Разработка примерной упрощенной технологической схемы. Полиэтилен является одним из основных видов термопластичных полимеров, имеющих большое техническое значение

ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

 

Полиэтилен является одним из основных видов термопластичных полимеров, имеющих большое техническое значение. Высокая механическая прочность, устойчивость

при низких температурах, отличные электроизоляционные свойства, химическая стойкость во многих агрессивных средах (концентрированных минеральных кислотах, щелочах), влагостойкость и др., легкость переработки в различные изделия вызвали бурный рост производства полиэтилена и определили области его применения.

Сырьем для производства полиэтилена является этилен (С₂Н₄), который получают термическим крекингом бутана (С₄Н₁₀), являющимся одним из продуктов переработки «жирных» попутных газов.

Попутными газами, называются газы, растворенные в нефти и добываемые вместе с нею. «Жирные» попутные газы отбензинивают – отделяя газовый бензин, от «сухого» газа. В газовом бензине содержаться пентан и другие высшие углеводороды. Легкие углеводороды отделяются ректификацией после стабилизации газового бензина.

«Сухой» газ, состоит из метана, этана, пропана, бутана. Из «сухого» газа бутан можно выделить различными методами, но наиболее эффективным, является непрерывный адсорбционный метод, который заключается в избирательном поглощении углеводородов активированным углем и дальнейшей отгонкой сорбированного углеводорода из угля водяным паром.

Выделенный бутан подвергают парафазному крекингу (при температуре 650-900⁰С, и атмосферном давлении). Данный процесс связан с глубокими изменениями в молекуле углерода, более половины сырь превращается в газы- алканы и алкены, и до 15% ароматических углеводородов.

Процесс протекает по схеме:

 

 

Этилен является мономером, из которого реакцией полимеризации получают полиэтилен. Реакцией полимеризации этилена может быть схемой реакции:

 

 

Полимеризация этилена может осуществляться тремя способами:

1) при высоком давлении (1200-2000 атм) в присутствии инициаторов (кислорода или перекисей);

2) при низком давлении (до 6 атм) в присутствии металлоорганических катализаторов;

3) при среднем давлении (35-70 атм) в углеводородных растворителях с окисно-металлическими катализаторами.

Все способы получения полиэтилена являются пожаровзрывоопасными, так как связаны с обращением большого количества горючего газа и легковоспламеняющихся жидкостей. Наибольшую опасность представляют способы производства полиэтилен, при которых применяют высокое давление и металлоорганические катализаторы.

 

Производство полиэтилена методом высокого давления

Реакция полимеризации полиэтилена требует большого давления (1200-2000 атм) и наличия инициатора – кислорода. При этом не весь этилен полимеризуется, следовательно, полученный полимер отделяется от газа. Газ после очистки вновь направляется на сжатие, а полимер на обработку.

Следовательно, технологический процесс производства полиэтилена методом высокого давления будет складываться из следующих основных производственных операций:

а) смешение этилена с небольшим количеством воздуха и его сжатием;

б) полимеризация этилена в трубчатых реакторах и выделение полимера;

в) обработка полимера.

Наиболее пожаро- и взрывоопасными операциями являются сжатие этилена компрессорами и полимеризация этилена в трубчатых печах.

 

Исходя из выше изложенного, предлагается следующая схема синтеза полиэтилена: