Получение сырья для производства полиэтилена; производство полиэтилена высокого давления

ПЭ – термопластичный насыщенный полимерный УВ, который состоит из этиловых звеньев.

Св-ва ПЭ меняются в зависимости от получения. Это проявляется в темпер-ре плавления, твердости, жесткости, прочности, давлении. Эти показатели высокие в ряду полиэтилена высокого давления.

Причина различительных свойств полиэтилена – разветвленность молекул: чем больше разветвлений, тем высокая эластичность и низкая кристалличность полимера. ПЭ не смачивается водой и др полярными жидкостями. При темпер-е не растворяется в орг-х растворах. Масла, жиры и др нефтяные УВ не действуют практически на полиэтилен. Он устойчив к действию водных растворов, солей, кислот, щелочей, но при темпер-е более 60 С серная к-та и азотная разрушают его.

Температура плавления ПЭ 105-110 С. Изделие из ПЭВД обладают недостатком: могут придавать воде, продуктам питания запах и привкус. При Т выше более активно мигрирующего низкомолекулярного соединения, кол-во которых может стать не безопасным для человека.

Существует 3 пром-х метода получения ПЭ.

1. полимеризация ПЭ при высоком давлении – 100-350 мПа, при темпер-ре 200-300 С в расплаве в присутствии инициаторов (кислорода, орг-х пироксидов), такой ПЭ наз-т ПЭВД (или ПЭ низкой плотности).

2. полимеризация этилена при давлении менее 2 мПа с использованием метаноорганических катализаторов, темпер-ра полимеризации =80 С, процесс протекает в суспензии в среде орг-х р-ли. Это ПЭНД (или полиэтилен высокой плотности)

3. полимеризация этилена при давлении 3-4 мПа, темпер-ра 150 С в растворе в присутствии катализатора – оксидов металлов переменной валентности – это ПЭ среднего давления.

Производство ПЭ начинается в отделении компрессии.

Этилен из растворов с давлением до 0,3 мПа поступает на всасывание компрессора. На линии всасывания установлены 2 фильтра (один может отключатся для чистки и слива НМПЭ). Этилен последовательно сжимается в 3-х ступенях до 1.9 мПа.

Свежий этилен с установки газоразделения с частотой 99.9 % и давлением в коллекторе до 1.9 мПа поступает в ресивер. На входе газа замеряют его: давление, темпер-ру и расход. Ресивер – это сварной сосуд, емкость до 25 м3. в ресивер поступает также сжатый до 1.9 мПа компрессором возвратный этилен низкого давления и этилен из сепоратора.

Из ресивера смесь свежего этилена и возвратного этилена низкого давления забирается компрессором первого каскада, перед которым в линию этилена дозируется кислород, который поступает с узла дозировки. В компрессоре этилен последовательно сжимается в 3- х ступенях до давления нагнетания 24-28 мПа. Этилен сжатый до этого давления делится на 2 потока и смешивается с возвратным этиленом высокого давления из узла очистки возвратного газа. После смешивания этилен проходит очистку в фильтрах и направляется 2-мя потоками на всасывание компресором 2-го каскада. В компрессорах этилен сжимается в 2-х ступенях до давления 240 мПа, после каждой ступени компрессии газ охлаждают в холодильнике.

Утечки этилена из сальников компрессоров направляется в маскоотделители и далее в ресивер или выбрасываются в атмосферу. Этилен сжатый до рабочего давления 240 мПа подается 2-мя потоками в подогреватели реакторного блока, где нагревается до темпер-ры 170 С. После этилен поступает в первую зону реактора, где идет полимеризация этилена с выделением тепла. Далее реакционная смесь объединяется со вторым потоками поступает со вторую зону реактора. После реакционная смесь направляется в первый продуктовый холодильник, далее смесь дросилируется клапанам с помощью которого регулируется давление на входе в подогреватель и поступает в холодильник.

Охлажденная реакционная смесь после холодильника поступает в отделитель высокого давления, где разделяется на жидкую и газовую фазы. Жидкая фаза поспупает в отделение низкого давления, после чего подается в дополнительный отделитель и далее на узел очистки возвратного газа, а р-в ПЭ поступает в зону загрузки экструдера, расплав шнеком продавливается через отверстие фильеры и срезают ножом. В гранулированную камеру подается конденсат, который охлаждает гранулят и транспортирует его в водоотделитель из которого насосом по линии гидротранспорта смесь ПЭ в гранулах и конденсата направляется в цех конденционирования.

Возвратный этилен поступает на узел очистки и охлажд-я возвр газа, где охлаждается в холодильниках и очищается от НМполиэтилена, пройдя первичный сепоратор, межступеньчатые сепораторы и колонные очистки. С узла очистки возвратного газа этилен высокого давления направляются на всасывание. Возвратный этилен низкого давления поступает в сборник НМ ПЭ и далее через холодильник в ресивер. Из ресивера газ направляется в компрессор, после которого поступает в ресивер. В трубопровод между ресивером и компрессором предусмотрена подача пропана.

В цехе кондиционирования, получают тоарные марки при смешивании 2-х и ли более базовых марок в определенном соотношении, или готовят на их основе композиции с добавками.

Реакция полимеризации этилена при высоком давлении протекает по радикальному механизму и сопровождается выделением большого кол-ва тепла

Инициаторы – кислород или орг-е пироксиды. В присутствии кислорода происходит активация молекул мономера с образованием свободных радикалов с активными центрами. Под действием свободного радикала и высокой температуры молекула этилена приобретает необходимую энергию активации в итоге чего к ней присоединяются новые молекулы мономера.

Процесс получения ПЭ протекает по непреривной схеме и состоит из след-х стадий:

- подготовка инициатора

- смешение свежего и возвратного этилена с конденсатором

- сжатие до рабочего давления

- полимеризация этилена

- разделение полиэтилена

- грануляция и кондексионирование полиэтилена.