Materia primă pentru peliculă de polietilenă. Cum se deschide o producție industrială de pungi de plastic

Principala metodă industrială de producere a LDPE este polimerizarea radicalilor liberi a etilenei în vrac la temperaturi de 200-320 °C și presiuni de 150-350 MPa. Polimerizarea se realizează în instalații continue de diferite capacități de la 0,5 la 20 t/h.

Procesul tehnologic de producere a LDPE include următoarele etape principale: comprimarea etilenei la presiunea de reacție; dozare indicator; dozarea modificatorului; polimerizarea etilenei; separarea polietilenei și etilenei nereacționate; răcirea și purificarea etilenei nereacționate (gaz de retur); granularea polietilenei topite; Confecționarea, inclusiv deshidratarea și uscarea granulelor de polietilenă, distribuția în containere de analiză și determinarea calității polietilenei, formarea lotului în containere de mărfuri, amestecare, depozitare; încărcarea polietilenei în rezervoare și containere; ambalare în pungi; prelucrare suplimentară - obținerea compozițiilor de polietilenă cu stabilizatori, coloranți, umpluturi și alți aditivi.

2.1. DIAGRAME TEHNOLOGICE.

Producția de LDPE constă din instalații de sinteză și instalații de pre-procesare și post-procesare.

Etilena dintr-o unitate de separare a gazelor sau o unitate de depozitare este furnizată la o presiune de 1-2 MPa și la o temperatură de 10-40 ° C către receptor, unde se introduc etilenă de joasă presiune și oxigen în acesta (când este utilizat ca iniţiator). Amestecul este comprimat de un compresor cu presiune intermediară la 25-30 MPa. este conectat la fluxul de etilenă de retur de presiune intermediară, comprimat de un compresor cu presiune de reacție la 150-350 MPa și trimis în reactor. Inițiatorii de peroxid, dacă sunt utilizați în procesul de polimerizare, sunt introduși în amestecul de reacție folosind o pompă imediat înaintea reactorului. În reactor, polimerizarea etilenei are loc la o temperatură de 200-320 C. Această diagramă prezintă un reactor de tip tubular, dar pot fi utilizate și reactoare autoclave.

Polietilena topită formată în reactor împreună cu etilena nereacționată (conversia etilenei în polimer este de 10-30%) este îndepărtată în mod continuu din reactor printr-o supapă de reglare și intră în separatorul de presiune intermediară, unde o presiune de 25-30 MPa și se mențin o temperatură de 220-270 ° C. În aceste condiții, are loc separarea polietilenei și etilenei nereacționate. Polietilena topită din partea inferioară a separatorului, împreună cu etilena dizolvată, intră în separatorul de joasă presiune printr-o supapă de reglare. Etilena (gazul de retur cu presiune intermediară) din separator trece printr-un sistem de răcire și purificare (frigidere, cicloane), unde are loc răcirea treptată la 30 - 40 ° C și este eliberată polietilenă cu greutate moleculară mică și apoi este alimentată la aspirația reacției compresor de presiune. În separatorul de joasă presiune, la o presiune de 0,1-0,5 MPa și o temperatură de 200-250 °C, etilena dizolvată și transportată mecanic (gazul de retur de joasă presiune) este eliberată din polietilenă, care intră în recipient printr-o răcire și sistem de curatare (frigider, ciclon) . Din receptor, gazul de retur de joasă presiune comprimat de un compresor de rapel (cu un modificator adăugat la acesta, dacă este necesar) este trimis pentru amestecare cu etilenă proaspătă.

Polietilena topită din separatorul de joasă presiune intră în extruder, iar din acesta sub formă de granule este trimisă prin transport pneumatic sau hidraulic pentru ambalare și prelucrare suplimentară.

Este posibil să se obțină unele compoziții într-un extruder de granulare primară. În acest caz, extruderul este echipat cu unități suplimentare pentru introducerea de aditivi lichizi sau solizi.

O serie de componente suplimentare în comparație cu schema tehnologică pentru sinteza LDPE tradițională au o schemă tehnologică pentru producția de polietilenă liniară presiune mare, care este un copolimer de etilenă cu o a-olefină superioară (butenă-1, hexenă-1, octenă-1) și obținut prin copolimerizare după mecanismul de coordonare anionic sub influența catalizatorilor organometalici complecși. Astfel, etilena care intră în plantă suferă o purificare suplimentară. După răcire și purificare, un comonomer - a-olefina - este introdus în gazul de retur de presiune intermediară. După reactor, se adaugă un dezactivator pentru a preveni producerea polimerizării în sistemul de separare polimer-monomer. Catalizatorii sunt alimentați direct în reactor.

În ultimii ani, o serie de companii străine producătoare de LDPE au organizat producția de LLDPE în fabrici industriale LDPE, dotându-le cu echipamentele suplimentare necesare.

Polietilena granulată din unitatea de sinteză, amestecată cu apă, va fi alimentată într-o unitate de deshidratare și uscare a polietilenei, formată dintr-un separator de apă și o centrifugă. Polietilena uscată intră în buncărul de primire, iar din acesta printr-un cântar automat într-unul din buncărele de analiză. Recipientele de analiză sunt concepute pentru a stoca polietilena pe durata analizei și sunt umplute unul câte unul. După determinarea proprietăților, polietilena este trimisă prin transport pneumatic la un amestecător de aer, la un buncăr de produse substandard sau la buncăre de produse comerciale.

Într-un mixer cu aer, polietilena este mediată pentru a-și egaliza proprietățile într-un lot compus din produse din mai multe recipiente de analiză.

Din mixer, polietilena este trimisă în buncărele produsului comercial, de unde este furnizată pentru expediere în cisterne feroviare, cisterne sau containere, precum și pentru ambalare în saci. Toate recipientele sunt purjate cu aer pentru a preveni acumularea de etilenă.

Pentru a obține compoziții, polietilena din recipientele de produse comerciale intră în recipientul de alimentare. Stabilizatorii, coloranții sau alți aditivi sunt furnizați în buncărul de alimentare, de obicei sub formă de concentrat granular din polietilenă. Prin dozatoare intră în mixer polietilena și aditivii. Din mixer amestecul este trimis la extruder. După granularea într-un granulator subacvatic, separarea apei într-un separator de apă și uscarea într-o centrifugă, compoziția de polietilenă intră în recipientele comerciale pentru produse. Din pubele produsul este trimis pentru expediere sau ambalare.

08.05.11 11:52

Pentru polietilenă, materia primă este etilenă gazoasă. Prin polimerizarea etilenei la presiuni joase si mari se obtine. Adesea, polietilena este produsă sub formă de granule (ø 2-5 mm), mai rar - sub formă de pulbere. Polietilena aparține clasei de poliolefine. Principalele două tipuri de polietilene: polietilenă de înaltă densitate (la fel ca polietilena de joasă presiune) HDPE; Polietilenă de joasă densitate (la fel ca LDPE de înaltă presiune). Există mai multe subclase de polietilenă.

Polietilena de înaltă densitate (LDPE, LDPE) sau polietilena de joasă densitate (LDPE) este produsă la presiuni ridicate. În industrie, procesul de polimerizare a etilenei are loc în autoclave sau reactoare tubulare. De exemplu, într-un reactor tubular, reacția are loc printr-un mecanism radical. Când este expus la oxigen sau peroxizi (benzoil, lauril) folosit ca inițiator. Etilena amestecată cu un inițiator, încălzită la 700˚C și comprimată la 25 MPa, intră în primul compartiment al reactorului, unde poate fi încălzită la 1800˚C, trece treptat în a doua zonă, unde, la o presiune de 150- 300 MPa și o temperatură de 190˚C -300˚С, polimerizează. Timpul de rezidență al etilenei în reactor variază în medie de la 70 la 100 de secunde. În funcție de tipul de inițiator și de cantitatea acestuia, gradul mediu de conversie este de 18-20%. În etapa următoare, etilena care nu a reacționat este îndepărtată din polietilenă.

Topitura este granulată, răcită la 180°С-190°С. În etapa următoare, granulele sunt răcite cu apă la 60˚С-70˚С, ambalate în pungi, după ce le-au uscat cu aer cald. Granulele de polietilenă comercială de înaltă densitate pot fi colorate sau nevopsite.

Polietilena de joasă densitate (HDPE, HDPE) sau polietilena de înaltă densitate (HDPE, HDPE) este produsă la presiuni scăzute. Pentru a obține acest tip de polietilenă, există 3 tehnologii principale: polimerizarea în fază gazoasă se realizează în soluție; reacția are loc în suspensie.

Procesul de obținere a HDPE în soluție. Acest proces are loc la o temperatură de 160˚С-250˚С, sub presiune de 3-5 MPa, cel mai adesea într-o soluție de hexan și în prezența unui catalizator (catalizatori, de exemplu, un amestec de TiCl4 și AlR3), al cărui timp de expunere variază de la 10 la 15 minute. Soluția de polietilenă este separată mai întâi în evaporator, apoi în separator și apoi în camera de vid a granulatorului. În etapa următoare, granulele de polietilenă sunt aburite cu vapori de apă, a căror temperatură depășește punctul de topire al polietilenei, astfel încât fracțiunile sale cu greutate moleculară mică trec în apă și reziduurile de catalizator sunt neutralizate. Polietilena comercială de joasă densitate este produsă în granule, mai rar în pulbere. Poate fi vopsită sau nevopsită.

Polietilena este un polimer sintetizat prin polimerizarea etilenei în diferite condiții și cu diferiți catalizatori. În funcție de temperatură, presiune și prezența diferiților catalizatori, este posibil să se obțină materiale cu proprietăți fundamental diferite.

• Monomer - etilenă. Este cea mai simplă olefină (sau alchenă) la temperatura camerei este un gaz inflamabil incolor care este mai ușor decât aerul.
• Substante necesare pentru ca reactia sa apara. Pentru polietilena de înaltă densitate (HDPE), oxigenul sau peroxidul poate fi utilizat ca inițiator al reacției de polimerizare. Pentru polietilena de joasă densitate (HDPE) se folosesc catalizatori Ziegler-Natta.
• Alți monomeri care pot reacționa pentru a face copolimeri de etilenă cu proprietăți îmbunătățite. De exemplu, butenă sau hexenă.
• Aditivi și substanțe auxiliare care modifică proprietățile comerciale finale ale materialului. De exemplu, unii aditivi cresc durabilitatea materialului, unii accelerează procesul de cristalizare etc.

În practică, există trei tipuri de polietilenă: presiune joasă, medie și înaltă. Există o diferență fundamentală între materialul de joasă și înaltă presiune, polietilena de presiune medie poate fi considerată un tip de HDPE. Prin urmare, merită luate în considerare două procese de polimerizare radical diferite:

• Polietilena de înaltă presiune (sau densitate joasă) este produsă la o temperatură de cel puțin 200 °C, la o presiune de 150 până la 300 MPa, în prezența unui inițiator de oxigen. ÎN conditii industriale Se folosesc autoclave și reactoare tubulare. Polimerizarea are loc în topitură. Materia primă lichidă rezultată este granulată, rezultând granule albe mici.
• Polietilena de joasă densitate (sau polietilena de înaltă densitate) este fabricată la temperaturi de 100 - 150 °C la presiuni de până la 4 MPa. Condiție obligatorie reacție - prezența unui catalizator Ziegler-Natta în condiții industriale, se utilizează cel mai adesea un amestec de clorură de titan și trietilaluminiu sau alți derivați de alchil. Cel mai adesea, polimerizarea are loc într-o soluție de hexan. După ce este supusă polimerizării, substanța este supusă granulării în condiții de vid, dobândind o formă comercială.

Tehnologie pentru producerea polietilenei liniare de densitate medie și joasă

Separat, ar trebui spus despre producția de polietilenă liniară. Diferă de polimerul obișnuit prin faptul că are o structură specială: număr mare lanțuri moleculare scurte care conferă materialului proprietăți speciale. Produsul combină elasticitatea, lejeritatea și rezistența sporită.

Procesul de producție presupune prezența altor monomeri pentru reacția de copolimerizare, cel mai adesea butenă sau hexenă, iar în cazuri rare octenă. Cele mai multe mod eficient producere - polimerizare în fază lichidă, într-un reactor cu o temperatură de aproximativ 100 °C. Catalizatorii metalocen sunt utilizați pentru a crește densitatea polietilenei liniare.

Prima experiență de polimerizare a etilenei la sfârșitul secolului al XIX-lea a fost câștigată de un originar din Rusia - savantul Gustavson, realizând acest proces cu un catalizator AlBr3. Pe tot parcursul multi ani polietilena a fost produsă în cantități mici, dar în 1938 britanicii au stăpânit procesul de producție industrială. La acel moment, metoda de polimerizare nu era încă perfectă.

1952 a marcat o descoperire în procesul de producție industrială. Chimistul german Ziegler a inventat opțiune eficientă polimerizarea etilenei sub acţiunea catalizatorilor metalo-organici. Cu toate acestea, tehnologia actuală pentru producerea polietilenei se bazează tocmai pe această metodă.

Materii prime

Materialul de pornire pentru producție este etena, cel mai simplu reprezentant al unui număr de alchene. Simplitatea acestei metode de producție depinde în mare măsură de disponibilitate alcool etilic, care este folosit ca materie primă. Liniile industriale moderne pentru producția de polimeri sunt proiectate ținând cont de acestea lucrări la petrol și gaze asociate– fracțiuni de ulei ușor accesibile.

Astfel de gaze sunt eliberate în timpul pirolizei sau cracarea produselor petroliere la temperaturi foarte ridicate. temperaturi ridicateși conțin impurități H2, CH4, C2H6 și alte gaze. Gazul asociat, la rândul său, conține componente precum gazele de parafină, deci atunci când sunt expuse la acestea tratament termic Etilena se obține cu randament ridicat.

Tehnologia de producere a polietilenei de înaltă presiune

Procesul de obținere a PE urmează un mecanism radical. În timpul acestui proces, se folosesc diferite tipuri de inițiatori pentru a reduce pragul de activare al moleculei. Exemple dintre acestea includ peroxid de hidrogen, peroxizi organici, O2 și nitrili. Mecanismul radicalilor, în general, nu este diferit de polimerizarea convențională:

• Etapa 1 – inițiere;
• Etapa 2 – creșterea lanțului;
• Etapa 3 – întreruperea circuitului.

Lanțul este inițiat de eliberarea de radicali liberi la tratamentul termic al sursei lor. Etena reacționează cu radicalul eliberat și este înzestrată cu un anumit Eact, crescând astfel numărul de molecule de monomer din jurul său. Ulterior, se observă o creștere a lanțului.

Tehnologia proceselor

Există două opțiuni pentru procesul de polimerizare - fie polietilena se formează în vrac, fie în suspensie. Primul a primit și reprezintă o colecție de procese.

Gaz etilenă, care este un amestec și nu substanță pură, trece mai întâi printr-o cale de filtrare printr-un filtru textil, care reține impuritățile mecanice. Apoi, inițiatorul este furnizat etenei purificate într-un cilindru, al cărui volum este calculat pe baza condițiilor procesului. Corecția se face pentru cel mai mare randament de polimer.

După aceea, amestecul este transportat, filtrat și comprimat în două etape. La ieșirea din reactor se obține polietilenă aproape pură cu un amestec de etilenă, care se elimină prin reglarea amestecului într-un recipient sub presiune scăzută.

Tehnologia de producere a polietilenei de joasă densitate

Sursele de materii prime pentru producerea acestui tip de polietilenă sunt pure, fără impurități etilenă și un catalizator - trietil de aluminiu și tetraclorura de Ti. Un înlocuitor pentru Al(C2H5)3 poate fi fie clorură de dietilaluminiu, fie diclorură de etoxid de aluminiu. Catalizatorul se obține în 2 etape.

Tehnologia proceselor

Pentru acest proces obţinerea PE de joasă presiune se caracterizează atât prin periodicitate cât şi prin continuitate. Proiectarea procesului depinde și de alegerea tehnologiei, fiecare dintre acestea fiind diferită în proiectarea echipamentului, volumul reactoarelor, metoda de purificare a polietilenei de impurități etc.

Cea mai comună schemă de producție a polimerilor cuprinde trei etape continue: polimerizarea materiilor prime, purificarea produsului de reziduuri de catalizator si uscarea acestuia. Dispozitivele de alimentare cu catalizator separă o soluție de cinci procente de catalizator amestecat în pahare de măsurare, după care intră într-un rezervor în care este amestecată cu un solvent organic la concentrația necesară de 0,2%. Din rezervor, amestecul de catalizator finit este descărcat în reactor, unde este menținut la presiunea necesară.

Etilena este furnizată în reactor de jos, unde este ulterior amestecată cu catalizatorul pentru a forma un amestec de lucru. Producția de polietilenă la presiune redusă se caracterizează prin contaminarea produsului cu reziduuri din amestecul de catalizatori, care își schimbă culoarea în maro. Produsul principal este purificat prin încălzirea amestecului, rezultând distrugerea catalizatorului, separarea în continuare a impurităților și filtrarea lor directă din polietilenă.

Produsul umezit este trimis la uscare camere de uscare buncăr, unde este curățat complet pe un pat fluidizat de azot (T = 373 K). Pulberea uscată este turnată din buncăr pe o conductă pneumatică, unde este trimisă pentru granulare. Praful cu particule de polietilenă rămase după purificarea cu azot este trimis pe aceeași linie.

Polietilena este cel mai ieftin polimer sintetic nepolar care aparține clasei de poliolefine. Polietilena este o substanță solidă albă, cu o nuanță cenușie.

Primul care a studiat polimerizarea etilenei a fost chimistul rus Butlerov în 1873. Dar o încercare de a o implementa a fost încercată în 1884 de chimistul organic Gustavson.

Tehnologia de producție a polietilenei + videoclip despre cum se face

Toată lumea este implicată în producția de polietilenă companii mari industria petrochimică. Principala materie primă din care se produce polietilena este etilena. Producția se realizează la presiune joasă, medie și înaltă. De regulă, este produs în granule care au un diametru de 2 până la 5 milimetri, uneori sub formă de pulbere. Astăzi există patru metode principale de producere a polietilenei. Ca rezultat, obținem: polietilenă de înaltă densitate, polietilenă de joasă densitate, polietilenă de densitate medie, precum și polietilenă liniară de înaltă densitate. Să ne uităm la modul în care este produs MDV.

HDPE se formează la presiune ridicată prin polimerizarea etilenei într-o autoclavă sau reactor tubular. Polimerizarea în reactor se realizează printr-un mecanism radicalic sub influența oxigenului, peroxizilor organici, cum ar fi lauril, benzoil sau amestecuri ale acestora. Etilena este amestecată cu un inițiator, apoi încălzită la 700 de grade și comprimată de un compresor la 25 megapascali. După aceasta, intră în prima parte a reactorului, în care este încălzit la 1800 de grade, iar apoi în a doua parte a reactorului pentru a efectua polimerizarea, care are loc la o temperatură cuprinsă între 190 și 300 de grade și o presiune de la 130 până la 250 megapascali. În total, etilena se află în reactor pentru cel mult 100 de secunde. Rata sa de conversie este de 25%. Depinde de tipul și cantitatea de inițiator. Etilena care nu a reacționat este îndepărtată din polietilena rezultată, după care produsul este răcit și ambalat.

LDPE este produs atât sub formă de granule nevopsite, cât și colorate. Producția de polietilenă de joasă densitate se realizează folosind trei tehnologii principale. Prima este polimerizarea, care are loc în suspensie. Al doilea este polimerizarea, care are loc în soluție. Hexanul servește ca o astfel de soluție. Al treilea este polimerizarea în fază gazoasă. Cea mai comună metodă este polimerizarea în soluție. Polimerizarea în soluție se realizează într-un interval de temperatură de la 160 la 2500 de grade și presiune de la 3,4 la 5,3 megapascali. Contactul cu catalizatorul durează aproximativ 10-15 minute. Polietilena este eliberată din soluție ca urmare a eliminării solventului. În primul rând, în evaporator, apoi în separator și în camera de vid a granulatorului. Polietilena granulară este aburată cu abur de apă.

HDPE este produs atât sub formă de granule nevopsite, cât și colorate și uneori sub formă de pulbere. Producția de polietilenă la presiune medie se realizează ca urmare a polimerizării etilenei în soluție. Polietilena de presiune medie este produsă la o temperatură de aproximativ 150 de grade, o presiune de cel mult 4 megapascali și, de asemenea, în prezența unui catalizator. PSD cade din solutie sub forma de fulgi. Produsul obținut în modul descris mai sus are o greutate moleculară medie de cel mult 400 mii și un grad de cristalinitate de cel mult 90 la sută. Producția de polietilenă liniară de înaltă densitate se realizează folosind modificarea chimică a LDPE. Procesul are loc la o temperatură de 150 de grade și aproximativ 30-40 de atmosfere. Polietilena liniară de joasă densitate este similară ca structură cu polietilena de înaltă densitate, dar are ramuri laterale mai lungi și mai multe. Producția de polietilenă liniară se realizează în două moduri: primul este polimerizarea în fază gazoasă, al doilea este polimerizarea în fază lichidă. Ea este în prezent cea mai populară. În ceea ce privește producția de polietilenă liniară prin a doua metodă, aceasta se realizează într-un reactor cu pat lichefiat. Etilena este alimentată în reactor, iar polimerul, la rândul său, este îndepărtat continuu. Cu toate acestea, nivelul stratului lichefiat din reactor este menținut în mod constant. Procesul are loc la o temperatură de aproximativ o sută de grade, presiune de la 689 la 2068 kN/m2. Eficiența acestei metode de polimerizare în fază lichidă este mai mică decât cea a fazei gazoase.

Video cum se face:

Este de remarcat faptul că această metodă are și avantajele sale și anume: dimensiunea instalației este mult mai mică decât cea a echipamentelor pentru polimerizare în fază gazoasă, iar investiția de capital este mult mai mică. Aproape similară este metoda într-un reactor cu un dispozitiv de amestecare care utilizează catalizatori Ziegler. Aceasta creează puterea maximă. Nu cu mult timp în urmă, tehnologia a început să fie utilizată pentru producerea de polietilenă liniară, ceea ce are ca rezultat utilizarea catalizatorilor metalocen. Această tehnologie face posibilă obținerea mai mare greutate moleculară polimer, care mărește rezistența produsului. LDPE, HDPE, PSD și LDPV diferă unul de celălalt, atât ca structură, cât și, respectiv, proprietăți, și sunt folosite pentru a rezolva diverse sarcini. Pe lângă metodele de mai sus de polimerizare a etilenei, există și altele, dar nu sunt răspândite în industrie.