спирта, который используется как сырьё. Современные промышленные линии для получения полимера разрабатывают с учётом их работы на нефтяных и попутных газах – легкодоступных фракций нефти.

Такие газы выделяются при пиролизе или крекинге нефтепродуктов при очень высоких температурах и содержат в себе примеси H2, CH4, C2H6 и другие газы. Попутный газ в свою очередь содержит такие компоненты как газы-парафины, поэтому при подвергании их термической обработке с высоким выходом получают этилен.

Технология производства полиэтилена высокого давления

Процесс получения ПЭ идёт по радикальному механизму. При проведении применяют разного рода инициаторы для снижения активационного порога молекулы. В качестве примера таковых можно привести перекись водорода, органические перекиси, О2, нитрилы. Радикальный механизм, в общем, не имеет отличий от обычной полимеризации:

• 1 стадия – инициирование;
• 2 стадия – увеличение цепи;
• 3 стадия – обрыв цепи.

Цепь инициируется посредством выделения свободных радикалов при термической обработке их источника. Этен реагирует с выделившимся радикалом, наделяется определённой Еакт, увеличивая тем самым число молекул мономера вокруг себя. В дальнейшем наблюдается нарастание цепи.

Технология процесса

Существует два варианта процесса полимеризации – либо полиэтилен образуется в массе, либо в суспензии. Первый получил и представляет собой совокупность процессов.

Газ этилен, являющийся смесью, а не чистым веществом, вначале проходит путь фильтрации через тканевый фильтр, задерживающий механические примеси. Далее к очищенному этену подводят инициатор в баллоне, объём которого рассчитывается исходя из условий процесса. Поправка делается на наибольший выход полимера.

После, смесь транспортируют, фильтруют и подвергают сжатию в две стадии. На выходе из реактора получают практически чистый полиэтилен с примесью этилена, от которого избавляются дросселированием смеси в приёмнике под низким давлением.

Технология производства полиэтилена низкого давления

Источниками сырья для получения данного вида полиэтилена служат чистый, без примесей этилен и катализатор – триэтилат алюминия и тетрахлорид Ti. Заменой Al(C2H5)3 может послужить как хлорид диэтилалюминия, так и дихлорид этилата алюминия. Катализатор получается в 2 стадии.

Технология процесса

Для данного процесса получения ПЭ низкого давления характерна как периодичность, так и непрерывность. От выбора технологии зависит и схема процесса, каждая их которых различна по конструкции оборудования, объёму реакторов, методу очистки полиэтилена от примесей и др.

Самая распространённая схема получения полимера включает три непрерывных стадии: полимеризация сырья, очистка продукта от остатков катализатора и его высушивание. Аппараты для катализаторной подачи выделяют в мерники пятипроцентный раствор смешанного катализатора, после чего он поступает в бак, в котором смешивается с органическим растворителем до необходимой концентрации в 0.2%. Из бака готовая смесь катализатора отводится в реактор, где поддерживается при необходимом давлении.

Этилен подводится в реактор снизу, где впоследствии перемешиваясь с катализатором, образует рабочую смесь. Для производства полиэтилена при пониженном давлении характерно загрязнение продукта остатками катализаторной смеси, которые изменяют его окраску на коричневую. Очистка основного продукта производится нагреванием смеси, в результате чего происходит разрушение катализатора, дальнейшее отделение примесей и их прямая фильтрация от полиэтилена.

Увлажнённый продукт поступает на сушку в сушильные камеры бункера, где полностью очищается на кипящем слое азота (T = 373 K). Сухой порошок высыпается из бункера на пневмолинию, где отправляется на гранулирование. На эту же линию отправляется пыль с частицами полиэтилена, оставшаяся после очистки азота.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Средний рост потребления ПЭ в Украине за последние 3 года составил 31% от всех видов полимеров. Действующее производство полиэтилена в Украине сосредоточено на ЗАО "Лукор" (г. Калуш Ивано-Франковской обл.). Ежегодно этим предприятием производится 70 тыс. тонн полиэтилена. Это показывает, что такой товар как полиэтилен является актуальным и потребляемым и сегодня. Основная часть изготовленного полиэтилена (50-60%) используется в производстве пленок и листов. Оставшаяся часть идет на изделия, полученные способом литья под давлением, покрытия, изоляционные материалы для кабельной промышленности, экструзионные изделия, изделия, полученные выдуванием и трубы. Но это лишь поверхностный обзор применения полиэтилена, который в данной работе будет рассмотрен подробнее.

Целью данной курсовой работы является:

· рассмотрение и анализирование научно-технической литературы, обретение навыков работы с ней;

· изучение основных материально-технических процессов технологии производства полиэтилена низкой плотности;

· рассмотрение сырьевой базы из которой он изготавливается, в том числе и всевозможные добавки, водимые в полиэтилен;

· исследование ассортимента полиэтилена, использование продукции, изготовленной из него и анализ положения полиэтилена на современном украинском рынке;

· рассмотрение основных методов оценки качества полиэтилена.

1. Ассортимент

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) представляет собой твердое эластичное вещество матового или перламутрового белого цвета, на ощупь напоминающий парафин; он не имеет запаха, не ядовит, горюч (продолжает гореть по вынесению из пламени). Полиэтилен, изготавливаемый при высоком давлении имеет разветвленную структуру и низкую плотность Полиэтилен относится к группе термопластичных полимеров. На рис. 1 изображена гранула полиэтилена.

Рис. 1 Гранула ПЭВД

Полиэтилен используется при наложении полиэтиленовой изоляции и оболочки на электрические кабели. Возможно выпрессовывание полиэтилена в смеси с порошкообразными веществами для получения пористого полиэтилена.

Благодаря химической инертности, легкости и прочности, в бутылях, флаконах из полиэтилена можно хранить сильнодействующие химические вещества (серную кислоту, плавиковую кислоту и т.п.), а также пищевые продукты (молоко, жиры, соки), парфюмерные изделия, лекарства.

Трубопроводы из полиэтилена значительно легче и дешевле. Трубы изготавливают диаметром от 0,012-0,15 м и до 1-1,5 м. Длина труб может достигаться 120 м. Гибкость и эластичность труб позволяет наматывать их на барабаны, что очень удобно при их транспортировании и прокладке. Трубы из полиэтилена совершенно не подвержены коррозии, не лопаются при замерзании в них воды. В химической промышленности используются при транспортировании коррозионных жидкостей. Фитинги, задвижки, вентили, подкладки и другая соединительная арматура также изготавливаются из полиэтилена.

Полиэтиленом покрывают дерево, бумагу, картон. Он наносится из горячих расплавов полиэтилена на бумагу и придает ей глянец, блеск печати, хорошую гибкость при низкой температуре. Из полиэтилена вырабатываются волокна, из которых могут изготавливаться морские канаты, фильтрующие сетки, полотна, обивочные ткани для автомобилей. В текстильной промышленности полиэтилен используется для пропитки тканей с целью создания водоотталкивающего материала, улучшения сопротивления разрыву, повышения прочности швов.

Из полиэтилена изготавливают медицинские инструменты, он применяется в пластической хирургии и протезной технике.

Основное литье под давлением не только отдельных деталей машины, но и корпусов к приборам и других фигурных изделий.

Значительная часть производимого полиэтилена (около 50%) перерабатывается в пленки толщиной 0,01-0,1 мм, используемые в качестве упаковочного материала, для хранения веществ легкоувлажняющихся или, наоборот, высыхающих, например удобрений, хлопка, силикагеля, пищевых продуктов (мяса, рыбы, хлеба, соли, муки, кофе, овощей, фруктов и т.д.), а также различных изделий, аппаратов, инструментов с целью защиты их от коррозии.

Благодаря отличным электроизоляционным свойствам, полиэтилен стал незаменимым материалом для изоляции телевизионных, телефонных и телеграфных кабелей.

Добавление низкомолекулярного полиэтилена к чернилам, лакам и краскам придает им повышенную стойкость к истиранию. В резиновой промышленности полиэтилен широко применяется в качестве смазок, отлично совмещающихся с каучуками разных типов.

Полиэтилен, как товарный продукт, выпускается в чистом виде и с добавками (различного рода термо- и светостабилизаторы, добавками против слипаемости пленки и др.). Они вводятся в полиэтилен в процессе переработки в небольших количествах (десятые доли процента). Добавки улучшают качества готового полиэтилена.

Так, в кабельной промышленности применяется полиэтилен, содержащий 0,5 и 2% сажи. Полиэтилен, используемый для изготовления труб питьевого и хозяйственного водоснабжения, содержит 2% сажи (технического углерода), а для дренажных труб до 35% сажи. Полиэтилен при наполнении его тальком, мелом, каолином и другими веществами (до 30-40% по массе) используются в качестве конструктивных материалов для производства канализационных и дренажных труб, некоррозионной и огнестойкой арматуры, а также для изделий культурно-бытового назначения, игрушек, посуды и т.п.

В зависимости от свойств и назначения полиэтилен выпускается различных марок, указанных в таблице 1.

Таблица 1. Марки полиэтилена, области их применения и способ переработки

Область применения	Способ переработки
Изоляция проводов и кабелей, оболочки кабелей Технические изделия Трубы и арматура к ним: трубы напорные трубы безнапорные фитинги Пленки и пленочные изделия: специального назначения общего назначения (технические изделия, пленки для сельского хозяйства и др.) для изготовления мешков под удобрения и других целей в сельском хозяйстве для упаковки пищевых продуктов Формовочные изделия: с хорошими эластическими свойствами с глянцевой поверхностью общего назначения открытого типа, контактирующие с пищевыми продуктами общего назначения сосуды и бутыли для дезинфицирующих средств с большим сопротивлением Заливочные компоненты (для заполнения деталей электрооборудования) Покрытие бумаги, ткани и др. Покрытие для упаковки пищевых продуктов	Экструзия Прессование Экструзия Экструзия Выдувание Экструзия	10203-003 10103-002 10702-020 10403-003 10003-002 10303-003 10103-002 10403-003 10203-003 15303-003 10603-007 17603-006 10702-020 15602-008 10903-020 17902-017 16902-020 15802-020 10802-020 11303-040 11502-070 11602-070 10203-006 17702-010 17602-006 10603-007 10802-020 15802-020 10903-020 17702-020 12002-200 18202-055 11903-080 12203-200 12103-200 12303-200 10702-020 11303-040 11102-020 11502-070 10702-020 11303-040 11702-010 18109-035 17902-017 11303-040 10203-003 11502-070 12402-700 16802-070 12502-200 18302-120 11502-070 16802-070 11802-070 18302-120 11502-070 16802-070

Обозначение базовых марок состоит из названия материала "полиэтилена" и восьми цифр. Первая цифра "1" указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает при высоком давлении в трубчатых реакторах и реакторах с перемешивающим устройством в присутствии катализатора. Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Пятая цифра условно определяет группу плотности марки полиэтилена. Следующие три цифры, написанные через дефис, указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.

После марки полиэтилена указывается сорт.

2. Исходное сырье для получения полиэтилена

2.1 Основное сырье

Этилен. Этилен -- химическое соединение, описываемое формулой С2H4, бесцветный газ со слабым запахом. Является простейшим алкеном (олефином). Содержит двойную связь и поэтому относится к ненасыщенным соединениям, обладает высокой реакционной способностью. В природе этилен практически не встречается. В незначительных количествах образуется в тканях растений и животных как промежуточный продукт обмена веществ. Играет чрезвычайно важную роль в промышленности, самое производимое органическое соединение в мире.

В настоящее время основным источником получения этилена является пиролиз газообразных и жидких предельных углеводородов: этана, пропана и бензинов прямой перегонки нефти.

Свойства этилена:

Химическая формула Н2С=СН2

Молекулярная масса 28,05

Состояние - газообразное

Температура плавления 103,8 К (-169,2°С)

Температура кипения 169,3 К (-103,7°С)

Плотность при нормальных условиях 1,26 кг/м 3

Плотность жидкого этилена при 163,2 К (-109,8°С) - 610 кг/м 3

Температура воспламеняемости 728 К (455°С)

Чистота этилена. Для полимеризации этилен должен быть тщательно очищен от примесей. Примеси к этилену делятся на две основные группы - инертные и активные. Инертная примесь, присутствующая в заметном количестве, например 5-10%, снижает концентрацию этилена на значительную величину, если учесть малую сжимаемость этилена.

Активные примеси к этилену, например соединения винильного типа, обычно сополимеризуются с этиленом, изменяют свойства образующегося полимера и влияют на скорость полимеризации.

В зависимости от содержания примесей техническими условиями предусматривается выпуск трех марок сжиженного этилена: А, Б и В. Этилен марки А и Б используется для производства полиэтилена и окиси этилена. Этилен марки В - для производства других органических продуктов. Этилен сжиженный должен соответствовать требованиям и нормам.

Катализаторы (инициаторы). В качестве катализаторов полимеризации этилена используют главным образом молекулярный кислород и органические перекиси. Из перекисей в промышленности наибольшее применение нашли перекись ди-трет-бутила, трет-бутилпербензоата и др. Эффект действия инициатора зависит от степени и скорости его разложения при данной температуре и от способности образовавшихся радикалов вступать в реакции с мономером.

Другим фактором, характеризующим инициатор, является содержание активного кислорода, т.е. теоретический процент активного кислорода в чистой перекиси.

В сухом виде перекиси взрывоопасны, растворы их в органических растворителях более стабильны и менее взрывоопасны. Хранение инициаторов должно проводиться в определенных температурных условиях.

Ниже описаны основные свойства наиболее распространенных перекисных инициаторов.

Перекись ди-трет-бутила (С8Н18О2)

Температура применения 513-553 К (240-280°С)

Молекулярная масса 146,2

Жидкость, плотность 793 кг/м 3

Температура кипения при 0,1 МПа - 463 К (190°С)

Перекись нерастворима в воде, растворима в большинствеорганических растворителей

Температура хранения 298 К (20°С).

Трет-бутилпербензоат (С11Н14О3)

Температура применения 453-513 К (180-240°С)

Молекулярная масса 194

Жидкость, плотность при 293 К (20°С) - 1040 кг/м 3

Температура кипения при 0,1 МПа - 397 К (124°С)

Температура хранения 293 К (20°С).

2.2 Вспомогательное сырье

Наполнители - преимущественно твердые неорганические или органические вещества, природного (минерального и растительного) и синтетического происхождения, которые вводятся в пластическую массу для придания ей соответствующих свойств.

Добавляют наполнители для улучшения свойств полиэтилена (физико-механических, теплофизических, электрофизических, оптических, эстетических, технологических и др.). А дешевые наполнители снижают себестоимость полиэтилена, например при утилизации полимеров и пластмасс, которые используют как наполнители.

Основные виды наполнителей, а также придаваемые ими свойства, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Примеры наполнителей со специальными свойствами

Композиты	Примеры наполнителей
Абразивные Антифрикционные Биоразлагаемые Высокогорючие Электроизоляционные Электропроводимые Эстетические Звуко- и теплоизоляционные Конструкционные Магнитные Негорючие Самозатухающие Теплостойкие Теплоаккумулирующие Фрикционные Химически стойкие	BN, SiC, алмаз, кварц, корунд MoS2, NbSe2, TiSe2, WS2, WSe2, графит Крахмал, хитозан Al, Mg, нитраты, перманганаты, порох Al2O3, асбест, кварц, слюда, стекло, тальк Металлы (Al, Bi, Cd, Cu, Fe, Ni, Sn и др.) и их сплавы, графит Деревянная тирса, мраморная крошка Стекловата, полиамидное волокно Металлические и керамические ферритные порошки Al(OH)3, Ca(OH)2, Mg(OH)2, бораты натрия и цинка Асбест, графит, углеродные волокна Воск, стеариновая кислота, парафин, стеклосферы BaSO4, асбест Асбест, графит, политетрафторэтилен, тальк, технический уголь.

Пластификаторы - малолетучие, большей частью жидкие вещества, придающие смеси повышенную пластичность, в результате чего облегчается формование изделий, предотвращается появление хрупкости материала при низких температурах, увеличивается его гибкость и эластичность. При увеличении содержания пластификатора прочность полимера на растяжение и сжатие уменьшается, но зато резко увеличивается прочность на удар и способность к удлинению. Наиболее распространенными пластификаторами являются бутилкаучук, дибутилфталат, трикрезилфосфат, камфора, стеарат алюминия, олеиновая кислота, глицерин и др.

Красители применяютсядля придания изделию желаемой окраски.

Отвердители (например уротропин, известь, магнезию) вводят в состав пластической массы для ускорения перехода полимера в твердое неплавкое состояние, в котором они не плавятся и не растворяются. При этом у полимера образуется трехмерная структура.

Стабилизаторы, способствуют замедлению процесса старения и, как следствие - длительному сохранению полиэтилена своих первоначальных свойств. Стабилизаторы не влияют на первоначальные свойства полиэтилена.

Порообразователи - для получения пенно- и порополиэтиленов.

Связующие вещества связывают в монолитный материал другие компоненты смеси и обуславливают основные свойства полимера. В качестве связующих веществ чаще применяются синтетические смолы.

Смазывающие вещества позволяют улучшить физико-механические свойства полиэтилена, а именно повысить однородность расплава, увеличить его текучесть и относительное удлинение при разрыве. В пластическую массу в качестве смазывающих веществ добавляют стеариновую кислоту, окиси цинка, стеарат бария и др.

3. Производство полиэтилена

3.1 Теоретические основы процесса полимеризации этилена

Полимеризация этилена при высоком давлении протекает по радикальноцепному механизму, который состоит из стадий инициирования, роста цепей и обрыва цепей.

Инициирование процесса состоит в образовании активных радика

Началом реакции является присоединение этилена к образовавшемуся радикалу, в результате чего образуется новый радикал:

*СН3 + СН2=СН2 > СН3 -СН2-СН2*

К радикалу, образовавшемуся по реакции присоединяются последовательно молекулы этилена (реакция роста):

СН3 -СН2-СН2* + СН2=СН2 > СН3 -СН2-СН2-СН2-СН2*

Рост цепи заканчивается обрывом цепи. Обычно это происходит, когда из двух растущих радикалов образуется одна неактивная макромолекула:

СН3-CH2* + СН3-CH2* > СН3-СН2-СН2-CH3

Или, когда из двух растущих радикалов образуются две неактивные макромолекулы, одна из которых на конце имеет двойную связь:

СН3-(СН2-СН2)n-CH2* + СН3-(СН2-СН2)m-CH2* >

СН3-(СН2-СН2)n-1-CH=CH2 + СН3-(СН2-СН2)m-CH2*

Эти реакции уменьшают скорость процесса полимеризации.

При полимеризации этилена по изложенному выше механизму следует ожидать образование линейного насыщенного полимера.

Однако в действительности, в зависимости от реакционных условий, получают более или менее разветвленные макромолекулы, содержащие небольшое количество двойных связей (что также обусловлено протеканием реакции передачи цепи).

Различают два варианта реакции передачи цепи на полимер: внутримолекулярный и межмолекулярный.

При внутримолекулярной передаче цепи из растущего полимерного радикала один атом водорода переносится от вторичного углерода в конец цепи:

Вторичный радикал, образованный в результате внутримолекулярного переноса, дает началу роста новой боковой цепи. Конечный участок цепи, образованный в результате переноса, представляет собой разветвление в виде бокового бутильного ответвления. Таким образом, образуются короткие боковые цепи. Разветвление в виде длинных цепей происходит в результате межмолекулярного переноса водорода:

R1-CH2-CH2* + R2-CH2-CH2-CH3 > R1-CH2-CH2* + R2-CH*-CH2-CH3

3.2 Аппаратурное оформление производства полиэтилена при высоком давлении

Полимеризация этилена при высоком давлении осуществляется в реакторах трубчатого или автоклавного типа.

Полимеризация может происходить блочным способом ("в массе"), когда этилен высокой степени очистки, сжатый до давления 100-300 МПа, вводится в реактор одновременно с инициаторами процесса, или в растворе, когда реакция проводится в среде растворителя.

Полимеризация в блоке относительно трудно поддается регулированию из-за высокой экзотермичности процесса.

Во время полимеризации нужно точно регулировать температурный режим реакции а также вязкость реакционной массы, с целью улучшения массопередачи.

Отвод тепла через стенку реактора, охлаждение реакционный смеси свежим газом путем частичного дополнительного ввода в реактор, снижение температуры поступающую на полимеризацию этилена - все эти меры не обеспечивают достаточного теплоотвода для того, чтобы этилен заполимеризовался на 100%. Чтобы не допустить большого тепловыделения, при котором произойдет тепловое разложение этилена, производится искусственное торможение реакции на стадии, соответствующей 15-20% -ной степени превращения (в лучшем случае 30% -ной). Непрореагировавший этилен отделяют и возвращают в рецикл. Таким образом, принципы, на которых основана полимеризация этилена при высоком давлении, достаточно просты, но процесс специфичен и требует сложного оборудования, контрольно-измерительных приборов и автоматики.

3.3 Основная технологическая схема промышленной установки

Технологическая схема производства полиэтилена с использованием сжиженного этилена представлена на рис. 2

Рассматриваемая ниже технологическая схема производства полиэтилена осуществляются в одну стадию, когда все материальные потоки движутся непрерывно по одной нитке, включая и непрерывную переработку полимера в товарный полиэтилен.

Свежий этилен высокой степени чистоты, пройдя расходометр 1 и газоанализатор 2, сжимается поршневым компрессором 3, при этом плотность его достигает плотности легких жидких углеводородов (400-500 кг/м3), и направляется через концевой холодильник 4 в прибор конденсации этилена 5, откуда вместе с газом рецикла поступает в хранилище 6 сжиженного свежего и возвратного этилена.

Сжиженный этилен из хранилища забирается и направляется на пропиленовую холодильную установку для "переохлаждения". Переохлажденный этилен подается к многоступенчатому центробежному насосу 7, в котором он сжимается до промежуточного давления - давления всасывания насосов высокого давления. Перед поступлением в систему высокого давления этилен пропускается через ряд фильтров, в которых удаляются примеси. Во всасывающий трубопровод насосом высокого

давления вводят добавки, катализаторы и воздух (при кислородном инициировании). Этилен, содержащий добавки и катализатор, поступает в общий коллектор, питающий четыре одинаковых насоса высокого давления 8, работающие параллельно. Сжатие этилена производится до предельного давления 150-270 МПа. Этилен после сжатия в насосах высокого давления подается в реактор 9 в одну или несколько точек (200°С). На выходе из насосов и на выходе в реактор давление замеряется специальными тензиметрами. Они показывают и регистрируют давление. Для автоматического сброса этилена в атмосферу в случае повышения давления выше заданного устанавливается аварийно-выпускной клапан.

Реактор состоит из ряда длинных горизонтально расположенных труб высокого давления, снабженных водяными рубашками. Эти трубы имеют очень высокое отношение длины к диаметру. При превышении заданной температуры в реакторе автоматически приводится в действие система клапанов для ускорения отвода тепла, что практически исключает возможность теплового разложения этилена.

Отделение полученного полиэтилена от непрореагировавшего этилена производится в большом вертикальном сборнике полимера с паровой рубашкой 10. Уровень полимера в аппарате контролируется и регулируется специальным уровнемером с радиоактивным элементом.

Расплавленный полиэтилен из сборника поступает в экструдер 11 и пропускается через гранулятор, наполненный водой. Образующаяся суспензия гранул и воды направляется на сито 12 и затем на центробежную сушилку 13. Высушенный полимер самотеком поступает в один из двух сборников-бункеров.

Из сборника продукта горячий газ, пройдя котел-утилизатор 14, охлаждается в водяном холодильнике 15. Отделение от низкомолекулярных полимеров производится в сепараторах 16. Очищенный в ловушках, наполненных стеклянной ватой 17, газ поступает в колонку, в которой от него отделяется масло и добавки. После сжижения этилен 5 направляется в хранилище 6. Регенерированные добавки из колонны подаются на смешение с этиленом в насос высокого давления 8.

Существуют различные методы повышения эффективности производства полиэтилена. Оно должно осуществляться путем внедрения агрегатов большой единичной мощности и интенсификации производства на основе научно-технического прогресса. Увеличение производительности реакторов за счет интенсификации и повышения эффективности их работы не требует больших капитальных затрат и осуществляется путем совершенствования конструкции реакционных устройств и оптимизации технологического прогресса полимеризации.

Эффективное повышение производительности единицы реакционного объема возможно путем увеличения превращения этилена за проход, на которое в основном влияют следующие факторы:

1) снижение температуры газа, поступающего на полимеризацию;

2) повышение температуры в реакционной зоне;

3) повышения давления (для создания гомогенной реакционной среды и увеличения концентрации этилена);

4) лучший отвод тепла реакции, как за счет лучшей теплопередачи через стенку, так и за счет лучшей теплопередачи через стенку, так и за счет более совершенного распределения свежего газа по длине реактора;

5) Использование более эффективных инициаторов полимеризации;

6) Лучшее перемешивание реакционной массы;

7) Повышение чистоты исходного этилена;

8) Совершенствование конструкций реакционных устройств и технологических схем.

Интересно также утилизация и переработка отработанного полиэтилена, например тары. Полиэтиленовая тара используется во многих отраслях промышленности: косметической, химической, пищевой и др. Для вторичного использования полиэтилена, тару, из-под разных продуктов, необходимо измельчить, высушить, переплавить в условиях вакуума и гранулировать. Однако такой полиэтилен обладает меньшим показателем относительного растяжения, т.е. он менее прочен, а его состав менее однороден. Эти недостатки устраняются добавлением в него смазывающих веществ.

4. Контроль качества полиэтилена

4.1 Показатели качества полиэтилена

производство полиэтилен ассортимент рынок

Контроль качества полиэтилена проводят как при самом производстве материала (в реакторе, на выходе из реактора, в экструдоре-грануляторе), так и в лаборатории уже готового продукта. Оценивают качество полиэтилена по таким показателям:

· Плотность;

· Молекулярная масса;

· Показатель текучести расплава;

· Вязкость;

· Разброс показателей текучести расплава в пределах партии;

· Количество включений;

· Технологическая проба на внешний вид пленки;

· Стойкость к растрескиванию;

· Предел текучести при растяжении;

· Прочность при разрыве;

· Относительное удлинение при разрыве;

· Массовая доля экстрагируемых веществ;

· Запах и привкус водных вытяжек;

· Стойкость к термоокислительному старению;

· Стойкость к фотоокислительному старению (методом облучения, по массовой доле сажи, по равномерности распределения сажи);

· Массовая доля летучих веществ.

Основными, из перечисленных показателей, по которым проводится обязательный контроль качества, являются молекулярная масса полиэтилена, его плотность, вязкость, показатель текучести расплава. В таблице 3 представлены нормы показателей качества для нескольких базовых марок.

Таблица 3 Показатели качества базовых марок полиэтилена

Наименование показателя	Норма для марки
1. Плотность, г/см
2. Показатель текучести расплава (номинальное значение) с допуском, %, г/10 мин
3. Разброс показателей текучести расплава в пределах партии, %, не более: Высшего сорта 1-го сорта 2-го сорта
4. Количество включений, шт., не более: Высшего сорта 1-го сорта 2-го сорта
5. Технологическая проба на внешний вид пленки: Высшего сорта 1-го сорта 2-го сорта
6. Стойкость к растрескиванию, ч, не менее
7. Предел текучести при растяжении, Па (кгс/см), не менее
8. Прочность при разрыве, Па (кгс/см), не менее
9. Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
10. Массовая доля экстрагируемых веществ, %, не более: высшего сорта 1-го и 2-го сорта
11. Запах и привкус водных вытяжек, балл, не выше
12 Стойкость к термоокислительному старению, ч, не менее
13. Стойкость к фотоокислитель- ному старению: методом облучения ч, не менее: по массовой доле сажи, % по равномерности распределения сажи
14. Массовая доля летучих веществ, %, не более: Высшего сорта 1-го и 2-го сорта

4.2 Методы определения качества

Определение молекулярной массы:

Полиэтилен имеет линейное строение и может растворяться в подходящих растворителях.

Молекулярная масса линейных полимеров лежит в интервале 103--107, причем образующиеся в процессе полимеризации макромолекулы полиэтилена имеют разные молекулярные массы, поэтому растворы полиэтилена представляют собой полидисперсные системы, а определяемая экспериментально молекулярная масса является только средней статистической величиной.

Молекулярная масса сшитых фракций полиэтилена может быть очень большой. Она определяется степенью сшивания, т.е. средней "молекулярной массой" между узлами сшивания. Степень сшивания можно оценить по степени набухания полимера в растворителях.

Молекулярную массу полимеров можно определить различными методами, причем каждый метод применим для измерения молекулярных масс, лежащих в соответствующих интервалах.

Все эти методы, за исключением метода "концевых групп", основаны на изменении каких-либо свойств разбавленных растворов полимеров пропорционально числу молекул растворенного вещества; для определения молекулярной массы такими методами требуется сложная аппаратура. Поэтому на заводах до настоящего времени обычно применяют наиболее простой и быстрый вискозиметрический метод и молекулярную массу вычисляют из найденного значения вязкости раствора.

Метод определения концевых групп. Если на концах макромолекулы имеются функциональные группы, которые можно определить химическим методом, то на основании данных химического анализа можно вычислять среднечисловую молекулярную массу полимера. Так как в образце полимера с высокой молекулярной массой относительное число концевых групп очень мало, то точность их определения невелика. Этим методом определяют молекулярную массу до 3·104.

Эбуллиоскопия и криоскопия. В этих методах молекулярная масса рассчитывается по повышению температуры кипения или понижению температуры замерзания растворов полимера. Поскольку изменения температуры здесь очень малы, то и точность этих методов также невелика.

При применении эбуллиоскопического метода применяют растворитель с невысокой температурой кипения во избежание деструкции полимера. Выбор растворителя для криоскопического метода еще более затруднен, так. как макромолекулы полимера могут выпадать из растворителя до достижения температуры замерзания растворителя или вместе с растворителем. Интервал определения молекулярной массы 2·104-3·104.

Метод осмотического давления. При использовании этого метода значительные сложности возникают при изготовлении полупроницаемых мембран, способных пропустить молекулы растворителя и задержать макромолекулы с молекулярной массой до 30 000 (применение осмотического метода для полимеров с более низкой массой не надежно). Интервал определения молекулярной массы 104-106.

Метод светорассеяния. Световой луч, проходя через прозрачную среду, частично рассеивается. Метод основан на том, что чистый растворитель и раствор полимера имеют разные степени светорассеяния. Полученная молекулярная масса является среднемассовой молекулярной массой. Интервал определения молекулярной массы 104-107.

Метод осаждения (или седиментации) в ультрацентрифуге. При отстаивании суспензии постепенное осаждение частиц и по скорости осаждения можно вычислить массу частиц суспензированного вещества, если использовать очень сильное центробежное поле, в ультрацентрифуге. Частота вращения ротора центрифуги должна быть не менее 1000 об/с. По скорости, осаждения можно вычислить не только молекулярную массу полимера, но и распределение по молекулярным массам. Интервал определения молекулярных масс 104-107.

Метод вискозиметрии. Наиболее простым и удобным методом определения молекулярной массы является вискозиметрический метод. Молекулярная масса вычисляется по эмпирическому уравнению, связывающему вязкость раствора, вязкость растворителя и концентрацию полимера. Вычисленная по вязкостной характеристике молекулярная масса называется средневязкостной молекулярной массой и выражается обычно значением ее логарифма.

Определение показателя текучести расплава: аппарат для определения ПТР (ГОСТ 11645--73) представляет собой шприцующий пластомер, внутренний диаметр сопла которого равен 2,09 мм, со штоком и грузом на нем, равным 2,16 кг, термопарой для замера температуры расплава, которая при определении индекса поддерживается постоянной 463 К ± 0,5 (190 ± 0,5°С). Масса материала в граммах, выдавленная в течение 10 мин при этих условиях, называется показателем текучести расплава. Низкий индекс расплава соответствует высокому внутреннему трению, присущему материалу с высокой молекулярной массой. Таким образом, определяемый данным методом показатель текучести расплава позволяет, с известным приближением вследствие недостаточной точности измерения, классифицировать сорта полиэтилена по размеру молекул полимера.

Определение кажущейся плотности (объемной массы):

Метод обмера и взвешивания. Метод заключается в определении плотности вещества по отношению массы образца к его объему, определенному непосредственным взвешиванием и обмером. Можно измерять объем другими методами, например по вытесненному объему жидкости для образцов неправильной или трудно измеряемой формы. Метод применяется для определения плотности (объемной массы) изделий и полуфабрикатов (стержни, бруски, трубы) и обеспечивает точность измерения до 0,5% при точности измерения объема 0,3% и массы 0,2%.

Метод гидростатического взвешивания. Метод заключается в сравнении масс одинаковых объемов испытуемого вещества и жидкости известной плотности (например, дистиллированной воды). Метод предназначен для определения плотности (объемной массы) формованных изделий (стержни, бруски, трубки); он обеспечивает точность измерения до 0,1%.

Пикнометрический метод. Метод состоит в сравнении масс одинаковых объемов испытуемого вещества и жидкости известной плотности. Метод применяется для определения плотности формованных изделий, пресс-порошковых гранул, хлопьев; он обеспечивает точность измерения до 0,05%.

Флотационный метод заключается в сравнении плотности образца с плотностью известной жидкости в момент перехода образца во взвешенное состояние. Метод применяется для определения плотности пластмасс (преимущественно полиолефинов) в виде гранул и любых формованных изделий, В качестве рабочей жидкости используют, смесь этиловый спирт -- вода. Метод пригоден для определения плотности полимеров от 910 кг/м 3 (0,9100 г/см 3) с точностью до 0,0002 г/см 3 .

Метод градиентной колонки основан на сравнении глубины погружения испытуемого образца и жидкости известной плотности в цилиндре или в трубке с раствором, у которого плотность изменяется по высоте ("градиентная колонка").

Метод применяется для определения плотности изделий в виде пленок, гранул, волокон, а также любых формованных изделий. Точность этого метода зависит от перепада плотности жидкости по высоте градиентной колонки. При "чувствительности" колонки 0,0001 к/см 3 на миллиметр точность метода достигает 0,05%.

В настоящее время полиэтилен, как низкой, так и высокой плотности широко распространен на рынке, основная часть которых приходится на тару и упаковку различных видов продукции. Поэтому необходимо уделять достаточно много внимания качеству и свойствам этого материала.

В ходе проделанной работы я узнала, что полиэтилен, изготавливаемый при высоком давлении имеет низкую плотность и относится к группе термопластичных полимеров. Он обладает химической инертностью, легкостью и прочностью, способностью растягиваться. Такие качества определили сферу его применения, где полиэтилен используется в виде пленок, упаковочного материала, антикоррозионных покрытий, электроизоляционным материалов для кабелей, им пропитывают ткань и бумагу.

Сырьем для полиэтилена служит этилен и катализаторы. Но в чистом виде он выпускается редко. Многообразие его марок объясняется введением в полиэтилен добавок, таких как наполнители, пластификаторы, связывающие вещества, отвердители, красители, стабилизаторы, смазывающие вещества. Добавки придают полиэтилену определенные специфические свойства и улучшают его качество.

Также я узнала, что полимеризация полиэтилена идет при повышенных температуре и давлении и, чтобы не допустить теплового разложения этилена либо торможения реакции, нужен постоянный контроль. Поэтому в производстве используется большое количество контрольно-измерительных приборов и автоматика.

Основными показателями, по которым характеризуется полиэтилен являются его молекулярная масса, плотность и текучесть расплава. По этим показателям определяют качество полиэтилена в лабораториях, а также на самом производстве: в реакторе, непосредственно на выходе из реактора, готовых гранул полиэтилена.

Технология полиэтилена требует точного соблюдения регламента производства, учета влияния технологических параметров на свойства готового продукта, строго организационного процесса. Только при таком подходе можно получить качественный материал.

Необычайно актуальной темой на сегодняшний момент стала утилизация отработанного полиэтилена, так как он сам не разлагается и загрязняет окружающую среду. Ученые уже разработали несколько методов вторичного применения полиэтилена, что возможно благодаря его термопластичным свойствам. Однако затруднение составляет необходимость наличия мощного оборудования и рассортировка отходов.

Список литературы

1. Шифрина В., Статский Н. Полиэтилен высокого давления. Справочное руководство - Гостхимиздат, 1975 г. - с. 45-50.

3. Каварновский С.Н., Козлов В.Н. Технологические схемы процессов основного органического синтеза. Методы производства исходных продуктов высокомолекулярных соединений. К.: Горький, 1968 г. - с. 122-124.

4. Т.М. Томилина, Л.М. Заболотникова, В.В. Вакуш, И.А. Мочальник, Н.П. Гришина. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: в 2 ч. Ч. 2: Учеб. Пособие для вузов; Под ред. И.В. Ченцова, В.В. Вашука. - Мн.: Выш. шк., 1989 г. - с. 79

5. Ю. Ковальов. Обзор украинского рынка полиэтилена. Журнал "Полимеры-деньги". Под ред. В. Кузовенко. - 2006 г. №8 - с. 19-22.

6. О.П. Мантуло, И.М. Новиков. Вжита полімерна тара з ПЕТ, шляхи переробки. Журнал "Хімічна промисловість України" Под ред. Ю.М. Сидоренко - 2006 №1 - с. 51-53.

7. І.О. Мікульонок. Термопластичні композитні матеріали та їх наповнювачі, класифікація та загальні відомості. Журнал "Хімічна промисловість України" Под ред. Ю.М. Сидоренко - 2005 №5 - с. 30-39.

8. ГОСТ 16337-77 Полиэтилен высокого давления. Технические условия. Введ. 01.01.1979 - М.: ИПК Издательство стандартов - 1979 г. - с. 70

9. ГОСТ 11645-73 Пластмассы. Методы определения показателя текучести расплава термопластов. Введ. 01.01.1975 - М.: Издательство стандартов. 1975 г. - с. 12

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Основные способы производства полиэтилена. Получение полиэтилена при высоком давлении. Способ полимеризации в массе. Характеристические свойства полиэтилена. Технологический процесс разложения и отмывки катализатора. Оценка показателя текучести.

реферат , добавлен 02.06.2012


Методы производства полиэтилена низкого давления; выбор и обоснование технологии проектируемого производства. Характеристика продукции, ее применение; расчет и подбор оборудования; автоматизация процессов. Экологическая и экономическая оценка проекта.

дипломная работа , добавлен 12.03.2011


Историческая справка о методах получения и использования полиэтилена. Процесс полимеризации этилена. Техническая характеристика сырья полуфабрикатов и продукта. Расчет материального баланса производства полиэтилена низкого давления газофазным методом.

дипломная работа , добавлен 26.01.2014


Характеристика полиэтилена высокого давления. Физико-химические свойства. Нормативно-техническая документация. История возникновения и развития ОАО "Казаньоргсинтез". Назначение и особенности IDEF0-моделирования. Модель производства процессов "Как есть".

курсовая работа , добавлен 03.05.2015


Термопласты, применяемыми в производстве труб. Прочностные характеристики труб из полиэтилена. Формование и калибрование заготовки трубы. Технические требования, предъявляемые к трубным маркам полиэтилена и напорным трубам, методы контроля качества.

курсовая работа , добавлен 20.10.2011


Промышленное производство пленок из синтетических полимеров (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) осуществляется непрерывным методом из расплавов полимеров двумя способами: каландровым и выдавливанием червячными прессами. Применение пленочных изделий.

курсовая работа , добавлен 15.05.2008


Технология производства промышленных полиэтиленов, исходное сырье. Полиэтиленовая продукция и способы влияния на ее свойства. Методика производства труб из полиэтилена низкого давления путем применения суперконцентратов для окрашивания в различные цвета.

дипломная работа , добавлен 20.08.2009


Общие свойства полимерных пленок. Технологический процесс производства рукавной пленки из полиэтилена низкой плотности. Расчет коэффициента геометрической формы головки и производительности одношнекового однозаходного экструдера для производства пленки.

курсовая работа , добавлен 04.06.2014


Технологические операции, используемые в процессе производства полимерных труб. Базовые марки полиэтилена и полипропилена, рецептуры добавок, печатных красок, лаков для производства полимерных труб. Типы труб и их размеры. Основные формы горлышка трубы.

контрольная работа , добавлен 09.10.2010


Выбор и обоснование способа производства изделия из полиэтилена низкого давления, характеристика основного и вспомогательного оборудования. Технологическая схема производства. Расчет количества сырья и материалов. Составление материального баланса.

Важнейшим фактором качества пакетов , как и любой иной продукции, является качество материала, из которого они изготовлены. На данный момент пакеты, мешки для мусора, пищевую пленку изготавливают из полиэтилена низкого, среднего и высокого давления. Владея достаточно большим производством, мы используем полиэтилен высокого и низкого давления. Они различаются по техническим характеристикам.

Типы сырья для производства пакетов

1. Полиэтилен высокого давления. Данное сырье для производства пакетов появилось еще в 30-х годах прошлого века. Простой в изготовлении, ПВД эластичен, прочен при растяжении, не пропускает воду и газ. Однако он чувствителен к окислению, а значит, не может использоваться для изготовления пищевых упаковок (пленок). Полиэтилен высокого давления мы применяем при производстве пакетов для мусора, пакетов-маек, фасовочных изделий.


2. Полиэтилен низкого давления. ПНД более сложен в производстве, и изготавливать его начали только в 50-х годах. Соответственно, и в обиход изделия из полиэтилена низкого давления вошли гораздо позже. Главные преимущества ПНД - высокая стойкость к агрессивным средам различного типа. Однако ПНД менее устойчив к воде, низким температурам, газу. Такой полиэтилен может пропускать жидкость и газ. Из ПНД изготавливают пакеты для вина, термоусдочный стрейч, мешки.


3. Вторичка. Вторичное сырье для производства пакетов имеет столь же важное значение, что и гранулы ПНД и ПВД. На нашем предприятии это один из самых распространенных видов сырья. Используя вторичку, мы не просто экономим собственные средства, при этом выпуская столь же качественную продукцию, но и делаем ставку на улучшение экологической ситуации в стране. Мы перерабатываем использованный материал, который в противном случае был бы сожжен или похоронен на свалке. Пакеты, изготовленные из вторичного сырья, восстановленного полиэтилена, могут быть переработаны и в третий раз. Впрочем, число переработок ограничено
.

Мы используем лучшее сырье для производства пакетов!

"КСК-Снабжение" - компания, где вы сможете закупить пакеты высокой прочности. За самим изготовлением и сырьем для производства пакетов мы тщательно следим. Только лучшие материалы, соответствующие стандартам, попадают в цеха предприятия. Делая ставку на качество сырья, мы можем гарантировать и качество конечной продукции.

Полиэтилен является наиболее дешевым неполярным синтетическим полимером, который относится к классу полиолефинов. Полиэтилен- это твердое белое вещество, имеющее сероватый оттенок.

Первым полимеризацию этилена стал изучать в 1873 году русский химик Бутлеров. А вот попытку осуществить ее попытался в 1884 году химик-органик Густавсон.

Технология производства полиэтилена + видео как делают

Производством полиэтилена занимаются все крупные компании нефтехимической промышленности. Главным сырьем, из которого получают полиэтилен, является этилен. Производство осуществляется при низком, среднем и высоком давлениях. Как правило, он выпускается в гранулах, которые имеют диаметр от 2 до 5 миллиметров, иногда в виде порошка. На сегодняшний день известны четыре основных способа производства полиэтилена. В результате, получают: полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, полиэтилен среднего давления, а также линейный полиэтилен высокого давления. Давайте рассмотрим, как осуществляется производство ПДВ.

Полиэтилен высокого давления образуется при высоком давлении в результате полимеризации этилена в автоклаве или в трубчатом реакторе. Полимеризация в реакторе осуществляется по радикальному механизму под воздействием кислорода, органических пероксидов, ими являются лаурил, бензоил или их смесей. Этилен смешивают с инициатором, затем нагревают до 700 градусов и сжимают компрессором до 25 мегапаскаль. После этого он поступает в первую часть реактора, в которой его нагревают до 1800 градусов, а потом во вторую часть реактора для осуществления полимеризации, которая происходит при температуре в пределах от 190 до 300 градусов и давлении от 130 до 250 мегапаскаль. Всего этилен находится в реакторе не более 100 секунд. Степень его превращения составляет 25 процентов. Она зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляется тот этилен, который не прореагировал, после чего продукт охлаждают и упаковывают.

ПВД производят в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул. Производство полиэтилена низкого давления осуществляется по трем основным технологиям. Первой является полимеризация, которая происходит в суспензии. Второй является полимеризация, происходящая в растворе. Таким раствором служит гексан. Третьей является газофазная полимеризация. Наиболее распространенным способом считается полимеризация в растворе. Полимеризация в растворе осуществляется в температурном промежутке от 160 до 2500 градусов и давлении от 3,4 до 5,3 мегапаскалей. Контакт с катализатором осуществляется примерно на протяжении 10-15 минут. Выделяется полиэтилен из раствора в результате удаления растворителя. Прежде всего, в испарителе, а после этого в сепараторе и в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром.

ПНД производится в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул, а иногда и в порошке. Производство полиэтилена среднего давления осуществляется в результате полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен среднего давления получается при температуре примерно150 градусов, давлении не более 4 мегапаскаль, а также при наличии катализатора. ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев. Продукт, полученный вышеописанным образом, отличается средневесовым молекулярным весом не более 400 тысяч, степенью кристалличности не более 90 процентов. Производство линейного полиэтилена высокого давления осуществляется при помощи химической модификации ПВД. Процесс происходит при температуре 150 градусов и примерно 30-40 атмосферах. Линейный полиэтилен низкой плотности по своей структуре напоминает полиэтилен высокой плотности, однако он отличается более длинными и многочисленными боковыми ответвлениями. Производство линейного полиэтилена выполняется двумя способами: первым является газофазная полимеризация, вторым способом служит полимеризация в жидкой фазе. Она в настоящее время самая популярная. Что касается производства линейного полиэтилена вторым способом, то оно осуществляется в реакторе со сжиженным слоем. В реактор подается этилен, полимер же в свою очередь отводят непрерывно. Однако постоянно сохраняется в реакторе уровень сжиженного слоя. Процесс происходит при температуре около ста градусов, давлении от 689 до 2068 кН/м2. Эффективность данного способа полимеризации в жидкой фазе ниже, чем у газофазного.

Видео как делают:

Стоит отметить, что данному способу характерны и свои плюсы, а именно: размер установки намного меньше, чем у оборудования для газофазной полимеризации, и гораздо ниже капиталовложения. Практически аналогичным является способ в реакторе с устройством для перемешивания с применением циглеровских катализаторов. При этом образуется максимальный выход. Не так давно для производства линейного полиэтилена стали использовать технологию, в результате которой применяются металлоценовые катализаторы. Такая технология дает возможность получить более высокую молекулярную массу полимера, благодаря чему возрастает прочность изделия. ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются друг от друга, как по своей структуре, так и по свойствам, соответственно, и используются они для решения различных задач. Кроме вышеперечисленных способов полимеризации этилена имеются и иные, только в промышленности они распространения не получили.

Основным промышленным методом производства ПЭВД является свободнорадикальная полимеризации этилена в массе при температуре 200-320 °С и давлениях 150-350 МПа. Полимеризация осуществляется на установках непрерывного действия различной производительности от 0,5 до 20 т/ч.

Технологический процесс производства ПЭВД включает следующие основные стадии: компримирование этилена до давления реакции; дозирование индикатора; дозирование модификатора; полимеризация этилена; разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена; охлаждение и очистка непрореагировавшего этилена (возвратного газа) ; грануляция расплавленного полиэтилена; конфекционирование, включающее обезвоживание и сушку гранул полиэтилена, распределение по анализным бункерам и определение качества полиэтилена, формирование партий в товарных бункерах, смешение, хранение; загрузку полиэтилена в цистерны и контейнера; расфасовку в мешки; дополнительная обработка - получение композиций полиэтилена со стабилизаторами, красителями, наполнителями и другими добавками.

2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ.

Производства ПЭВД состоят из установок синтеза и установок конфекционирования и дополнительной обработки.

Этилен с установки газоразделения или хранилища подается под давлением 1-2 МПа и при температуре 10-40 °С в ресивер, где в него вводится возвратный этилен низкого давления и кислород (при использовании его в качестве инициатора). Смесь сжимается компрессором промежуточного давления до 25-30 МПа. соединяется с потоком возвратного этилена промежуточного давления, сжимается компрессором реакционного давления до 150-350 МПа и направляется в реактор. Пероксидные инициаторы в случае использования их в процессе полимеризации вводятся с помощью насоса в реакционную смесь непосредственно перед реактором. В реакторе происходит полимеризация этилена при температуре 200-320 С. На данной схеме приведен реактор трубчатого типа, однако могут использоваться и автоклавные реакторы.

Образовавшийся в реакторе расплавленный полиэтилен вместе с непрореагировавшим этиленом (конверсия этилена в полимер 10-30%) непрерывно выводятся из реактора через дросселирующий клапан и поступает в отделитель промежуточного давления, где поддерживается давление 25-30 МПа и температура 220-270 °С. При этих условиях происходит разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Расплавленный полиэтилен из нижней части отделителя вместе с растворенным этиленом через дросселирующий клапан поступает в отделитель низкого давления. Этилен (возвратный газ промежуточного давления) из отделителя проходит систему охлаждения и очистки (холодильники, циклоны), где происходит ступенчатое охлаждение до 30 - 40 °С и выделение низкомолекулярного полиэтилена, и затем подается на всасывание компрессора реакционного давления. В отделителе низкого давления при давлении 0,1-0,5 МПа и температуре 200-250 °С из полиэтилена выделяется растворенный и унесенный механически этилен (возвратный газ низкого давления), который через систему охлаждения и очистки (холодильник, циклон) поступает в ресивер. Из ресивера сжатый бустерным компрессором возвратный газ низкого давления (с добавленным в него при необходимости модификатором) направляется на смешение со свежим этиленом.

Расплавленный полиэтилен из отделителя низкого давления поступает в экструдер, а из него в виде гранул пневмо- или гидротранспортом направляется на конфекционирование и дополнительную обработку.

Возможно получение некоторых композиций в экструдере первичной грануляции. В этом случае экструдер оборудуется дополнительными узлами для ввода жидких или твердых добавок.

Ряд дополнительных узлов по сравнению с технологической схемой синтеза традиционного ПЭВД имеет технологическая схема производства линейного полиэтилена высокого давления, представляющего собой сополимер этилена с высшим a-олефином (бутеном-1, гексеном-1, октеном-1) и получаемого сополимеризацией по анионно-координационному механизму под влиянием комплексных металлорганических катализаторов. Так, этилен, поступивший на установку, проходит дополнительную очистку. В возвратный газ промежуточного давления после его охлаждения и очистки вводится сомономер - a-олефин. После реактора добавляется дезактиватор, предотвращающий протекание полимеризации в системе разделения полимера и мономеров. Катализаторы подаются непосредственно в реактор.

В последние годы ряд зарубежных фирм-производителей ПЭВД организовали выпуск ЛПЭВД на промышленных установках ПЭВД, оснастив их необходимым дополнительным оборудованием.

Гранулированный полиэтилен из установки синтеза в смеси с водой подастся на узел обезвоживания и сушки полиэтилена, состоящий из водоотделителя и центрифуги. Осушенный полиэтилен поступает в приемный бункер, а из него через автоматические весы в один из анализных бункеров. Анализные бункеры предназначены для хранения полиэтилена на время проведения анализа и заполняются поочередно. После определения свойств полиэтилен направляется с помощью пневмотранспорта в воздушный смеситель, в бункер некондиционного продукта или в бункеры товарного продукта.

В воздушном смесителе проводится усреднение полиэтилена с целью выравнивания его свойств в партии, составленной из продуктов из нескольких анализных бункеров.

Из смесителя полиэтилен направляется в бункеры товарного продукта, откуда поступает на отгрузку в железнодорожные цистерны, автоцистерны или контейнеры, а также на расфасовку в мешки. Все бункеры для предотвращения накопления этилена продуваются воздухом.

Для получения композиций полиэтилен из бункеров товарного продукта поступает в расходный бункер. В расходный бункер подаются стабилизаторы, красители или другие добавки, обычно в виде гранулированного концентрата в полиэтилене. Через дозаторы полиэтилен и добавки поступают в смеситель. Из смесителя смесь направляется в экструдер. После гранулирования в подводном грануляторе, отделения воды в водоотделителе и сушки в центрифуге композиция полиэтилена поступает в бункеры товарного продукта. Из бункеров продукт направляется на отгрузку или расфасовку.