КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
З-д по получению полиэтилена
При обозначении базовых марок ПЭВД (ПЭНП) первая цифра указывает на способ производства (1-высокое давление при полимеризации). Две последующие цифры обозначают метод производства базовой марки. При использовании автоклавного метода порядковые номера от 1 до 49, при методе с использованием трубчатого реактора - от 50 до 99. Четвертая цифра указывает на способ усреднения полимера: холодным смешиванием - 0, в расплаве - 1. Пятая цифра обозначает группу плотности ПЭВД:
1 -900-909 кг/м3 4 -922-926 кг/м3
2 -910-916 кг/м3 5 -927-930 кг/м3
3 -917-921 кг/м3 6 -931-939 кг/м3
Цифры, расположенные после тире, указывают на значение показателя текучести расплава (ПТР), увеличенное в 10 раз. Например, обозначение 10703-020 показывает, что это базовая марка ПЭВД (1), полученная автоклавным синтезом (07), усредненная холодным смешением гранул (0) и с плотностью третьей группы (3). ПТР этой марки составляет 2г/10 мин.
Композиции на основе базовых марок обозначается иначе. Первые три цифры показывают базовую марку (без ее расшифровки), а цифры после тире - номер рецептуры добавки. Например, 153-171 - композиция, приготовленная на основе базовой марки 153, т.е. ПЭВД (1), синтез в трубчатом реакторе (53), номер рецептуры добавки 171 (самозатухающая, стойкая к термофотоокислительному старению).
2. Полиэтилен низкого давления (ПНД, ПЭНД), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) НDPE
У этого полиэтилена низкая степень ветвления молекул (имеет линейную структуру с небольшим количеством ответвлений от основной цепи), а это значит, что он обладает большими межмолекулярными силами и прочностью на разрыв. Благодаря отсутствию объемных ограничений получается материал с высокой кристалличностью (до восьмидесяти процентов).
Получение:
Для получения ПНД применяются три технологии: газофазная, растворная, суспензионная
1. Производство ПНД в газовой фазе:
Для получения ПНД применяются ионная или ионно-координационная полимеризация в газовой фазе.
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) (высокой плотности) образуется при следующих условиях:
• температура около 80 °C;
• давление ниже 4 МПа;
• присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта);
Особенность реакции на катализаторе:
Первый Циглера-Натта катализатор был произведен соединением кристаллического α-TiCl3 с [AlCl(C2H5)2]2. Сейчас их существует множество. Важнейшие из них следующие:
· соединения переходных металлов: TiCl4, TiCI3, TiCl2, ацетилацетонат хрома и т. д.,
· металлорганические соединения: Al (C2H5)3 , А1(С3Н7)3-Аl(С16Н33)3,
· алюминиевые сплавы (например, Mg3Al2) и т. п.
Принцип их действия заключается во взаимодействии металлов органических соединений I, II или III групп периодической системы с соединениями переходных металлов IV—VIII групп.
Реакций полимеризации любых алкенов происходит на специальных центрах Ti, расположенных на внешней поверхности кристаллических катализаторов. Большинство ионов титана в этих кристаллах окружены шестью лигандами. На поверхности, однако, есть "дефектое" место, где у некоторых Ti центров отсутствует лиганда. Молекула алкена садится на эту "вакансию". Таким образом, алкен превращается в алкил лиганда группы. Наиболее вероятный путь этой реакции является введение С = С связи в молекулах алкенов в Ti-C связь:
LnTi-CH2-CHR-Polymer + CH2=CHR → LnTi-CH2-CHR-CH2-CHR-Polymer
Особенность сферического строения атомов Ti ограничивает подход входящих молекул алкенов. Из-за этого получается стереорегулярность растущей полимерной цепи.
Образующиеся полимеры обладают слишком высокой молекулярной массой для коммерческого использования. Для уменьшения молекулярной массы добавляется водород
LnTi-CH2-CHR-Polymer + H2 → LnTi-H + CH3-CHR-Polymer
Активность катализатора в процессе полимеризации определяется чистотой хроморганических компонентов, удельной поверхностью носителя, объемом пор и их средним диаметром, а также Т.
Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму.
Реакцию проводят в реакторе- полимеризаторе, который представляет собой полую колонну высотой 25 м, нижним диаметром 4 м и верхним- 8 м. Полимеризация производится в псевдоожиженном слое.
Технологический процесс состоит из следующих стадий:
1. Очистка этилена
2. Приготовление катализатора
· дегидратация силикагеля (носителя) при 800С.
· смешение катализатора с носителем по последовательной технологии
3. Полимеризация в псевдожиженном слое.
4. Отделение непрореагировавшего мономера и полимера.
Образуемый ПНД накапливается в нижней части реактора. Степень конверсии составляет 97%. Выгрузка из реактора циклическая через каждые 6 мин.
Получаемый по этому методу полиэтилен имеет:
· средневесовой молекулярный вес 80 000—3 000 000,
· степень кристалличности 75-85 %.
· плотность 941-950,
· Температура для плавления, 135°С,
· модуль упругости 550-580МПа .
2. Получение ПНД в растворе
Технология:
Технологический процесс состоит из следующих стадий:
1. Приготовление катализаторного комплекса
2. Полимеризация этилена при Р= 0,3-0,5 МПа, Т= 70-80°С, растворитель – бензин, катализатор – Циглера-Натта. Для предотвращения разрушения катализатора под действием кислорода воздуха полимеризацию проводят в среде азота.
3. Промывка
4. Выделение и сушка полимера.
Рис. Принципиальная технологическая схема производства полиэтилена низкого давления (ПЭНД): 1, 2 - мерники; 3 - смеситель; 4аппарат для разбавления комплекса бензином; 5 - сборник; 6 - барботажный реактор; 7 - газодувка; 8 - циркуляционный насос; 9 - скруббер; 10 - холодильник; 11- газоотделитель; 12 - сборник; 13 - аппарат для разложения катализаторного комплекса; 14, 17 - центрифуги; 15 ~ нейтрализатор; 16 - промыватель; 18 - сушилка кипящего слоя
Раствор катализаторного комплекса в бензине (l г/л) готовится при температуре 25-50°С в аппарате 4, в который подаются сам комплекс из смесителя 3 и свежий бензин. Диэтилалюминийхлорид и четыреххлористый титан дозируются в смеситель 3 из объемных мерников 1 и 2. Готовая суспензия катализатора в бензине собирается в емкости 5, из которой непрерывно дозируется в барботажный реактор 6. Туда же продается свежий этилен с добавкой водорода (регулятор ММР), который смешивается с циркулирующими газами, подаваемыми газодувкой 7 и освоБОЖденными от твердых примесей в газотделителе 11. Съем значительного теплового эффекта реакции производится в выносном холодильнике 10, через который прокачивается непрерывно реакционная смесь циркуляционным насосом 8. Охлажденная масса поступает на орошение скруббера 9 и оттуда возвращается в реактор. Ввиду особенностей катализаторной системы узел выделения полимера имеет довольно сложную структуру. Готовая суспензия полимера в бензине из реактора 6 поступает в сборник 12, откуда передавливается в аппарат для разложения катализаторного комплекса 13. Разложение производится смесью изопропилового спирта с бензином в соотношении 1:4 при температуре 50-65 ос. При этом соединения титана и алюминия превращаются в алкоголяты, и выделяется этилен и хлористый водород. Полученная в аппарате 13 суспензия разделяется на горизонтальной осадительной центрифуге со шнековой выгрузкой осадка 14. Маточник дополнительно очищается от остатков катализатора 20%-м раствором метилата натрия в метаноле в нейтрализаторе 15, а паста полиэтилена отмывается от остатков катализатора в промывателе 16, причем используется нейтрализованный раствор из нейтрализатора 15 и маточник из центрифуги 17. Из промывателя 16 суспензия поступает на центрифугу 17, отделяется от маточника и передается в сушилку кипящего слоя, где высушивается нагретым азотом до нормативного содержания влаги не более 0.2% (мас.). Полученный порошок ПЭНД направляется на фасовку в мешки
Свойства:
• М- 1.000.000-3.000.000
• плотность 941,
• Тпл. 130-135С,
• модуль упругости 540-580МПа .
3. Получение ПНД в суспензии
Примечание: схема аналогичная п.2. На стадии приготовления растворителя в него добавляют эмульгаторы ( ПВС и т.п.).
Свойства:
• М- 2.000.000-3.000.000
• плотность 936,
• Тпл. 133-137С,
• модуль упругости 540-580МПа .
4. Полиэтилен среднего давления ПЭСД , полиэтилен средней плотности РЕМD
Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто историческое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.
Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:
• температура около 150 °C;
• давление 3—4 МПа;
• присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта смесь TiCl4 и AlR3, хром органических катализаторов и оксидов хрома. );
Продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет
• средневесовой молекулярный вес 300 000—400 000,
• степень кристалличности 75-85%
Дата добавления: 2015-09-13; просмотров: 248; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |