Технология производства полиэтилена | ЮНИТРЕЙД
Полиэтилен – полимер, синтезируемый путем полимеризации этилена в различных условиях и при разных катализаторах. В зависимости от температуры, давления и присутствия разных катализаторов возможно получение материалов с принципиально различными свойствами.
Сырье для изготовления полиэтилена
- Мономер – этилен. Представляет собой простейший олефин (или алкен), при комнатной температуре это бесцветный горючий газ, который легче воздуха.
- Вещества, необходимые для прохождения реакции. Для полиэтилена высокого давления (ПВД) может применяться кислород или пероксид в качестве инициатора реакции полимеризации. Для полиэтилена низкого давления (ПНД) используют катализаторы Циглера – Натты.
- Другие мономеры, которые могут участвовать в реакции при изготовлении сополимеров этилена с улучшенными свойствами. Например, бутен или гексен.
- Присадки и вспомогательные вещества, которые модифицируют итоговые товарные свойства материала.
К примеру, некоторые присадки увеличивают долговечность материала, некоторые – ускоряют процесс кристаллизации и т.п.
К примеру, некоторые присадки увеличивают долговечность материала, некоторые – ускоряют процесс кристаллизации и т.п.Технология производства полиэтилена
На практике встречается три вида полиэтилена: низкого, среднего и высокого давления. Принципиальная разница существует между материалом низкого и высокого давления, полиэтилен среднего давления можно считать разновидностью ПНД. Потому рассматривать стоит два кардинально различных процесса полимеризации:
- Полиэтилен высокого давления (или низкой плотности) получают при температуре не менее 200 °C, при давлении от 150 до 300 МПа, в присутствии инициатора кислорода. В промышленных условиях применяют автоклавы и трубчатые реакторы. Полимеризация проходит в расплаве. Получаемое жидкое сырье гранулируют, на выходе получают небольшие белые гранулы.
- Полиэтилен низкого давления (или высокой плотности) изготавливается при температуре 100 — 150 °C при давлении до 4 МПа. Обязательное условие прохождения реакции – присутствие катализатора Циглера – Натты, в промышленных условиях чаще всего применяется смесь хлорида титана и триэтилалюминий или другие алкилпроизводные вещества. Чаще всего полимеризация проходит в растворе гексана. После прохождения полимеризации вещество проходит грануляцию в вакуумных условиях, приобретая товарную форму.
Чаще всего полимеризация проходит в растворе гексана. После прохождения полимеризации вещество проходит грануляцию в вакуумных условиях, приобретая товарную форму.Технология производства линейного полиэтилена средней плотности и низкой плотности
Отдельно следует сказать о производстве линейного полиэтилена. Он отличается от обычного полимера тем, что имеет особую структуру: большое количество коротких молекулярных цепочек, дающих материалу особые свойства. Продукт сочетает эластичность, легкость и увеличенную прочность.
Процесс производства предполагает присутствие других мономеров для реакции сополимеризации, чаще всего – бутена или гексена, в редких случаях – октена. Наиболее эффективный способ производства – полимеризация в жидкой фазе, в реакторе с температурой около 100 °C. Для повышения плотности линейного полиэтилена применяют металлоценовые катализаторы.
Технология производства полиэтилена различных видов
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 полиэтилена. 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 h3, Ch5, 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 наибольшее распространение 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.
The Various Manufacturing Processes of Polyethylene
Products Menu
Backer Rods
Soft Backer Rod
Spline
Pool Noodles
Pipe Insulation
Polyethylene Foam
Backer RodsSoft Backer RodSplinePool NoodlesPipe InsulationPolyethylene Foam
Blog
2020 -05-08
Различные процессы производства полиэтилена
Вспененный полиэтилен используется в различных отраслях промышленности. Наиболее часто используемый в упаковочных приложениях, нет никаких сомнений в полезности этого материала.
Но откуда именно берутся пенопласты на основе полиэтилена?
Как следует из названия, вспененный полиэтилен производится из полиэтиленового пластика. Полиэтилен — это то, что называют термопластом, пластиковым материалом, который становится гибким при более высоких температурах и затвердевает при более низких температурах. Полиэтиленовые пластики делятся на две основные категории: низкой плотности и высокой плотности.
В сегодняшнем блоге мы кратко расскажем, что происходит в процессах производства полиэтиленовых пластиков как низкой, так и высокой плотности.
Полиэтилен низкой плотности (LDPE)
LDPE является наиболее распространенным типом используемого полиэтилена. Свойства LDPE позволяют им быть очень гибкими для использования в более широком диапазоне приложений по сравнению с HDPE. Смолы LDPE обеспечивают повышенную долговечность и прочность, пригодность для печати и эластичность, что делает LDPE оптимальным для использования в производстве упаковки.
Существуют два распространенных процесса, которые используются для производства LDPE: трубчатый и автоклавный. Процесс производства труб включает полимеризацию полиэтилена в трубчатом реакторе. Внутренняя часть реактора, где происходит полимеризация, должна выдерживать чрезвычайно высокие температуры, чтобы химические превращения происходили эффективно.
Автоклавный процесс включает ряд реакторов с перемешиванием для проведения полимеризации. Как только материал выходит из реактора, он проходит через сепараторы низкого и среднего давления, которые удаляют этилен из исходного полимера ПЭНП. Как только это происходит, полимеры подвергаются процессу гранулирования для дальнейшей обработки.
Полиэтилен высокой плотности
ПЭВП производится с использованием процесса, называемого «крекинг». Крекинг включает применение интенсивного нагревания нефти в контролируемых условиях для получения газообразного этилена.
В процессе производства молекулы газообразного этилена начнут присоединяться и образовывать полимеры, которые затем можно будет использовать для производства полиэтилена.
Вспененный полиэтилен
Вспененные материалы на основе полиэтилена изготавливаются путем нагревания полимерных соединений с различными добавками, которые могут влиять на его конечные свойства после нагревания материала и его экструдирования до состояния твердой пены. В зависимости от области применения, для которой производится пена, формула будет варьироваться для достижения различных результатов свойств.
вернуться в блог
Комментарии пользователей
Комментариев пока нет…
Оставить комментарий
*** Ваш адрес электронной почты не будет опубликован.
Электронная почта:
Комментарий:
Обработка полиэтилена
Полиэтилен является одним из наиболее широко используемых пластиков, применяемых в упаковке, потребительских товарах и покрытиях, и это лишь некоторые из них.
Полиэтилен начинается с лигроина или нефти, которую извлекают из сырой нефти и нагревают для выделения этилена, который образует разветвленные структуры, превращаясь в полиэтилен. Полиэтилен существует во многих различных отраслевых структурах. Как поясняется на веб-сайте Ассоциации производителей пластмасс Plastics Europe, во время производства полиэтилену могут быть приданы различные характеристики, такие как жесткость или эластичность, в зависимости от плотности материала и его текучести в расплавленном виде.
Является ли полиэтилен жидким или нет, зависит от его индекса плавления, то есть от того, насколько медленно или быстро расплавленная масса течет через зазор. Расплавы полиэтилена обычно реологически характеризуют при малоамплитудном колебательном сдвиге (SAOS), так как этот режим деформации может быть легко получен на ротационном реометре. Однако в большинстве технических процессов, таких как формование с раздувом, преобладает деформация растяжения, которая взаимодействует одно- или многоосно с полем сдвигового течения.
Одной из основных целей испытаний на растяжение является определение поведения при упрочнении при растяжении или увеличение вязкости при растяжении определенной молекулярной архитектуры независимо от скорости деформации. В этом деформационном упрочнении в основном преобладают длинноцепочечные ответвления; большее количество ответвлений приводит к более выраженному увеличению вязкости. Однако деформационное упрочнение зависит не только от разветвления, но и от молекулярной массы и ее распределения. Влияние высокомолекулярных фракций можно контролировать при низких скоростях деформации в отличие от влияния разветвления.
Чтобы охарактеризовать поведение расплавов полимеров и вязкоупругих твердых тел при растяжении, реометры растяжения и вращения можно использовать вместе. Принцип испытания основан на растяжении образца на двух барабанах, вращающихся в противоположных направлениях.