Полимеризация низших олефинов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Полимеризация низших олефинов

1.1 Теоретические основы процесса полимеризации

1.2 Механизм реакции полимеризации олефинов

2. Производство полиэтилена высокого давления

2.1 Технологии производства полиэтилена высокого давления и описание технологической схемы

2.2 Оборудование, применяемое в одном технологическом потоке. Сравнение двух типов реакторов

2.3 Свойства полиэтилена высокого давления

2.4 Контроль за технологическим процессом

Заключение

Литература

Введение

Процесс полимеризации имеет большое промышленное значение для получения полиолефинов

Полиолефины - высокомолекулярные углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией, соответствующих олефинов. Наиболее важными представителями этого класса соединений являются полиэтилен, полипропилен и их многочисленные сополимеры.

Основным видом сырья для производства полиолефинов являются этилен и пропилен. Однако в настоящее время для получения полиолефинов применяются и некоторые другие а-олефины, способные полимеризоваться в присутствии стереоспецифических катализаторов с образованием высокомолекулярных продуктов.

Ценные механические свойства полиолефинов обусловлены их высокой молекулярной массой и регулярностью строения. Молекулярная масса технических образцов полиолефинов колеблется от 30000 до 2000000 и более.

Удачное сочетание в полиолефинах механической прочности, химической стойкости, хороших диэлектрических показателей, низкой газо- и влагопроницаемости, а также легкость переработки в изделия всеми известными способами, низкая стоимость и доступность сырья позволили полиолефинам занять первое место в мире по валовому выпуску пластмасс.

Полиэтилен

Впервые полиэтилен был получен в лабораторных условиях в 1933-1936г. английскими химиками Фосетом и Джиббсом и независимо от них советским химиком Динцесом. Полимеризацию проводили при 200єС и давлении 100 МПа в присутствии небольших количеств кислорода. Однако трудности аппаратурного оформления процесса надолго задержали его развитие.

Промышленное производство полиэтилена было начато в Англии в 1938 г. В 1952 г. Циглером были найдены катализаторы, которые вызывали полимеризацию этилена с образованием высокомолекулярного твердого продукта при атмосферном давлении. Немного позже в США фирмой Phillips был разработан катализатор, состоящий из оксидов металлов переменной валентности, для полимеризации этилена при небольшом давлении. В дальнейшем промышленное производство полиэтилена стало быстро развиваться.

полимеризация олефин полиэтилен реактор

1. Полимеризация низших олефинов

При полимеризации происходит последовательное присоединение к одной молекуле олефина других молекул вследствие разрыва двойной связи (у одной или нескольких молекул).

При соединении двух молекул мономера в одну получаются так называемые димеры, при соединении трех молекул - тримеры и т. д.

Как все полимеры с высокой молекулярной массой - высокополимеры, полиэтилен представляет собой смесь молекул различной величины, построенных по одному типу, - полимергомологов. Поэтому о молекулярной массе высокополимеров можно говорить лишь условно как о средней молекулярной массе. Обычно используется твердый полимер этилена со средней молекулярной массой порядка 6000--12 000 а.е.м.

Большое практическое значение получил полимер пропилена - полипропилен, который может быть получен аналогично полиэтилену.

Полипропилен - очень прочный полимер, идущий, в частности, на изготовление волокон. Полипропиленовые волокна используются для изготовления канатов, сетей, тканей различного назначения.

Реакции полимеризации олефинов вообще имеют очень большое значение в технике, примером может служить получение бензина из отходящих газов крекинг-процесса.

1.1 Теоретические основы процесса полимеризации

Полимеризацией называется реакция соединения друг с другом большого числа молекул одного и того же вещества (мономер) в одну большую молекулу (полимер). Это соединение происходит за счёт освобождения валентностей при разрыве двойных связей.

Химический состав образовавшегося высокомолекулярного соединения тот же, что и у исходного мономера.

Этилен полиризуется с большим трудом по реакции:

nСН₂ = СН₂ (СН₂СН₂)n

При атмосферном давлении реакция со значительной скоростью идёт только при температуре 600-700 С, причём получается смесь низкомолекулярных жидких углеводородов. Под давлением 70 атм полимеризация начинается уже при t=325 С и приводит к образованию углеводородов различного молекулярного веса. И только при температуре 200 С и высоком давлении 1000-2000 атм или в присутствии металлоорганических катализаторов получается твёрдый полиэтилен. Таким образом, полимеризацией можно получить жидкие продукты с молекулярным весом 280-500, которые используются как смазочные масла, либо твёрдые полиэтилены с молекулярным весом 18000-800000. Для получения полиэтилена необходим этилен с высокой концентрацией (99,9%) и с малым содержанием таких компонентов, которые бы в условиях реакции могли давать свободные радикалы.

1.2 Механизм реакции полимеризации олефинов

Уравнение полимеризации этилена является суммарным. Как теперь известно, полимеризация протекает значительно сложнее. Полимеризация может протекать как по радикальному, так и ионному механизму. Будет рассмотрен радикальный механизм как механизм, имеющий большее практическое значение.

Свободные радикалы, образующиеся как нестойкие промежуточные продукты реакции, обладают большой активностью. Они не только соединяются друг с другом, но и взаимодействуют с целыми молекулами. При этом образуются другие свободные радикалы, которые действуют на другие молекулы, из которых опять образуются свободные радикалы. Таким образом, возникает цепная реакция. Теория цепных реакций была создана советским ученым академиком Н.Н. Семеновым и английским ученым С. Хиншельву-дом, работавшими в тесном контакте (оба ученых были удостоены Нобелевской премии).

Все цепные реакции, и в том числе полимеризация, обычно начинаются стадией инициирования, в которой образуются первые свободные радикалы, затем уже следует основная цепь реакций. В реакции инициирования обычно пользуются каталитически действующими нестойкими веществами, легко дающими свободные радикалы.

2. Производство полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) получают методом радикальной полимеризации при 200-270 єС и 150-400 МПа в присутствии инициаторов (кислород, органические пероксиды):

nСН₂ = СН₂ (СН₂СН₂)n

Тепловой эффект реакции полимеризации составляет 86,4 кДж/моль превращенного этилена.

При использовании в качестве инициатора кислорода первичным актом инициирования, по-видимому, является образование пероксида этилена:

СН₂ = СН₂ + О₂> СН₂СН₂

Образование пероксида этилена при высоком давлении может происходить при сравнительно низких температурах, но для его последующего распада и образования свободных радикалов необходима температура выше 150 єС

Реакция полимеризации проходит в трубчатых реакторах или в реакторах автоклавного типа с перемешивающим устройством. Процесс получения полиэтилена протекает по непрерывной схеме. До последнего времени мощность одного потока по производству полиэтилена в трубчатых реакторах составляла 6 тыс. т в год (два трубчатых реактора), в реакторах автоклавного типа - до 12 тыс. т в год. Увеличение мощности реакторов затрудняется отводом большого количества тепла, выделяемого при полимеризации этилена. Благодаря разработке новых узлов полимеризации этилена появилась возможность создания полностью автоматизированного технологического потока производства полиэтилена мощностью 50 тыс. т (и более) в год в одной линии.

Применение кислорода как инициатора в производстве полиэтилена постепенно снижается, в большинстве случаев применяются органические перекиси.

Производство полиэтилена низкой плотности состоит из следующих стадий: компремирование (сжатие) этилена; полимеризация этилена; разделение реакционной смеси и выделение полиэтилена; подготовка инициатора полимеризации. Стабилизация, крашение и грануляция - общие стадии для полиэтилена низкой и высокой плотности.

2.1 Технология производства полиэтилена высокого давления и описание технологической схемы

Свежий этилен чистоты не ниже 99,9% из газгольдера под давлением 8-12 кгс/см² и возвратный этилен, не вступивший в реакцию полимеризации, поступают в смеситель, куда подается кислород в случае его применения как инициатора полимеризации. Из смесителя смешанный этилен поступает в компрессор первого каскада, состоящий из шести ступеней сжатия. Между каждой ступенью этилен пропускают через холодильники для охлаждения газа, нагретого теплом, выделяющимся при сжатии, и сепаратор, для отделения масла, которое просачивается через уплотнение компрессора в этилен. В качестве смазки для компрессоров применяется медицинское вазелиновое масло и масло индустриальное 50. После последней ступени сжатия компрессором первого каскада этилен с давлением 250-300 кгс/см² и температурой 40-45 C, пройдя холодильник и сепаратор, поступает в смеситель, куда также поступает возвратный этилен из фильтра после отделителя высокого давления. Из смесителя этилен поступает в компрессор второго каскада. В этом компрессоре этилен сжимается до давления 1500-2500 кгс/см². После каждой ступени сжатия газ подвергается охлаждению в холодильнике и сепарации от смазки в сепараторе. Для смазки компрессоров второго каскада применяется глицерин дистиллированный, масло индустриальное 50 или индустриальное ИС-50. После последней ступени сжатия второго каскада этилен с температурой 70-75 єС поступает через фильтр и огнепреградитель на полимеризацию в реактор. При таком давлении в присутствии следов кислорода и температуре около 200 єС происходит полимеризация части этилена с образованием жидкого полиэтилена. Жидкий полиэтилен отбирают из реактора непрерывно и после отделения от незаполимеризованого этилена охлаждают. После того как он затвердевает, его разрезают на кубики. Непрореагировавший этилен подвергают повторному сжатию и возвращают в реактор. Степень конверсии при этом способе составляет около 25%, общий выход на прореагировавший этилен достигает 95%.

Рис. 1. - Схема производства полиэтилена (процесс высокого давления): 1 - охладители; 2 - колонна для отгона метана; 3 - колонна для отгона этана; 4 - многоступенчатый газовый компрессор; 5 - реактор; 6 - сепаратор; 7 - экструдер; 8 - охлаждающий аппарат; 9 - рубильная машина; 10 - хранилище.

Повышение давления, как правило, приводит к образованию продуктов более высокого молекулярного веса, тогда как при повышении температуры или концентрации инициатора степень полимеризации снижается. Если после окончания реакции давление спускается при высокой температуре, то полиэтилен при охлаждении представляет собой плотную твердую массу. Если охлаждение проводить под давлением, то полимер будет получаться в виде порошка с низким объемным весом. Обычно получается жесткий, воскообразный, бесцветный, преимущественно линейный высокомолекулярный полимер с молекулярным весом, лежащим в пределах 5000 - 40000. Молекулы полимера состоят в основном из последовательно расположенных метиловых групп; в них содержится также небольшое количество связанного кислорода, который, по всей вероятности, играет роль мостика, образующего случайные поперечные связи.

Для защиты от возможного повышения давления против установленной нормы на цилиндрах компрессоров установлены гидравлические предохранительные клапаны. Степень необходимого сжатия определяется изготовляемой базовой маркой полиэтилена. Под базовой маркой полиэтилена понимают партии полиэтилена, изготовленные по определенному режиму. На основе базовых марок полиэтилена могут быть получены товарные марки путем смешения двух или более базовых марок в определенном соотношении или смешением их с другими компонентами.

Для поддержания в рабочей смеси этилена заданного количества инертных газов, которые постепенно накапливаются в возвратном этилене, предусмотрена постоянная сдувка газа из циркуляционной системы на газоразделение или на сжигание. Сдувка производится через специальный фильтр сдувочного газа.

Для получения некоторых марок полиэтилена в этиленовую линию, перед первой ступенью сжатия, вводится дозированное количество модификаторов-пропилена, пропана или др.

Рабочая смесь, подаваемая в реактор полимеризации, должна содержать не менее 93-94% этилена. Вредные примеси должны находиться в количествах, не выше допускаемых для свежего этилена. Остальное - это азот и непрореагировавшие примеси модификаторов (пропан, пропилен или др.).

После компремирования этилен проходит огнепреградитель и обратный клапан. Они установлены для защиты компрессора второго каскада от пламени и обратного удара при случае разложения полиэтилена в реакторе. Трубчатый реактор имеет две зоны: зону подогрева и зону реакции. В первой - этилен подогревается с 70-75 ^оС до 180-200 єС циркуляцией воды, имеющей температуру 190-220 єС и давление 6-20 кгс/см². Во второй - проходит основная полимеризация этилена при температуре 180-275єC Избыточное тепло экзотермической реакции полимеризации отводится водой, поступающей с температурой 220-225 єC и периодическим понижением давления в реакторе.

Применение горячей воды с такой высокой температурой вызвано необходимостью поддерживать образующийся полиэтилен в состоянии расплава с возможно низкой вязкостью.

Повышение вязкости расплава полиэтилена вызывает увеличение образования пленки на стенках реактора и ухудшает отвод тепла из зоны реакции.

Контроль и управление процессом полимеризации по заданным условиям (давление, температура, содержание инициатора - кислорода, постоянная подача воды с определенной температурой) ведутся автоматически, с помощью регулирующего клапана. Этот клапан, периодически сбрасывая давление в реакторе, способствует улучшению условий теплопередачи, так как при перепаде давления пленка полимера отстает от стенок реактора.

Конверсия (превращение этилена в полиэтилен) за один проход через трубчатый реактор, при инициировании кислородом, достигает 10-12%, остальной, непрореагировавший этилен (90-88%) возвращается в цикл.

Успешно проводятся работы по увеличению конверсии этилена за один проход до 16-20%. Достигается это, в частности, повышением температуры в зоне реакции до 300 ^оC и выше, более рациональным вводом этилена и инициатора в разные зоны реакции и созданием условий лучшего отвода тепла, выделяемого при экзотермической реакции образования полиэтилена.

Для разделения реакционной смеси и выделения полиэтилена смесь с температурой 260 єC поступает в отделитель высокого давления. При входе в этот аппарат резко сокращаются скорости газового потока вследствие увеличения площади сечения. Примерно 95% образовавшегося полиэтилена выпадают в нижнюю часть аппарата. Остальные 5% уносятся из верхней части отделителя вместе с газовым потоком этилена, не вступившим в реакцию. Эта смесь с давлением 250 кгс/см² направляется через сепараторы, холодильник и фильтр в смеситель, куда поступает этилен после первого каскада сжатия. Температура газового потока снижается до 40-55 єС. Снижение температуры происходит ступенчато, по числу секций холодильника. После каждой секции газовый поток проходит циклонные сепараторы для отделения высаждающегося полиэтилена. По мере накопления полимер из циклонных сепараторов выдавливается в сборник низкомолекулярного полиэтилена.

Из отделителя высокого давления расплав полиэтилена с оставшимся в нем этиленом поступает через автоматический дросселирующий клапан в отделитель низкого давления, давление в котором поддерживается на уровне 1,3-1,8 кгс/см². При пониженном давлении этилен выделяется из расплава полиэтилена и направляется через сепаратор, холодильник и фильтр в смеситель.

Для снижения расхода электроэнергии на компремирование этилена часто перед компрессором первого каскада устанавливается дополнительный буферный компрессор. Он сжимает возвратный этилен, поступающий из фильтра до 8-12 кгс/см² для подачи в смеситель.

Полиэтилен из отделителя низкого давления подается на гранулятор или шестеренчатый насос и гранулирующую головку, из которой протягивается полиэтиленовый пруток, разрезаемый на гранулы специальным ножевым устройством. На грануляторе полиэтилен продавливается через фильеры и режется вращающимся многолезвийным ножом, расположенным внутри гранулирующей головки, на гранулы размером 2-3,5 мм. Для быстрого охлаждения, предотвращающего слипание гранул, в гранулирующую головку подается водный конденсат или обессоленная вода.

Гранулы полиэтилена выносятся с конденсатом в желоб, откуда, освободившись от конденсата, поступают на вибрационное устройство (сито) 25 для досушки и отделения нестандартных и слипшихся гранул. Осушенные гранулы полиэтилена подаются пневмотранспортом на смешение полиэтилена и получение из него товарных марок.

Для предотвращения термодеструкции полиэтилена при дальнейшей переработке применяют специальные добавки, которые подаются из мерника 23 дозирующим шнеком 24 непосредственно в экструдер. Иногда добавки в виде раствора в парфюмерном масле подаются в нижнюю часть отделителя низкого давления при помощи дозировочного насоса (на схеме не показано).

В качестве стабилизаторов чаще всего применяют сложные соединения на основе замещенных фенолов, известные под торговыми названиями:

· топанол ОС - термостабилизатор, повышающий термическую стойкость полиэтилена;

· сантонокс P - антиоксидант, предохраняющий полиэтилен от окисления при световом воздействии.

При полимеризации этилена в реакторах автоклавного типа схема процесса несколько изменяется. Изменения касаются подготовки инициаторов полимеризации, использования реактора автоклавного типа и применения продуктового холодильника.

В отделении подготовки инициаторов проводят растворение органических перекисей в парфюмерном масле. Для каждой перекиси установлены двухплунжерные насосы, которые подают раствор инициатора в масле в этиленовые линии перед реактором или непосредственно в соответствующую зону реактора. Насосы оборудуются гидроприводами для регулирования скорости и плавной подачи инициаторов.

В реактор автоклавного типа с перемешивающим устройством этилен поступает с температурой 35-40 єС. Температура в реакторе поддерживается до 280 єС. Теплосъем через стенку реактора незначителен, основное количество тепла, выделяющегося при полимеризации, расходуется на подогрев поступающего в реактор этилена.

Инициатор в виде раствора в чистом парфюмерном масле подается в реактор из отделения подготовки насосами под высоким давлением. Обычно для инициирования подбирают два или три инициатора, имеющих различные температуры распада, и раствор этих инициаторов подается в разные зоны реактора.

Температура процесса, количество подаваемого инициатора и давление в реакторе регулируются в зависимости от получаемой базовой марки полиэтилена. Так, для получения более высокомолекулярного полиэтилена температуру процесса и количество подаваемого инициатора снижают.

Конверсия полиэтилена в автоклавных реакторах в зависимости от получаемой марки полиэтилена составляет 14-16%.

Реактор может работать в двух режимах полимеризации - однозонном и двухзонном. При проведении процесса в двухзонном режиме на мешалке устанавливается специальная перегородка, которая позволяет поддерживать в зонах разную температуру при одинаковом давлении в реакторе. Двухзонный режим дает возможность лучше регулировать процесс, благодаря использованию разных температур, соответствующих распаду применяемых инициаторов. Это особенно важно при получении полиэтилена со сниженной полидисперсностью (т. е. уменьшением разброса полиэтилена по молекулярной массе). Работа по двухзонному режиму несколько снижает производительность реактора.

К реактору присоединяют две выхлопные трубы большого диаметра с предохранительными клапанами отрывного действия (взрывная головка) на случай повышения давления в реакторе выше нормы, что возможно при разложении этилена.

При работе с органическими перекисями в качестве инициаторов в реакторах автоклавного типа между реактором и отделителем высокого давления устанавливают продуктовый холодильник - теплообменный аппарат типа "труба в трубе". Назначение продуктового холодильника - прекращение реакции полимеризации этилена, которая может продолжаться вследствие наличия в реакционной смеси остатков инициаторов. Холодильник разделен на секции, каждая из которых имеет предохранительную мембрану на случай прорыва этилена в охлаждающий паровой конденсат. Применение парового конденсата, а не обычной воды вызвано необходимостью предохранения поверхности холодильника от отложения солей.

Технологические схемы производства полиэтилена при высоком давлении в реакторе с перемешивающим устройством и трубчатом реакторе, кроме условий работы реакторов, не имеют принципиальных отличий.

Преимущество трубчатого реактора перед реактором автоклавного типа состоит в том, что он конструктивно проще, так как не имеет движущихся механизмов, работающих в тяжелых условиях высокого давления и температуры; в реакционную массу в трубчатом реакторе при применении кислорода не попадает масло, которое вносится в реактор автоклавного типа с раствором органических перекисей в масле. Металлоемкость трубчатого реактора больше, и управление процессом в нем несколько сложнее.

2.2 Оборудование применяемое в одном технологическом потоке. Сравнение двух типов реакторов

Компрессор первого каскада - поршневой, вертикальный, шестиступенчатый, имеет электродвигатель с приводом для регулирования частоты вращения в широком интервале. Применяется для сжатия этилена с 8-12 до 250 кгс/см². Теплота сжатия между ступенями снимается промежуточными кожухотрубными холодильниками или холодильниками типа "труба в трубе".

Компрессор второго каскада - поршневой, двухкамерный с двумя ступенями сжатия. Имеет электродвигатель с приводом для регулирования частоты вращения. Применяется для сжатия газа от 250 до 2500 кгс/см². Теплота сжатия между ступенями снимается промежуточным и конечным холодильниками.

Реактор - аппарат, в котором протекает процесс полимеризации этилена,- бывает двух типов: трубчатый и автоклавный с перемешивающим устройством.

Трубчатый реактор состоит из прямых отрезков труб, соединенных между собой калачами (коленами). Трубы и калачи изготовляются из специальных высококачественных, жароупорных сталей и оборудованы рубашками для циркуляции воды. Рубашки соединены между собой последовательно. Длина реактора и диаметр труб могут быть разными. В частности, в промышленности действуют реакторы, имеющие длину 350 м при диаметре труб 0,034 м, т. е. отношение диаметра к длине 1:10 000. Количество тепла, которое можно отвести при помощи рубашки, сравнительно невелико, так как коэффициент теплопередачи мал вследствие большой толщины стенок реактора. Поверхность реактора лимитируется конструктивными размерами.

Реактор автоклавного типа с перемешивающим устройством представляет собой стальной вертикальный цилиндрический сосуд, рассчитанный на рабочее давление. Внутренний диаметр 0,3-0,4 м, высота 6 м и более, т. е. отношение между диаметром и высотой 1 : 15-20. Гидравлическое испытание производится на давление, превышающее рабочее на 25-30%. Частота вращения мешалки 1000 или 1500 об/мин. Электродвигатель встраивается в верхнюю часть реактора, и он работает при таком же давлении и температуре, что и реактор. Вал электродвигателя соединен с валом мешалки при помощи шарнира. Верхняя и нижняя цапфы мешалки опираются на радиально-упорные подшипники. Смазывают подшипники смесью этилена с полиэтиленом. Реактор имеет секционные рубашки для нагревания горячим воздухом в период пуска реактора в работу и охлаждения воздухом во время нормального режима работы. Температура замеряется в четырех его точках по высоте. В реакторе с перемешивающим устройством тепловой баланс более благоприятен, чем в трубчатом реакторе, так как в реактор поступает этилен с температурой 30-40 ^оC и тепло, выделяемое при реакции, расходуется на нагрев этилена.

Продуктовый холодильник - теплообменный аппарат типа "труба в трубе", длина каждой трубы 5 м, общая длина труб около 50 м. Диаметр внутренней трубы 36 X 9, а наружной 60 X 4 мм.

Отделитель высокого давления - сосуд, объем которого около 800 л, внутренний диаметр 520 мм, наружный 1100 мм и высота около 4 м. Работает под давлением 250-300 кгс/см².

Отделитель низкого давления - цилиндрический сосуд, собранный из разъемных царг, со сварным конусом.

Все трубопроводы, по которым транспортируется расплав полиэтилена, оборудуются паровыми рубашками.

2.3 Свойства полиэтилена высокого давления

Молекулы полимера содержат также разветвленные звенья (вероятно, не более одного звена на пятьдесят молекул мономера). Обнаружено присутствие длинных и коротких ветвей. Длинная боковая цепь вырастает из центра, образовавшегося в результате межмолекулярного обмена водородом между растущей цепью и неактивной молекулой полиэтилена. Короткие ветви возникают в процессе роста цепи при образовании нестойких пяти - или шестичленных колец; это приводит к возникновению боковых цепей С₄ или С₅. Кроме того, предполагается, что каждая молекула содержит в среднем одну винилиденовую группу. Полиэтиленовые пластинки обладают высокой прочностью и гибкостью в широком интервале температур и очень хорошими электрическими свойствами. По жесткости полиэтилен занимает промежуточное положение между такими твердыми пластиками, как полистирол, и эластомерами, например поливинилхлоридом с высоким содержанием пластификатора.

Полиэтилен отличается очень высокой химической инертностью; он разлагается только под действием галогенов и концентрированной азотной кислоты. Полиэтилен обладает высокой стойкостью к действию серной, плавиковой, соляной и уксусной кислот при комнатной температуре и на него не действуют концентрированные едкие щелочи.

Однако полиэтилен способен к окислению. Если он должен будет длительно находиться на свету в присутствии кислорода, в его состав целесообразно вводить стабилизаторы. При вальцевании или длительном нагревании в контакте с воздухом может произойти сшивание молекул полиэтилена; сшивание ускоряется в присутствии перекисей или других соединений, образующих свободные радикалы.

Полиэтилен с молекулярным весом в пределах 10 000 - 40 000 можно прясть из расплава, полиэтилен более высокого молекулярного веса можно прясть из раствора. Однако полиэтиленовые волокна не находят большого применения в текстильной промышленности из-за низкой температуры размягчения полимера и способности волокон после холодной вытяжки к релаксации при температурах выше 75^о. Ориентированные моноволокна все же применяются для таких целей, как обивка автомобильных сидений, которые обычно не подвергаются действию высоких температур.

Полиэтилен в экспериментальном масштабе сополимеризовали с многими соединениями, например с винилхлоридом, винилиденхлоридом, метилмета-крилатом, акрилонитрилом, бутадиеном, малеиновым ангидридом и окисью углерода. Осуществлена также сополимеризация полиэтилена с этилацетатом; небольшие количества ацетата повышают сопротивление пленок раздиранию по сравнению с пленками из не модифицированного полиэтилена. Представляют интерес смеси, содержащие полиизобутилен, поскольку по электрическим свойствам они почти не уступают полиэтилену и вместе с тем полиизобутилен служит пластификатором для полиэтилена, способствуя получению более мягких и гибких продуктов, особенно при низких температурах. В настоящее время полиэтилены высокой плотности получают по способу высокого давления. В этом случае необходимо модифицировать технологию процесса производства, а не химизм процесса.

2.4 Контроль за технологическим процессом

Контролируется и регулируется технологический процесс дистанционно (т.е. на расстоянии) с центрального пульта управления, причем давление и температура регулируются автоматически. Давление: в ресивере возвратного этилена низкого давления - при помощи клапана; в системе возвратного газа высокого давления - изменением числа оборотов компрессора первого каскада, в полимеризаторе - воздействием на дросселирующий клапан на выходе из полимеризатора полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Температура: возвратного этилена, подаваемого в полимеризатор,- количеством воды, поступающей в рубашки холодильников; в полимеризаторе - изменением количества подаваемого инициатора; на стенках полимеризатора - количеством подачи охлаждающего воздуха.

Ручным управлением с центрального пункта регулируются: производительность компрессора второго каскада - изменением числа оборотов двигателя; уровень в отделителе низкого давления - изменением числа оборотов экструдера; величина гранул полиэтилена - изменением скорости вращения ножей в гранулирующей головке.

Процесс получения полиэтилена позволяет осуществить комплексное автоматическое управление, с тем, чтобы с помощью электронно-вычислительных машин и соответствующих датчиков провести оптимизацию процесса получения полиэтилена с необходимыми свойствами.

Заключение

В данной работе рассмотрены теоретические основы процесса полимеризации. Рассмотрены технологическое оформление процесса, а также принципы в технологии получения полиэтилена высокого давления. Приведена технологическая схема и реакторы полимеризации.

В настоящее время полиэтилен применяется в качестве электроизоляционного материала, для изготовления труб, пленок, тары и изделий различного профиля и др.

Литература

1. Голдинг Б. Химия и технология полимерных материалов. М., 1963г.

2. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы. М - Л: «Химия», 1964 г.

3. Адельсон С.В. Технология нефтехимического синтеза «Химия», 1985г.

Размещено на Allbest.ru