Производство полиэтилена: Производство полиэтилена — получение и свойства вспененного и листового полиэтилена

Производство полиэтилена — получение и свойства вспененного и листового полиэтилена

Что такое полиэтилен

Полиэтилен (ПЭ, PE) – один из самых первых из крупнотоннажных и самый распространенный полимерный материал. Не будет преувеличением сказать, что полиэтилен известен практически всем людям и само это понятие в быту является синонимом пластмассы, как таковой. Не специалисты часто называют полиэтиленом многие материалы, которые ничего общего с ним не имеют.

ПЭ является простейшим из полиолефинов, его химическая формула (–Ch3–)n, где n – степень полимеризации. Основными разновидностями ПЭ являются полиэтилен низкого давления (ПЭНД, ПНД), он же полиэтилен высокой плотности (ПВП, PEHD, HDPE) и полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД), он же полиэтилен низкой плотности (ПНП, PELD, LDPE). Далее мы рассмотрим эти и другие виды ПЭ подробнее.

Полиэтилен – синтетический полимер, его получают при помощи полимеризации этилена (химическое название – этен) по свободно-радикальному механизму. Крупнотоннажный синтез ПЭВД и ПЭНД производится практически всеми ведущими мировыми нефтяными и газовыми концернами. В России полиэтилен производится на нефтехимических заводах «Роснефти», «Лукойла», «Газпрома», СИБУРа, на «Казаньоргсинтезе» и «Нижнекамскнефтехиме». В странах бывшего СССР полимер выпускают в Белоруссии, Узбекистане, Азербайджане. Серийные марки полиэтилена выпускают в виде гранул размером 2-5 мм, однако существуют и марки в виде порошка, например так выпускают в продажу сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ).

Рис.1. Полимер в гранулах

История ПЭ

Полиэтилену уже более 100 лет. Впервые его получил инженер из Германии Ганс фон Пехманн в 1899 году, с тех пор он считается изобретателем этого полимера. Но, как часто бывает, важное открытие сразу не нашло применения. Оно пришло только к концу 1920-х годов, а в 1930-е годы производство полиэтилена было окончательно налажено, в чем сыграли большую роль инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон. Изначально они синтезировали низкомолекулярный парафиновый продукт, который можно назвать полиэтиленовым олигомером. В итоге большой работы, в 1936 году изыскания инженеров по разработке установки высокого давления закончились получением патента на ПЭНП (ПЭВД). В 1938 году производство товарного полиэтилена стартовало. Первоначально он предназначался для производства оболочек телефонных кабелей и несколько позже – для выпуска упаковки.

Технологию производства полиэтилена высокой плотности (ПЭНД) начали разрабатывать также в 1920-х годах. Большую роль в производстве этого материала сыграл Карл Циглер – известный в среде пластмасс изобретатель катализаторов ионно-координационной полимеризации, самым важным из которых позже было присвоено имя Циглера-Натта. Окончательно процесс получения ПЭНД был полностью описан лишь в 1954 году и тогда же на нее был выдан патент. Промышленное производство нового полиэтилена с более высокими, чем ПЭВД свойствами стартовало несколько позже.  

Получение полиэтилена

Опишем вкратце технологию производства обоих главных типов полиэтиленов.

1. ПЭВД (LDPE)

Этот полиэтилен, как понятно из названия, синтезируют при повышенном давлении. Синтез обычно проводят в реакторе трубчатого типа или автоклаве. Синтез проходит под действием окислителей – кислорода, пероксидов или и того, и другого. Этилен смешивают с инициатором полимеризации, сжимают до величины давления в 25 МПа и нагревают до 70 градусов С. Обычно реактор состоит из двух ступеней: в первой смесь еще больше разогревают, а во второй уже непосредственно проводят полимеризацию при еще более жестких условиях – температуре до 300 градусов С и давлении до 250 МПа.

Стандартное время нахождения этиленовой смеси в реакторе 70-100 секунд. За этот промежуток 18-20 процентов этилена преобразуется в полиэтилен. Затем непрореагировавший этилен отправляется на рециркуляцию, а получившийся ПЭ охлаждают до и подвергают грануляции. Полиэтиленовые гранулы вновь охлаждаются, сушатся и отправляются на упаковку. Полиэтилен низкой плотности производят в форме неокрашенных гранул.

1. ПЭНД (HDPE)

ПНД (ПЭ высокой плотности) производят при низком давлении в реакторе. Для синтеза применяют три основные вида техпроцесса полимеризации: суспензионный, растворный, газофазный.

Для производства ПЭ чаще всего применяют раствор этилена в гексане, который нагревают до 160-250 градусов С. Процесс проводят при давлении 3,4-5,3 МПа в течение времени контакта смеси с катализатором 10-15 минут. Готовый ПЭНД отделяют при помощи испарения растворителя. Гранулы получившегося полиэтилена проходят пропарку паром при температуре выше Т плавления ПЭ. Это нужно для перевода в водный раствор низкомолекулярных фракций ПЭ и удаления следов катализаторов. Как и ПЭВД, готовый ПЭНД обычно бывает бесцветным и отгружается в мешках по 25 кг, реже в биг-бэгах, цистернах или другой таре.

Виды полиэтилена

Помимо детально описанных в этой статье ПЭНД и ПЭВД промышленностью производятся и используются другие многочисленные типы полиэтиленов, основными группами из которых являются:

ЛПНП, LLDPE — линейный полиэтилен низкой плотности. Этот тип завоевывает всё большую популярность. По свойствам этот полиэтилен подобен ПЭВД, однако превосходит его по многим параметрам, в том числе по прочности и стойкости изделий к короблению.  

mLLDPE, MPE — металлоценовый ЛПЭНП.

MDPE — ПЭ средней плотности.

ВМПЭ, HMWPE, VHMWPE — высокомолекулярный.

СВМПЭ, UHMWPE — сверхвысокомолекулярный.

EPE — вспенивающийся.

PEC – хлорированный.

Также существует большое количество сополимеров этилена с различными другими мономерами. Наиболее известными из них являются сополимеры с пропиленом, которые производят под общими названиями рандом- или статсополимер и блоксополимер. Помимо них производят сополимеры этилена с акриловой кислотой, бутил- и этилакрилатом, метилакрилатом и метилметилакрилатом, винилацетатом и т.д. Существуют и эластомеры на основе этилена, их обозначают аббревиатурами POP и POE.

Свойства полиэтилена

Говоря о характеристиках ПЭ нужно понимать, что свойства различных типов этого полимера сильно отличаются. Рассмотрим, как и в случае с синтезом, показатели двух наиболее распространенных типов.

1. ПЭ высокого давления (LDPE)

Молекулярная масса ПЭВД колеблется от 30 000 до 400 000 атомных единиц.

ПТР в зависимости от марки варьируется от 0,2 до 20 г/10 минут.

Степень кристалличности ПВД примерно составляет 60 процентов.

Температура стеклования равна минус 4 градуса С.

Температура плавления марок материала от 105 до 115 градусов С.

Плотность около 930 кг/куб.м.

Технологическая усадка при переработке от 1,5 до 2 процентов.

Основное свойство структуры полиэтилена высокого давления – разветвленное строение. Отсюда проистекает его низкая плотность, обусловленная рыхлой аморфно-кристаллической структурой материала на молекулярном уровне.

1. ПЭ низкого давления (HDPE)

Молекулярная масса ПЭНД колеблется от 50 000 до 1 000 000 атомных единиц.

ПТР в зависимости от марки варьируется от 0,1 до 20 г/10 минут..

Степень кристалличности ПНД составляет от 70 до 90 процентов.

Температура стеклования равна 120 градусов С.

Температура плавления марок материала от 130 до 140 градусов С.

Плотность около 950 кг/куб.м3.

Технологическая усадка при переработке от 1,5 до 2,0 процентов.

1. Общие свойства полиэтиленов

Химические свойства. ПЭ имеет низкую газопроницаемость. Его химстойкость зависит от молекулярной массы и от плотности полимера. ПЭ инертен к разбавленным и концентрированным основаниям, растворам всех солей, некоторым сильнейшим кислотам, органическим растворителям, маслам и смазкам. Полиэтилен не стоек к 50-процентной азотной кислоте и галогенам, например чистому хлору и брому. Причем бром и йод имею свойство диффузии сквозь полиэтилен.

Физические характеристики. Полиэтилен является эластичным достаточно жестким материалом (ПЭВД – существенно мягче, ПЭНД – жестче). Морозостойкость изделий из полиэтилена – до минус 70 градусов С. Высокая ударная вязкость, прочность, хорошие диэлектрические характеристики. Водо- и паропоглощение у полимера невысокое. С точки зрения физиологии и экологии ПЭ является нейтральным инертным веществом, без запаха и вкуса.

Эксплуатационные свойства полиэтилена. Деструкция ПЭ в атмосфере начинается с температуры 80 градусов С. Полиэтилен без специальных добавок не стоек к солнечной радиации и больше всего к ультрафиолету, легко подвергается фотодеструкции. Для уменьшения этого эффекта в композиции ПЭ добавляют стабилизаторы, например сажу для светостабилизации. Полиэтилен не выделяет вредные для здоровья и природы химикаты в окружающую среду, при этом он самостоятельно разлагается очень медленно – процесс занимает десятилетия. ПЭ довольно пожароопасен и поддерживает горение, этот факт нужно учитывать при его использовании.

Применение полиэтилена

Полиэтилен является самым популярным полимером в мире. Он неприхотлив в переработке и отлично поддается повторному использованию. Получить изделия из полиэтилена можно практически всеми разработанными на сегодняшний день методами переработки пластмасс. Он не требователен к качеству и конструкции оборудования и оснастке, ПЭ не нуждается в специальной подготовке перед переработкой, например сушке. Индустрией концентратов и добавок к полимерам производится огромное количество суперконцентратов пигментов для ПЭ и на основе полиэтилена. Во многих случаях они применимы для окраски в массе изделий не только из других полиолефинов, но и прочих полимеров.

Рис.2. ПНД трубы

В случае переработки полиэтилена методом экструзии получают пленку, применяющуюся на каждом шагу как в чистом виде, так и в виде пакетов в упаковке, фасовке, сельском хозяйстве; ПЭ трубы для водоснабжения и газа; оболочки кабелей; листы; вспененные профили и т.д..

Литьем полиэтилена под давлением производят многочисленные упаковочные изделия, например крышки и пробки, баночки. Также литьем производят медицинские изделия, хозяйственные товары бытового назначения, канцтовары, игрушки.

Полиэтилен можно переработать экструзионно-выдувным и инжекционно-выдувным формованием, ротоформованием, каландрованием, а также пневмо- или вакуумформованием из листов.

Более редкие, специализированные типы полиэтилена, например сшитый, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный используют во многих отраслях, но больше всего в строительстве. Например сверхвысокомолекулярный ПЭ входит в состав композиций для выпуска оболочек оптиковолоконного кабеля. Армированный полиэтилен, в отличие от чистого полимера, может являться конструкционным материалом. Изделия из ПЭ хорошо поддаются сварке любыми методами: термоконтактным, газовым, с применением присадочного прутка, трением и т.п.

Экология и вторичное использование полиэтилена

В последние годы полиэтилен подвергается серьезному давлению из-за своей якобы не экологичности. На самом деле этот материал – один из самых безопасных. Проблема ПЭ в том, что это основной полимер, применяемый для производства пленок, в том числе тонких, и пакетов из них. Не имея адекватной политики по раздельному сбору мусора, многие низкоразвитые страны занимаются захоронением огромного количества ПЭ отходов, что приводит к попаданию полиэтилена в окружающую среду и водные ресурсы и загрязнению их.

Рис.3. Пакеты для мусора – типичное применение вторичного ПЭ

При этом в случае правильного сбора и сортировки мусора, полиэтиленовые отходы становятся ценным ресурсом и отличным вторичным сырьем. Уже достаточно большое количество предприятий в странах бывшего СССР закупают отходы полимера для переработки во вторсырье, получением гранул и последующим использованием в своем производстве или продажей вторичного ПЭ на рынке. Таким образом загрязнение планеты полиэтиленом должно в скором времени сойти на нет.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Производство полиэтилена

Полиэтилен занимает первое место в мировом производстве полимеров, синтезируемых методом полимеризации. Одним из методов производства является полимеризация этилена под высоким давлением. Этилен получают пиролизом предельных углеводородов в печах пиролиза с получением пирогаза.

Производством полиэтилена занимаются все крупные компании нефтехимической промышленности. Главным сырьем, из которого получают полиэтилен, является этилен. Производство осуществляется при низком, среднем и высоком давлениях. Как правило, он выпускается в гранулах, которые имеют диаметр от 2 до 5 миллиметров, иногда в виде порошка. На сегодняшний день известны четыре основных способа производства полиэтилена. В результате, получают:

1. полиэтилен высокого давления (ПВД)
2. полиэтилен низкого давления (ПНД)
3. полиэтилен среднего давления (ПСД)
4. линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД)

Полиэтилен высокого давления давления образуется при высоком давлении в результате полимеризации этилена, компримированного до высокого давления, в автоклаве или в трубчатом реакторе. Полимеризация в реакторе осуществляется по радикальному механизму под воздействием кислорода, органических пероксидов, ими являются лаурил, бензоил или их смесей. Этилен смешивают с инициатором, затем нагревают до 700°С и сжимают компрессором до 25 МПа. После этого он поступает в первую часть реактора, в которой его нагревают до 1 800°С, а потом во вторую часть реактора для осуществления полимеризации, которая происходит при температуре в пределах от 190 до 300°С и давлении от 130 до 250 МПа. Всего этилен находится в реакторе не более 100 секунд. Степень его превращения составляет 25%. Она зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляется тот этилен, который не прореагировал, после чего продукт охлаждают и упаковывают. ПВД производят в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул.

Производство полиэтилена низкого давления осуществляется по трем основным технологиям:

• Полимеризация, происходящая в суспензии
• Полимеризация, происходящая в растворе. Таким раствором служит гексан
• Газофазная полимеризация

Наиболее распространенным способом считается полимеризация в растворе. Полимеризация в растворе осуществляется в температурном промежутке от 160 до 2 500°С и давлении от 3,4 до 5,3 МПа. Контакт с катализатором осуществляется примерно на протяжении 10-15 минут. Выделение полиэтилена из раствора производится удалением растворителя сначала в испарителе, а после этого в сепараторе и в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром. ПНД производится в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул, а иногда и в порошке.

Производство полиэтилена среднего давления осуществляется в результате полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен среднего давления получается при температуре примерно 150°С, под давлением не более 4 МПа, в присутствии катализатора. ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев. Продукт, полученный вышеописанным образом, отличается средневесовым молекулярным весом не более 400 тысяч, степенью кристалличности не более 90%.

Производство линейного полиэтилена высокого давления осуществляется при помощи химической модификации ПВД. Процесс происходит при температуре 150°С и примерно 3,0-4,0 МПа. Линейный полиэтилен низкой плотности по своей структуре напоминает полиэтилен высокой плотности, однако он отличается более длинными и многочисленными боковыми ответвлениями. Производство линейного полиэтилена выполняется двумя способами:

• Газофазная полимеризация
• Полимеризация в жидкой фазе – наиболее популярный в настоящее время способ. Она осуществляется в реакторе со сжиженным слоем. В реактор непрерывно подается этилен и отводится полимер с сохранением в реакторе постоянного уровня сжиженного слоя. Процесс происходит при температуре около 100°С, давлении от 0,689 до 2,068 МПа

Эффективность данного способа полимеризации в жидкой фазе ниже, чем у газофазного, однако для него характерны и свои плюсы, а именно: размер установки намного меньше, чем у оборудования для газофазной полимеризации, и гораздо ниже капиталовложения.

Практически аналогичным является способ в реакторе с устройством для перемешивания с применением циглеровских катализаторов. При этом образуется максимальный выход продукта. Не так давно для производства линейного полиэтилена стали использовать технологию, в результате которой применяются металлоценовые катализаторы. Такая технология дает возможность получить более высокую молекулярную массу полимера, благодаря чему возрастает прочность изделия. ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются друг от друга, как по своей структуре, так и по свойствам, соответственно, и используются они для решения различных задач. Кроме вышеперечисленных способов полимеризации этилена имеются и иные, только в промышленности они распространения не получили.

На сегодняшний день полимер выпускается двух основных марок ПВД и ПНД.

Существуют и другие виды полиэтилена, каждый из которых имеет свои свойства и сферу применения. В гранулированный полимер в процессе производства добавляются различные красители, позволяющие получить черный полиэтилен, красный или любого другого цвета.

Получение полиэтилена высокого давления происходит в автоклавах, трубчатых реакторах. Марок ПВД изготовленных в автоклаве, согласно ГОСТу, существует восемь. Из трубчатого реактора получают двадцать один тип полиэтилена высокого давления.

Для синтеза ПНД требуется соблюдение следующих условий:

1. температурный режим – от 200 до 250°С
2. катализатор – чистый кислород, пероксид (органический)
3. давление от 150 до 300 МПа

Полимеризированная масса в первой фазе имеет жидкое состояние, после чего перемещается в сепаратор, далее в гранулятор, где происходит формовка гранул готового материала. Качества ПЭВД используются для производства упаковочных пленок, термопленок, многослойной упаковки. Также полиэтилен высокого давления применяется в автомобильной, химической, пищевой промышленностях. Из него делают качественные прочные трубы, используемые в жилом секторе.

Блок-схема

Важнейшими задачами предприятий по производству полиэтилена являются модернизация оборудования, совершенствование технологии пиролиза, конверсии, повышение мощности производства. В этом направлении «ЛЕННИИХИММАШ» выполняет следующие виды работ:

• разработка оборудования для оснащения печей пиролиза при их модернизации
• обследование существующего состояния предприятия
• анализ, технико-экономическое обоснование и выбор оптимального варианта реконструкции
• модернизация оборудования
• проектирование зданий и сооружений

Основное оборудование производства полиэтилена:

• реакторный блок
• компрессоры
• блоки рецикла высокого и среднего давления (отделитель, сепаратор, теплообменник)
• станция горячей воды с насосами
• холодильная установка
• насосы
• емкости, в т.ч. с перемешивающим устройством

Предварительное обследование существующего состояния оборудования

Холодильники рецикла высокого давления

Трубчатый реактор

Отделитель низкого давления V=12 м3	Узел конфекционирования

Опыт «ЛЕННИИХИММАШ»

В период активного строительства в СССР заводов по производству из пирогаза этилена и пропилена для последующей выработки полимерных материалов ЛЕННИИХИММАШ являлся основным разработчиком и поставщиком колонного и теплообменного оборудования низкотемпературных блоков для установок различной мощности от 45 до 300 тыс.т этилена в год (Э-45, ЭП-60, Э-100, Э-200, ЭП-300). В последующие годы для действующих производств выполнялись работы по их реконструкции с целью повышения производительности по перерабатываемому пирогазу, реализованы технические решения по стабилизации работы установок, снижению потерь целевых продуктов (повышение коэффициента извлечения), повышению качества продукции. При этом проводилось оснащение установок дополнительной аппаратурой, замена контактных устройств колонн, оптимизация технологической схемы. В низкотемпературных блоках этиленовых производств при разработке колонной аппаратуры использованы результаты проведенных ЛЕННИИХИММАШ научно-исследовательских работ, разработанные методики гидравлического расчета тарелок, результаты обследования блоков разработанного оборудования на этиленовых производствах. Для производства полиэтилена высокого давления для Новополоцкого, Сумгаитского, Томского комбинатов и производства в Германии ЛЕННИИХИММАШ было разработано специальное оборудование: поршневые этиленовые компрессора (бустер-компрессор, компрессора этилена высокого давления на оппозитной базе (I каскада – до давления 25 МПа и II каскада – до 230 МПа), реакторное оборудование, емкости. Это оборудование продолжает успешно эксплуатироваться и в настоящее время.

В 2010 году для производства ПЭВД на предприятии «Лукойл Нефтехим Бургас АД» (Болгария) разработано предложение по реконструкции технологических линий с целью увеличения мощности производства, совершенствования технологии, замены устаревшего оборудования, экономической целесообразности.

В состав действующего производства входят:

• Установка производства ПЭВД с трубчатым реактором производительностью 50 тыс. т/год (процесс фирмы АТО — Франция)
• Установка получения ПЭВД с автоклавным реактором (две технологические линии мощностью по15 тыс. т/год каждая, общей производительностью – 30 тыс. т/год) процесс фирмы ICI- Англия

Специалистами ЛЕННИИХИММАШ было проведено обследование, в процессе которого выявлены следующие резервы по основному и вспомогательному оборудованию:

По установке с трубчатым реактором резерв имеются резервы по производительности, что делает целесообразным не заменять установку в полном объеме. Возможна частичная модернизация с увеличением мощности основных технологических блоков:

• реакторный блок без демонтажа реактора
• блок компрессии с частичной заменой оборудования без изменения строительной части
• блок рецикла низкого давления сохранится без крупных изменений
• блок рецикла высокого давления требует значительной реконструкции

Предложено проектирование новой холодильной установки, которая значительно увеличит производительность, составлен перечень нового и модернизируемого оборудования блоков с основными техническими характеристиками.

Вариант реконструкция трубчатого реактора – переход на трехзонный
реактор во 2 и 3 вариантах реконструкции с введением жидкостного
инициирования

Схема работы холодильной установки

Модернизация компрессоров — Мульти компрессор бустер/первый каскад
фирмы Burckhardt

Предложено три варианта реконструкции. В зависимости от объема реконструкции суммарная производительность двух производств может быть повышена с 80 тыс.т ПЭ в год до:

• Вариант 1 – 90 тыс. т/год
• Вариант 2 – 130 тыс.т/год
• Вариант 3 – 128 тыс.т/год

В 2016 году в связи с реконструкцией цеха пиролиза и очистки газа завода этилена ПАО «Казаньоргсинтез» разработаны основные технические решения, а в 2017 году ведется техническое проектирование наружной установки « Четырехкамерная печь пиролиза этана П-810/815/820/825», в составе узла пиролиза этановой и пропановой фракции в трубчатых печах. Целью работы является привязка 4-х камерной печи, проектируемого и поставляемого компанией Technip, к существующим технологическим коммуникациям завода этилена ПАО «Казаньоргсинтез» и строительство вспомогательных объектов для обеспечения соответствия параметров, качественных и расходных показателей технологических потоков, необходимых для работы печного блока. Строительство новой 4-х камерной печи пиролиза и вспомогательных объектов предусматривается для обеспечения резервирования существующих печей пиролиза.

В состав проекта входит разработка узла нагрева и подготовки сырья и топливного газа, узла редуцирования пара, узла дозирования диметилдисульфида (ДМДС) – ингибитора коксообразования, система подготовки и насосная питательной воды, узел продувочных вод.

Производство полиэтилена: организация бизнеса, технологии, оборудование

Производство полиэтилена, наиболее востребованного полимера, основано на реакции полимеризации газа этилена. Это термопластичный полимер, класса органических полифенолов. Его популярность объясняется целым комплексом технологических свойств, позволяющих производить из него множество изделий бытового назначения и изделий для разных сфер промышленного производства. Немаловажным фактором востребованности данного материала является его низкая стоимость по сравнению с аналогами, использующимися в этих же сферах.

Краткий анализ бизнеса:
Затраты на организацию бизнеса:150 – 250 тысяч долларов
Актуально для городов с населением:без ограничений
Ситуация в отрасли:низкая конкуренция
Сложность организации бизнеса:4/5
Окупаемость:12 – 14 месяцев

Основные виды полиэтилена

• ПНД – полиэтилен низкого давления, или ПВП – высокой плотности;
• ПВД – высокого давления, или ПНП – низкой плотности;
• ПСД – среднего давления, или ПСП – средней плотности.

Кроме этих видов полимеров, есть и другие: сшитый – PEX, вспененный и хлорсульфированный (ХСП) полиэтилены.

Сферы применения полиэтилена

Полиэтилен – один из самых широко применяемых современных материалов в производстве:

• упаковочных, термоусадочных, сельскохозяйственных и других видов пленки;
• водопроводных, газовых и других видов труб;
• различных синтетических волокон;
• емкостей для разного рода жидкостей;
• большого ассортимента стройматериалов;
• санитарно-технических изделий;
• посуды и предметов домашнего обихода;
• изоляционных материалов для электрических кабелей;
• деталей для автомобилей, станков, различного оборудования, инструментов и другой техники;
• протезов для стоматологии и других видов эндопротезирования;
• пенополиэтилена.

Широкий спектр потребительских свойств полиэтилена обусловлен целым комплексом химических, физико-механических и диэлектрических характеристик этого материала. Поэтому он востребован в радиоэлектротехнической, кабельной, химической, строительной, медицинской и многих других отраслях.

Специальные разновидности этого материала, такие как вспененный полиэтилен, сшитый, сверхмолекулярный, хлорсульфированный – эффективно используются в производстве строительных материалов. Хотя сам полиэтилен не конструкционный по структуре, но армирование стекловолокном дает возможность использовать его в конструкционных композитных изделиях.

Полиэтилен используется и как вторсырье. Его отходы отлично перерабатываются для дальнейшего применения.

к оглавлению ↑

Технология производства полиэтилена

Полиэтиленовый полимер получают в результате химической реакции полимеризации этилена в различно созданных условиях и в присутствии определенных катализаторов. В зависимости от условий протекания реакции – температуры, давления и катализаторов, полиэтилен приобретает кардинально отличающиеся характеристики.

Чаще всего практическую ценность имеют три вида полиэтилена – низкого, среднего и высокого давления. Поэтому стоит рассмотреть технологию получения именно этих материалов. Надо заметить, что полиэтилен среднего давления считается всего лишь разновидностью ПНД и технология их производства ничем не отличается.

к оглавлению ↑

Производство полиэтилена низкого давления

ПНД производится из очищенного газа этилена. Процесс идет при температуре 100-150°C при давлении до 4 МПа. В реакции полимеризации обязательно должен присутствовать катализатор: или триэтилаллюминий или четыреххлористый титан. Процесс может быть непрерывным или кратковременным, с перерывами.

Существует ряд технологий производства полиэтилена, отличающихся по типу используемых конструкций, размеру реактора, способу очистки полимера от катализатора. Весь технологический процесс разбит на три этапа:

• полимеризация полиэтилена;
• очистка его от катализатора;
• просушка.

Советуем прочитать:

Необходимое условие для нормального протекания реакции полимеризации – постоянная температура, которая поддерживается с помощью подаваемого этилена и его объемов. Процесс полимеризации с участием катализатора имеет свои недостатки – происходит неизбежное загрязнение полученного продукта остатками катализатора.

Он не только окрашивает полиэтилен в неприемлемый коричневый цвет, но и ухудшает его химические свойства. Для устранения этого недостатка катализатор разрушается, а потом растворяется и отфильтровывается. Отмывается полученный полимер в специальной центрифуге, в которую добавляют метиловый спирт.

После промывки он отжимается, к нему добавляют вещества, повышающие его прочность и внешний вид. Для улучшения внешних качеств добавляют воск, который придает полиэтилену блеск. Далее продукт полимеризации попадает в сушильные аппараты и в цеха грануляции. Основные марки полиэтилена производятся в порошкообразном виде, композиционные марки – в виде гранул. к оглавлению ↑

Производство полиэтилена высокого давления

ПВД производится при температуре не менее 200 °C, при давлении от 150 до 300 МПа, в качестве активатора реакции выступает кислород. Оборудование для получения полимера – автоклавные и трубчатые реакторы.

Трубчатый реактор – это длинный резервуар в виде трубы, в котором и происходит реакция полимеризации под высоким давлением. Полимер, в виде расплава выводится из реактора и поступает в отделитель промежуточного давления, где он изолируется от непрореагировавшего этилена. Затем, согласно технологической схеме он поступает на экструдер и выходит из него в виде гранул, и направляется на дополнительную обработку. Эта технология является наиболее востребованной среди производителей.

Автоклавные реакторы – цилиндрические, вертикально расположенные агрегаты, в которых идет реакция полимеризации этилена с инициатором реакции. Реакторы отличаются условиями протекания реакций, в том числе условиями теплоотвода. Концентрации инициаторов и параметров реакционной массы.

Различия протекания химических реакций. Разные виды оборудования и другие различия обусловливают структурные особенности получаемого продукта полимеризации.

Советуем прочитать:

Несмотря на тип реактора, схема производства ПВД для них одинаковая:

• подача в приемник реактора сырья и инициатора;
• разогрев ингредиентов и повышение параметров давления;
• промежуточная подача сырья и инициатора;
• изоляция непрореагировавшего этилена и его сбор для повторного использования;
• охлаждение полученного полимера, сброс давления;
• грануляция конечного продукта, промывка, сушка, упаковка.

к оглавлению ↑

Производство вспененного полиэтилена

Вспененный полиэтилен, или ППЭ – это полимер, отличающийся пористой структурой и имеющий высокие эксплуатационные и технические характеристики. Он широко используется как термоизоляционный материал в строительстве и в приборостроительном машиностроении, а также как упаковочный материал и в других сферах.

Технология производства этого полимера отличается определенной сложностью. Для ее полного цикла необходимо специальное оборудование: смесители, загрузчики, охлаждающие устройства, насосы высокого давления. Но самым главным оборудованием в производстве вспененного полиэтилена являются экструдеры. В качестве сырья используется ПВД, в качестве вспенивающих агентов – фреоны и алкановые смеси, например, бутан.

В зависимости от особенностей технологии производства, различают два вида ППЭ – сшитый и несшитый. Процесс вспенивания идет под определенным давлением и с высокой температурой. Этапы технологического процесса:

• загрузка смеси;
• смешивание;
• продавливание смеси через экструдер;
• сшивание пленок;
• вспенивание;
• получение заготовок в виде плит, пленки и других полуфабрикатов.

к оглавлению ↑

Производство вторичного полиэтилена

Для того, чтобы избежать затрат на крупномасштабное производство полимеров, можно воспользоваться их вторичной переработкой. Из вторсырья производится высококачественный гранулированный полимерный продукт, который по своим характеристикам ничем не уступающий первично полученному полимерному продукту.

Сырье подвергается дроблению. Затем, оно моется и сушится в центрифуге. Очищенная сырьевая масса проходит операцию агломерации и идет на гранулирование. Это – конечный продукт вторичной переработки полиэтилена. к оглавлению ↑

Оборудование для производства полиэтилена

Оборудование для производства полиэтилена различается в соответствии с назначением и видом перерабатываемого сырья. Технологическая цепочка представлена следующим оборудованием:

• один или несколько экструдеров-грануляторов;
• машина для резки;
• загрузчики, работающие на основе вакуума;
• насосы, оснащенные фильтрами для расплавов;
• вибросита;
• ванны для охлаждения;
• транспортеры;
• бункера для подачи сырьевой массы;
• мельницы.

Покупка нового основного оборудования для производства полиэтилена может стать в пределах 120-200 тысяч долларов.Новое отечественное оборудование будет стоить меньше в два раза. к оглавлению ↑

Как организовать завод по производству полиэтилена

Всякий производственный бизнес начинается с разработки бизнес-плана.

Составление бизнес-плана

Цель бизнес-плана – предоставление общей информации об авторе проекта, описание продукции, которую он собирается производить. Также должна быть раскрыты задачи проекта, в подробностях должна быть описана технология производства продукции.

Если эта технология является новой, то в бизнес-плане должны быть представлены заключения соответствующих органов об ее безопасности для окружающей среды и здоровья людей. к оглавлению ↑

Помещение

Промышленное производство, каковым является выпуск полиэтилена, следует размещать в производственной зоне населенного пункта. Для производственного помещения существуют определенные санитарные и технические требования. Площадь помещения не должна быть меньше 100 кв. метров, высота его не должна быть ниже 10 метров. В производственных цехах должна быть противопожарная защита и хорошая вентиляция.

к оглавлению ↑

Персонал

Обеспечить производственный процесс может небольшой по численности коллектив:

• руководитель предприятия;
• бухгалтер;
• менеджер по продажам;
• технолог;
• рабочие по обслуживанию технологической линии – 4 человека.

Возможны и другие варианты штатного расписания.

к оглавлению ↑

Оформление документов

Прежде всего, необходимо зарегистрировать свое предприятие. Это может быть ИП или ООО. Также необходимо получить разрешительные документы в таких инстанциях:

• городская администрация;
• пожарная, экологическая и санитарно-эпидемиологическая службы;
• электронадзор.

Расчет затрат

Сначала производится расчет доходов от производства продукции:

• сколько затрачивается в среднем на производство определенного объема продукции;
• какова ее рыночная стоимость;
• каков размер дохода.

Затем надо посчитать все расходы:

• стоимость разрешительных документов;
• подготовка помещения;
• закупка оборудования;
• закупка сырья.

Ежемесячные расходы:

• оплата труда работникам;
• оплата аренды помещения;
• налоги и коммунальные услуги.

Далее выполняются расчеты окупаемости бизнеса и его прибыльности. к оглавлению ↑

Рентабельность бизнеса

При стабильной работе предприятия и при хорошем стартовом капитале на приобретение оборудования, этот бизнес окупается через 12-14 месяцев. Через год стабильной работы, затраты на оборудование могут полностью окупиться и завод станет приносить чистую прибыль.

Технология производства полиэтилена различных видов

Первый опыт полимеризации этилена в конце XIX века получил выходец из России – учёный Густавсон, проведя этот процесс с катализатором AlBr3. На протяжении долгих лет полиэтилен производился в небольших объемах, но в 1938 году процесс промышленного производства освоили англичане. В то время метод полимеризации был ещё не совершенен.

1952 год совершил прорыв в процессе промышленного производства полиэтилена. Немецкий химик Циглер изобрёл эффективный вариант полимеризации этилена под действием металл-органических катализаторов. Впрочем, настоящая технология производства полиэтилена основана именно на данном методе.

Сырье

Исходным материалом для получения является этен – простейший представитель ряда алкенов. Простота данного способа производства сильно зависит от наличия этилового спирта, который используется как сырьё. Современные промышленные линии для получения полимера разрабатывают с учётом их работы на нефтяных и попутных газах – легкодоступных фракций нефти.

Такие газы выделяются при пиролизе или крекинге нефтепродуктов при очень высоких температурах и содержат в себе примеси h3, Ch5, C2H6 и другие газы. Попутный газ в свою очередь содержит такие компоненты как газы-парафины, поэтому при подвергании их термической обработке с высоким выходом получают этилен.

Технология производства полиэтилена высокого давления

Процесс получения ПЭ идёт по радикальному механизму. При проведении применяют разного рода инициаторы для снижения активационного порога молекулы. В качестве примера таковых можно привести перекись водорода, органические перекиси, О2, нитрилы. Радикальный механизм, в общем, не имеет отличий от обычной полимеризации:

• 1 стадия – инициирование;
• 2 стадия – увеличение цепи;
• 3 стадия – обрыв цепи.

Цепь инициируется посредством выделения свободных радикалов при термической обработке их источника. Этен реагирует с выделившимся радикалом, наделяется определённой Еакт, увеличивая тем самым число молекул мономера вокруг себя. В дальнейшем наблюдается нарастание цепи.

Технология процесса

Существует два варианта процесса полимеризации – либо полиэтилен образуется в массе, либо в суспензии. Первый получил наибольшее распространение и представляет собой совокупность процессов.

Газ этилен, являющийся смесью, а не чистым веществом, вначале проходит путь фильтрации через тканевый фильтр, задерживающий механические примеси. Далее к очищенному этену подводят инициатор в баллоне, объём которого рассчитывается исходя из условий процесса. Поправка делается на наибольший выход полимера.

После, смесь транспортируют, фильтруют и подвергают сжатию в две стадии. На выходе из реактора получают практически чистый полиэтилен с примесью этилена, от которого избавляются дросселированием смеси в приёмнике под низким давлением.

Технология производства полиэтилена низкого давления

Источниками сырья для получения данного вида полиэтилена служат чистый, без примесей этилен и катализатор – триэтилат алюминия и тетрахлорид Ti. Заменой Al(C2H5)3 может послужить как хлорид диэтилалюминия, так и дихлорид этилата алюминия. Катализатор получается в 2 стадии.

Технология процесса

Для данного процесса получения ПЭ низкого давления характерна как периодичность, так и непрерывность. От выбора технологии зависит и схема процесса, каждая их которых различна по конструкции оборудования, объёму реакторов, методу очистки полиэтилена от примесей и др.

Самая распространённая схема получения полимера включает три непрерывных стадии: полимеризация сырья, очистка продукта от остатков катализатора и его высушивание. Аппараты для катализаторной подачи выделяют в мерники пятипроцентный раствор смешанного катализатора, после чего он поступает в бак, в котором смешивается с органическим растворителем до необходимой концентрации в 0.2%. Из бака готовая смесь катализатора отводится в реактор, где поддерживается при необходимом давлении.

Этилен подводится в реактор снизу, где впоследствии перемешиваясь с катализатором, образует рабочую смесь. Для производства полиэтилена при пониженном давлении характерно загрязнение продукта остатками катализаторной смеси, которые изменяют его окраску на коричневую. Очистка основного продукта производится нагреванием смеси, в результате чего происходит разрушение катализатора, дальнейшее отделение примесей и их прямая фильтрация от полиэтилена.

Увлажнённый продукт поступает на сушку в сушильные камеры бункера, где полностью очищается на кипящем слое азота (T = 373 K). Сухой порошок высыпается из бункера на пневмолинию, где отправляется на гранулирование. На эту же линию отправляется пыль с частицами полиэтилена, оставшаяся после очистки азота.

Из чего делают полиэтилен? Производство полиэтилена. Изделия из полиэтилена

В истории науки некоторые открытия происходили случайно, а востребованные сегодня материалы часто являлись побочным продуктом какого-либо опыта. Совершенно случайно были открыты анилиновые красители для ткани, давшие впоследствии экономический и технический прорыв в легкой промышленности. Похожая история произошла и с полиэтиленом.

Открытие материала

Первый случай получения полиэтилена произошел в 1898 году. В ходе разогревания диамезотана химик немецкого происхождения Ганс фон Пехман обнаружил не дне пробирки странный осадок. Материал был достаточно плотным и напоминал воск, коллеги ученого назвали его полиметиллином. Дальше случайности у этой группы ученых дело не пошло, результат был почти забыт, интереса ни у кого не возникло. Но все же идея повисла в воздухе, требуя прагматичного подхода. Так и случилось, через тридцать с лишком лет полиэтилен был вновь открыт как случайный продукт неудачного эксперимента.

Англичане подхватывают и выигрывают

Современный материал полиэтилен появился на свет в лаборатории английской компании Imperial Chemical Industries. Э. Фоссет и Р. Джибсон проводили эксперименты с участием газов высокого и низкого давления и заметили, что один из узлов техники, в которой проводились опыты, покрылся неизвестным восковидным веществом. Заинтересовавшись побочным эффектом, они совершили несколько попыток получить вещество, но безуспешно.

Синтезировать полимер удалось М. Перрину, сотруднику той же компании, через два года. Именно он создал технологию, послужившую основой для промышленного производства полиэтилена. В дальнейшем свойства и качества материала изменялись лишь с помощью применения различных катализаторов. Массовое производство полиэтилена началось в 1938 году, а запатентован он был в 1936 году.

Сырье

Полиэтилен – это твердый полимер белого цвета. Относится к классу органических соединений. Из чего делают полиэтилен? Сырьем для его получения является газ этилен. Газ полимеризуют при высоком и низком давлении, на выходе получают гранулы сырья для дальнейшего использования. Для некоторых технологических процессов полиэтилен производится в виде порошка.

Основные виды

На сегодняшний день полимер выпускается двух основных марок ПВД и ПНП. Материал, изготовленный при среднем давлении относительного новое изобретение, но в перспективе количество выпускаемого продукта будет неизменно расти в связи с улучшающимися характеристиками и широким полем для применения.

Для коммерческого использования производят следующие виды материала (классы):

• Низкой плотности или другое название – высокого давления (ПЭВД, ПВД).
• Высокой плотности, или низкого давления (ПЭНП, ПНП).
• Линейный полиэтилен, или полиэтилен среднего давления.

Также существуют другие виды полиэтилена, каждый из которых имеет свои свойства и сферу применения. В гранулированный полимер в процессе производства добавляются различные красители, позволяющие получить черный полиэтилен, красный или любого другого цвета.

ПВД

Производством полиэтилена занимается химическая промышленность. Газ этилен — основной элемент (из чего делают полиэтилен), но не единственный, требующийся для получения материала.

Получение полиэтилена высокого давления происходит в автоклавах, трубчатых реакторах. Марок ПВД изготовленных в автоклаве, согласно ГОСТу, существует восемь. Из трубчатого реактора получают двадцать один тип полиэтилена высокого давления.

Для синтеза ПВП требуется соблюдение следующих условий:

• Температурный режим – от 200 до 250°С.
• Катализатор – чистый кислород, пероксид (органический).
• Давление от 150 до 300 МПа.

Поимеризированная масса в первой фазе имеет жидкое состояние, после чего перемещается в сепаратор, далее в гранулятор, где происходит формовка гранул готового материала.

Качества ПЭВД используются для производства упаковочных пленок, термопленок, многослойной упаковки. Также полиэтилен высокого давления применяется в автомобильной, химической, пищевой промышленностях. Из него делают качественные прочные трубы, используемые в жилом секторе.

Линейный полиэтилен

Из чего делают полиэтилен среднего давления или линейный полиэтилен?

• Температура нагревания составляет до 120 °С.
• Режим давления до 4 МПа.
• Стимулятор процесса – катализатор (Циглера-Натта, смесь хлорида титана с мелаллоорганическим соединением).

Процесс сопровождается выпадением полиэтилена в виде хлопьев, которые потом проходят процесс отделения от раствора с последующей грануляцией.

Этот вид полиэтилена характеризуется более высокой плотностью, устойчивостью к нагреванию и разрыву. Сферой применения являются различные виды упаковочных пленок, в том числе для фасовки горячих материалов/продуктов. Из гранулированного сырья этого типа полимера изготавливают детали для крупногабаритных машин методом литья, изоляционные материалы, трубы повышенной прочности, товары народного потребления и пр.

Полиэтилен низкого давления

Производство ПНП имеет три способа. Большинство предприятий использует метод «суспензионной полимеризации». Процесс получения ПНП происходит с участием суспензии и постоянном перемешивании исходного сырья, для запуска процесса требуется катализатор.

Вторым по распространенности способом производства является полимеризация в растворе под воздействием температуры и участии катализатора. Метод не слишком эффективен, поскольку в процессе полимеризации катализатор вступает в реакцию, и конечный полимер теряет часть своих качеств.

Последним из способов производства ПНП является газофазная полимеризация, она почти ушла в прошлое, но иногда встречается на отдельных предприятиях. Процесс происходит с помощью смешивания газовых фаз сырья под воздействием диффузии. Конечный полимер получается с неоднородной структурой и плотностью, что сказывается на качестве готового продукта.

Производство полиэтилена низкого давления происходит при следующем режиме:

• Температура поддерживается на уровне от 120°C до 150°C.
• Давление не должно превышать 2 МПа.
• Катализаторы процесса полимеризации (Циглера-Натта, смесь хлорида титана с мелаллоорганическим соединением).

Материал такого способа изготовления характеризуется жесткостью, высокой плотностью, малой эластичностью. Поэтому сферой его применения является промышленность. Технический полиэтилен применяется для изготовления крупногабаритных емкостей с повышенными характеристикам прочности. Востребован в строительной сфере, химической промышленности, для производства ТНП он почти не применяется.

Свойства

Полиэтилен устойчив к воздействию воды, ко многим видам растворителей, кислотам (органическим, неорганическим), не вступает в реакцию с солями. При горении выделяется запах парафина, наблюдается свечение голубого оттенка, огонь слабый. Разложение происходит при воздействии азотной кислоты, хлора и фтора в газообразном или жидком состоянии. При старении, которое происходит на воздухе, в материале образуются поперечные связи между цепями молекул, что делает материал хрупким, крошащимся.

Потребительские качества

Полиэтилен – уникальный материал, привычный в быту и производстве. Вряд ли рядовой потребитель, сможет определить с каким количеством предметов из него он сталкивается ежедневно. В мировом выпуске полимеров полиэтилен занимает львиную долю рынка – 31% от общего валового продукта.

В зависимости от того, из чего сделан полиэтилен и технологии производства, определяются его качества. Этот материал соединяет порой противоположные показатели: гибкость и прочность, пластичность и твердость, сильное растяжение и устойчивость к разрыву, устойчивость к агрессивным средам и биологическим агентам. В быту мы используем пакеты различной плотности, одноразовую посуду, полиэтиленовые крышки, детали бытовых приборов и многое другое.

Области применения

Применение изделий из полиэтилена не имеет ограничений, любая отрасль промышленности или человеческой деятельности сопровождается этим материалом:

• Наибольшее распространение полимер получил в изготовлении упаковочных материалов. На эту часть применения приходится около 35% всего производимого сырья. Такое использование оправдано грязеооталкивающими свойствами, отсутствием среды для возникновения грибкового поражения и жизнедеятельности микроорганизмов. Одна из удачных находок – рукав полиэтиленовый, имеющий широкое применение. Варьируя по собственному усмотрению длину, пользователь ограничен лишь шириной упаковки.
• Помня, из чего сделан полиэтилен, становится понятным, почему он получил распространение как один из лучших изоляционных материалов. Одним из его востребованных в этой сфере качеств стало отсутствие электропроводимости. Также незаменимы его свойства водоотталкивания, что нашло применение в производстве гидроизоляционных материалов.
• Устойчивость к разрушительной силе воды, как растворителя, позволяет изготавливать трубы из полиэтилена для бытовых и промышленных потребителей.
• В строительной отрасли используются шумоизолирующие качества полиэтилена, его низкая теплопроводность. Эти свойства пригодились при изготовлении на его основе материалов для утепления жилых и промышленных объектов. Полиэтилен технический используется для изоляции тепловых трасс, в машиностроении и пр.
• Не менее устойчив материал к агрессивным средам химической промышленности, трубы из полиэтилена применяются в лабораториях и химических производствах.
• В медицине полиэтилен полезен в виде перевязочных материалов, протезов конечностей, используют его в стоматологии и т.д.

Способы переработки

В зависимости от того каким способом было переработано гранулированное сырье, будет зависеть какой марки полиэтилен будет получен. Распространенные способы:

• Экструзия (выдавливание). Применяется для изготовления труб, упаковочных и других видов пленок, листового материала для строительства и отделки, изготовления кабелей, производится рукав полиэтиленовый и прочие изделия.
• Литье, формование термо-вакуумным способом. В основном используется для изготовления упаковочных материалов, боксов и т.д.
• Экструзионно-выдувной, ротационный. С помощью этого способа получают объемные емкости, крупногабаритную тару, сосуды.
• Армирование. По определенной технологии в формируемую массу полиэтилена закладываются усиливающие элементы (металл), что позволяет получить строительный материал повышенной прочности, но с меньшей стоимостью.

Из чего делают полиэтилен, кроме основных составляющих веществ? Обязательным является катализатор процесса и добавки, меняющие свойства, качества готового материала.

Вторичная переработка

Стойкость полиэтилена — это его плюс в качестве потребительского товара и его минус, как одного из главных загрязняющих окружающую среду факторов. На сегодняшний день важным становится переработка отходов – рециклинг. Все марки полиэтилена могут быть утилизированы и повторно превращены в гранулированное сырье, из которого можно делать множество востребованных товаров народного и промышленного потребления.

Полиэтиленовые крышки, пакеты, бутылки будут разлагаться на свалке не одну сотню лет, а накопленные отходы отравляют природные жизненно важные ресурсы. Мировая практика демонстрирует рост количества перерабатывающих полиэтилен предприятий. Собирая фактически мусор, в таких компаниях проводят его санацию, дробят. Таким образом, происходит экономия ресурсов, охрана окружающей среды и производство востребованной продукции.

Из чего делают полиэтилен? Производство полиэтилена

Из чего делают полиэтилен? Производство полиэтилена

Подробности

Создано: 02.02.2018 17:17

История знает множество случаев, когда востребованные в той или иной отрасли материалы были получены в качестве побочного продукта при проведении научных опытов.

Ярким тому примером могут послужить анилиновые красители, которые совершили настоящий переворот  в легкой промышленности. Аналогичная история случилась и с полиэтиленом.

История открытия

Впервые материал был случайно получен в 1899 году химиком Гансом фон Пехманном вследствие разогрева диамезотана. Химик обратил внимание на плотный и напоминающий воск материал, осевший на дно пробирки, однако эта случайность оказалось позабытой, и лишь через три десятилетия побочный продукт был вновь получен М. Перрином и Дж. Паттоном. В 1936 году был получен патент на низкоплотный полиэтилен, а уже через пару лет стартовало массовое производство. 

Особенности

Полученный материал представляет собой белоцветный и твердый полимер, относящийся к органическим соединениям. Ключевым сырьем для получения полиэтилена служит этилен, от которого и пошло название. Данный газ полимеризуется при низком и высоком давлении, в результате чего получаются сырьевые гранулы для дальнейшей эксплуатации. В некоторых случаях материал производится в порошковом виде.

Существует множество разновидностей данного материала, каждая из которых обладает своими особенностями и сферой применения. Полиэтилен может отличаться по степени давления в процессе производства, плотности и многим другим аспектам. В гранулированные вариации в процессе производства могут добавляться разнообразные красители, позволяющие получить тот или иной цвет.

Свойства

Материал устойчив к влаге, к множеству растворителей, органическим и неорганическим кислотам, а также не реагирует на соль. В процессе горения выделяется парафиновый запах, присутствует голубоватое свечение и слабый огонь. Материал разлагается при контакте с азотной кислотой, фтором и хлором. В процессе старения полиэтилена происходит образование поперечных связей между молекулярными цепями, из-за чего он становится хрупким.

Производство линейного полиэтилена

Метод производства варьируется в зависимости от типа материала. В случае линейной вариации полиэтилена температура нагрева должна достигать отметки  120 °С, давление в пределах 4 Мпа, а катализатором выступает смесь металлоорганического соединения с хлоридом титана. Процесс производства включает в себя выпадение материала в виде хлопьев, которые затем отделяют от раствора с дальнейшим процессом грануляции.

Производство полиэтилена низкого давления

ПНП может производиться тремя способа. В основном применяется суспензионная полимеризация, требующая постоянного перемешивания сырья и катализатора для запуска процесса. Второй способ — это полимеризация в растворе с определенной температурой и катализатором, которому свойственно вступать в реакцию, а потому метод не слишком эффективен. Последний из способов представляет собой газофазную полимеризацию, которая представляет собой процесс смешивания сырьевых газовых фаз под воздействием диффузии.

Производство полиэтилена высокого давления

Такая разновидность может быть получена при температурном режиме в диапазоне  от 200 до 250°С. В качестве катализатора может применяться органический пероксид. Давление должно быть в диапазоне 150-300 МПа. В первой фазе масса находится в жидком состоянии, после чего отправляется к сепаратору, а затем к гранулятору.

Промышленное производство полиэтилена — Студопедия

Промышленное производство полиэтилена было осуществлено в 1938 г. под высоким давлением (около 150 МПа) и 180 – 200 ⁰С в присутствии следов кислорода по радикальному механизму.

Важным этапом в развитии производства полиолефинов явилось открытие Циглером катализаторов – комплексов алкилалюминия и хлоридов титана, которые вызывали полимеризацию этилена, пропилена и других олефинов при атмосферном давлении. В настоящее время количество таких катализаторов значительно увеличилось. Они представляют собой комплексы, состоящие из металлорганических соединений Al, Be, Mg, Zn, Cd, Ba, Na и хлоридов металлов IV, V, VI и VIII групп, т. е. элементов с незаполненной промежуточной электронной оболочкой. Чаще всего используют хлориды титана TiCl₄ и TiCl₃, причём TiCl₄ при взаимодейтивии с металлалкилами, в частности Al(C₂H₅)₃, восстанавливается до соединений более низкой валентности. В зависимости от природы компонентов катализаторов, а также числа заместителей в олефине можно получать стереорегулярные полиолефины различной пространственной конфигурации: изотактические, синдиотактические и т. п.

Различная степень кристалличности и характер структуры определяют комплекс ценных физико-механических свойств полиолефинов, полученных на катализаторах Циглера – Натта.

Важной явилось разработка полимеризации олефинов (метод Филлипса) при давлении 3,5 – 7 МПа и 130 – 170 ⁰С в среде инертного углеводорода в присутствии катализатора, состоящего из оксидов металлов переменной валентности, например оксидов хрома, нанесённых на алюмосиликат. Существует несколько модификаций этого метода, носящих общее название полимеризации при среднем давлении. Различные способы промышленного производства позволяют получать полиэтилен с различными свойствами.

Тепловой эффект полимеризации этилена составляет около 4200 кДж/кг. В это число входит теплота полимеризации этилена, рассчитанная по энергиям связи и равная 3653 кДж/кг, теплота, выделяющаяся при переходе газообразного продукта (этилена) в твёрдый продукт (полиэтилен), а также теплота растворения этилена в жидком углеводороде ( в случае полимеризации при низком давлении).

Формула полиэтилена [–CH₂–CH₂–]_n является формальной. Полиэтилен – разветвлённый полимер, в его структуре имеются следующие аномальные звенья:

~CH₂–CH~; ~CH₂–CH=CH₂; ~CH₂–С–CH₂~; ~CH₂–СН=СH–CH₂~

…………….CH₃ …………………………. CH₂

Полиэтилен представляет собой твёрдый продукт. В зависимости от метода получения он обладает различными свойствами и может быть двух типов: полиэтилен, получаемый при высоком давлении (низкой плотности) и полиэтилен, получаемый при низком и среднем давлениях (высокой плотности). Однако этот признак условен. Плотность можно изменять в пределах метода.

Физико-химические и механические свойства полиэтилена зависят главным образом от структуры полимера и его молекулярной массы. Для полиэтилена высокого давления характерны разнозвенность, большая эластичность, меньшая хрупкость, более низкая температура размягчения (108 – 120 ⁰С) по сравнению с полиэтиленом, получаемым при низком давлении. Полиэтилен с молекулярной массой около 3*10⁶ обладает исключительно высокой прочностью, что очень ценно при производстве волокна и композиционных материалов.

Полиэтилен при комнатной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей и только при 80 ⁰С и выше он начинает заметно растворяться в четырёххлористом углероде, трихлорэтилене, бензоле, толуоле, ксилоле. При охлаждении раствора полимер выпадает в осадок.

Полиэтилен обладает высокой водостойкостью и химической стойкостью. При температурах до 60 – 80 ⁰С он устойчив к действию щелочей и кислот, в том числе и фтороводородной, за исключением концентрированной азотной кислоты.

При нагревании полиэтилена на воздухе уже при 120 ⁰С начинается его окисление, сопровождающееся поперечной сшивкой линейных макромолекул и образованием нерастворимых полимеров. При температуре выше 290 ⁰С полиэтилен деструктируется с образованием жидких маслянистых и газообразных продуктов, в том числе небольшого количества (около 3%) мономера. При воздействии ультрафиолетовых лучей, кислорода воздуха и тепла в процессе переработки и эксплуатации полиэтилен стареет, что проявляется в ухудшении его физико-механических и диэлектрических свойств.

Полиэтилен применяют в различных областях народного хозяйства. Наиболее широко применяется полиэтилен высокого давления для изготовления плёнок, листов, труб, шлангов, бочек, вёдер. Он применяется в кабельной промышленности, радиотехнике, химической промышленности, сельском хозяйстве, для облицовки каналов, в строительстве. Полиэтилен низкого давления, а также его сополимеры с пропиленом применяются в строительстве для изготовления труб и санитарно-технических изделий. Полиэтилен низкого давления представляет собой неэластичный полимер, плавящийся и приобретающий свойства эластомера при температуре 130 ⁰С. По мере увеличения содержания пропилена в сополимере увеличивается гибкость, снижается кристалличность. Сополимер с 20 мол. % содержанием пропилена имеет ценные свойства и получается как по методу Циглера – Натта при низком давлении, так и при 3,5 – 4 МПа с применением оксидов металлов в качестве катализатора. При соотношении два звена этилена на одно звено пропилена можно получить эластомер низкого давления со средней молекулярной массой 80 000 – 500 000 и степенью кристалличности 58 – 75 %. По сравнению с полиэтиленом низкого давления сополимер отличается повышенным сопротивлением растрескиванию под действием длительных нагрузок.

Полиэтилен высокого давления (низкой плотности)

В промышленности полиэтилен высокого давления (ПЭВД) получают полимеризацией этилена в конденсированной газовой фазе в присутствии радикальных инициаторов при давлении 150 – 300 МПа и температуре 200 – 280 ⁰С. Получаемый полиэтилен имеет плотность 920 -930 кг/м³, среднемассовую молекулярную массу 80000 – 500000 и степень кристалличности 50 – 65 %.

Регулирование плотности полиэтилена и длины цепи осуществляется варьированием условий полимеризации (давления и температуры), а также введением различных добавок (водорода, пропана, изобутана, спиртов, альдегидов, кетонов). Поскольку высокомолекулярный полиэтилен образуется только при высокой концентрации этилена, полимеризацию осуществляют при высоких давлениях, при которых плотность и концентрация этилена в 450 – 500 раз больше, чем при атмосферном давлении. Высокое давление способствует сближению реагирующих молекул и гомогенности реакционной среды. Процесс проводят в конденсированной фазе мономера в присутствии кислорода или инициаторов радикальной полимеризации.

При взаимодействии этилена с кислородом образуются пероксидные или гидропероксидные соединения этилена:

CH₂=CH₂ + O₂ ⟶ CH₂–CH₂ или CH=CH₂

…………………… O ¾ O ……… OOH

Неустойчивая пероксидная связь –О–О– под действием тепла подвергается гомолитическому разрыву с образованием би- и монорадикалов: *OCH₂ – CH₂O* и CH₂=CHO*. Свободные радикалы инициируют полимеризацию этилена. Свободные радикалы входят в состав полимера и, следовательно, расходуются в процессе полимеризации.

В процессе синтеза образуется линейный полимер, содержащий боковые ответвления (короткие и длинные) длиной в 2 – 5 атомов углерода, расположенные хаотически примерно на расстоянии 50 углеродных атомов друг о друга. Реже возможно образование макромолекул с длиной боковой цепью, сопоставимой с длиной основной цепи. На концах цепи содержатся СН₃ группы. Макромолекула полиэтилена высокого давления может содержать винильные и диеновые группы в количестве 4 – 6 на 10 000 атомов углерода.

Разветвлённость макромолекул ПЭВД ограничивает степень кристалличности 55 – 60 % .

Полиэтилен высокого давления – неполярный, аморфно – кристаллический полимер с температурой плавления 103 – 110 ⁰С. Молекулярная масса промышленных марок колеблется от 30 000 до 500 000.

Эффективность полимеризации этилена обусловлена высокой скоростью реакции, свойствами образующегося полиэтилена, а также степенью конверсии мономера за один проход. Эффективность полимеризации зависит от температуры, давления, концентрации инициатора и времени пребывания мономера в реакторе.

С повышением температуры возрастает скорость полимеризации и степень конверсии мономера, но уменьшается молекулярная масса полимера. С повышением температуры увеличивается количество двойных связей в полиэтилене и степень его разветвлённости.

При увеличении давления возрастают скорость полимеризации и степень конверсии мономера, а также молекулярная масса и плотнось полиэтилена, улучшаются физико – механические свойства продукта.

Для повышения степени конверсии этилена в зону реакции иногда вводят новую порцию инициатора, что позволяет увеличить выход продукта с единицы объёма реакционного пространства.

В промышленности для производства полиэтилена высокого давления применяются в основном два типа установок, различающихся конструкцией реактора для полимеризации этилена. Реакторы представляют собой либо трубчатые аппараты, работающие по принципу идеального вытеснения, либо вертикальные цилиндрические аппараты с перемешивающим устройством — автоклавы с мешалкой, работающие поп принципу идеального смешения.

Для получения полиэтилена с достаточно высокой молекулярной массой и плотностью полимеризацию проводят при высоких давлениях. Для этого применят толстостенные металлические трубы. Кроме того, полиэтилен имеет самую высокую теплоту полимеризации среди мономеров олефинового ряда, что требует эффективного теплоотвода.

Для обеспечения высоких скоростей процесса (и тем самым высокой производительности реактора при ограниченном объёме реакционного пространства) полимеризацию проводят при максимально допустимых температурах (200 – 300 ⁰С). Верхний температурный предел зависит от рабочего давления в реакторе и ограничен условиями взрывобезопасности (из-за возможности разложения этилена при критических температурах), заданной молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением.

Трубчатый реактор имеет ряд преимуществ по сравнению с автоклавным.

Во-первых, в трубчатом реакторе осуществляется больший теплосъём через стенку, чем в автоклаве. Конверсия этилена в полиэтилен в автоклаве ниже. В трубчатом реакторе получается продукт с более широким молекулярно-массовым распределением, что важно при производстве плёнок, кабельных покрытий и др.

Во-вторых, при полимеризации в трубчатом реакторе можно использовать в качестве инициатора дешёвый кислород, т. е. исключить подачу парафинового масла с пероксидным инициатором.

Подача различных инициаторов в разные зоны реактора позволяет варьировать свойства получаемого полиэтилена.

Поли (этен) (полиэтилен)

Ежегодно производится более 80 миллионов тонн поли (этена), часто известного как полиэтилен и полиэтилен, что делает его самым важным пластиком в мире. Это составляет более 60% производимого этилена каждый год.

Поли (этен) производится в трех основных формах: низкой плотности (LDPE) (<0,930 г / см ^-3 ) и линейной низкой плотности (LLDPE) ( примерно 0,915-0,940 г / см ^-3 ) и высокая плотность (HDPE) ( около 0.940-0,965 г / см ^-3 ).

Форма LDPE или LLDPE предпочтительна для пленочной упаковки и для электроизоляции. Из полиэтилена высокой плотности изготавливают контейнеры для бытовой химии, такие как жидкости для мытья посуды, и бочки для промышленной упаковки. Он также экструдируется как трубопровод.

Рис. 1 Использование поли (этена).

Все формы могут использоваться для литых под давлением продуктов, таких как ведра, ящики для пищевых продуктов и миски для мытья посуды (Таблица 1).

Таблица 1 Примеры использования поли (этена).

	В 2013, 2015	2018 (оценка)
Весь мир	81,8	99,6
Северная Америка 2	16,0	18,1
Европа 3	12,9	13,8
Азиатско-Тихоокеанский регион	36.6	47,5
Другое	16,3	20,2

1. Freedonia, 2014
2. США: 17,4 миллиона тонн в 2014 году. 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council
3. 14,0 миллиона тонн в 2015 году, Plastics — the Facts 2016 PlasticsEurope 2016

	LDPE	LLDPE *	HDPE *
Весь мир 4	18.7	24,1	37,5
США 5	3,2	6,3	7,9
Европа 6	8,2 7		5,8

4. Nexant и ChemVision, 2014 г.
5. Руководство по химии, 2015 г., Американский химический совет
6. Пластмассы — факты, 2016 г., PlasticsEurope, 2016 г.
7.LDPE плюс LLDPE

* Многие растения могут производить обе формы поли (этена) и в короткие сроки изменять количество производимого ими каждого типа. Оба используют катализатор Циглера (или Филлипса). Если используется чистый этен, образуется полиэтилен высокой плотности. ЛПЭНП получают, когда к этену добавляют небольшое количество другого алкена, например, бут-1-ена.

Другая форма, обсуждаемая ниже, mLLDPE, в настоящее время производится в гораздо меньших количествах.

Производство поли (этена) (полиэтилена)

Поли (этен) получают несколькими методами путем аддитивной полимеризации этена, который в основном получают крекингом этана и пропана, нафты и газойля.

В Бразилии строится новый завод по производству поли (этена) из этена, который получают из сахарного тростника с помощью биоэтанола. Иногда это называют полиэтиленом на биологической основе (полиэтилен на биологической основе).

Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

Процесс осуществляется при очень высоком давлении (1000-3000 атм) при умеренных температурах (420-570 К), что можно предсказать из уравнения реакции:

Это процесс радикальной полимеризации, и используется инициатор, например, небольшое количество кислорода и / или органический пероксид.

Этен (чистота более 99,9%) сжимается и подается в реактор вместе с инициатором. Расплавленный поли (этен) удаляют, экструдируют и разрезают на гранулы. Непрореагировавший этен перерабатывается. Средняя молекула полимера содержит 4000-40 000 атомов углерода с множеством коротких ответвлений.

Например,

Его может представлять:

На 1000 атомов углерода приходится около 20 ответвлений. Относительная молекулярная масса и разветвленность влияют на физические свойства LDPE.Ветвление влияет на степень кристалличности, которая, в свою очередь, влияет на плотность материала. ПЭНП обычно аморфный и прозрачный с кристалличностью около 50%. Ветви мешают молекулам плотно прилегать друг к другу, и поэтому он имеет низкую плотность.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

При производстве HDPE в основном используются два типа катализаторов:

• металлоорганический катализатор Циглера-Натта (соединения титана с алкилалюмином).
• неорганическое соединение, известное как катализатор типа Филлипса. Хорошо известным примером является оксид хрома (VI) на диоксиде кремния, который получают путем обжига соединения хрома (III) при – 1000 К в кислороде с последующим хранением перед использованием в атмосфере азота.

HDPE производится тремя способами. Все работают при относительно низких давлениях (10-80 атм) в присутствии катализатора Циглера-Натта или неорганического катализатора. Типичный диапазон температур составляет 350-420 К. Во всех трех процессах водород смешивается с этиленом для регулирования длины цепи полимера.

(i) Суспензионный процесс (с использованием либо CSTR (реактор с непрерывным перемешиванием), либо контура)

Катализатор Циглера-Натта в виде гранул смешивают с жидким углеводородом (например, 2-метилпропаном (изобутаном) или гексаном), который просто действует как разбавитель. Смесь водорода и этена пропускают под давлением в суспензию, и этен полимеризуется в HDPE. Реакция протекает в большом петлевом реакторе при постоянном перемешивании смеси (рис. 4). При открытии клапана продукт высвобождается, а растворитель испаряется, оставляя полимер, все еще содержащий катализатор.Водяной пар, протекая с азотом через полимер, вступает в реакцию с каталитическими центрами, нарушая их активность. Остаток катализатора, оксиды титана (IV) и алюминия, остается смешанным в незначительных количествах в полимере.

Рис. 5 Суспензионный процесс с использованием петлевого реактора. С любезного разрешения Total.

Рис. 4 Производство поли (этена) с использованием суспензионного процесса
в петлевом реакторе.

(ii) Процесс решения

Второй метод включает пропускание этена и водорода под давлением в раствор катализатора Циглера-Натта в углеводороде (алкан C ₁₀ или C ₁₂ ). Полимер получают аналогично суспензионному способу.

(iii) Газофазный процесс

Рис. 6 Газофазный процесс низкого давления.

Смесь этена и водорода пропускают через катализатор Филлипса в реакторе с неподвижным слоем (рис. 6).

Этен полимеризуется с образованием зерен HDPE, взвешенных в текущем газе, которые выходят из реактора, когда клапан открывается.

На современных заводах иногда используются два или более отдельных реактора, включенных последовательно (например, два или более реакторов с суспензионной жидкостью или два газофазных реактора), каждый из которых находится в немного разных условиях, так что свойства различных продуктов из реакторов присутствуют в полученная смесь полимеров, приводящая к широкому или бимодальному молекулярно-массовому распределению.Это обеспечивает улучшенные механические свойства, такие как жесткость и ударная вязкость.

Рис. 7 Гранулы поли (этена), которые затем используются для изготовления пленки, прессования в трубы или формования. С любезного разрешения Total.

Порошок HDPE, выходящий из любого из упомянутых выше реакторов, отделяется от разбавителя или растворителя (если используется), экструдируется и измельчается на гранулы.

Этот метод дает линейные полимерные цепи с небольшим количеством разветвлений.Молекулы поли (этена) могут располагаться ближе друг к другу. Полимерные цепи можно представить так:

Это приводит к прочным межмолекулярным связям, что делает материал более прочным, плотным и жестким, чем LDPE. Полимер непрозрачный.

Линейный поли (этен) низкой плотности (ЛПЭНП)

Поли (этен) низкой плотности имеет множество применений, но способ производства под высоким давлением, которым он производится, требует больших капитальных затрат. Однако была разработана элегантная технология, основанная как на катализаторах Циглера-Натта, так и на неорганических катализаторах, для производства линейного полиэтилена низкой плотности LLDPE, который имеет даже улучшенные свойства по сравнению с LDPE.Если выбран катализатор Циглера-Натта, можно использовать любой из трех процессов: суспензию, раствор и газовую фазу. Когда используется неорганический катализатор, используется газофазный процесс.

В сырье добавляют небольшие количества сомономера, такого как бут-1-ен или гекс-1-ен. Мономеры полимеризованы случайным образом, и вдоль линейных цепей есть небольшие ответвления, состоящие из нескольких атомов углерода.

Например, с бут-1-еном CH ₃ CH ₂ CH = CH ₂ структура полимера:

Боковые цепи известны как боковые группы или разветвления с короткой цепью.Молекулу можно представить как:

Структура по существу линейная, но из-за короткоцепочечного разветвления имеет низкую плотность. Структура дает материалу гораздо лучшую упругость, прочность на разрыв и гибкость без использования пластификаторов. Это делает линейный полиэтилен низкой плотности (этен) идеальным материалом для производства пленочных продуктов, например, используемых в упаковке.

Свойства полимера и, следовательно, его применение можно варьировать, варьируя пропорцию этена и сомономера и используя различные сомономеры.Все это можно сделать без остановки завода — огромное преимущество.

Металлоцен линейный полиэтилен низкой плотности (mLLDPE)

Рис. 8 Полиэтиленовая пленка широко используется для упаковки пищевых продуктов. С любезного разрешения BP.

Этот поли (этен), известный как mLLDPE, производится с помощью нового семейства катализаторов — металлоценов.Другое название этого семейства — односайтовый катализатор . Преимущество состоит в том, что mLLDPE намного более гомогенный с точки зрения молекулярной структуры, чем классический LLDPE, полученный с помощью катализаторов Циглера-Натта. Каждый катализатор представляет собой катализатор с одним центром полимеризации, который дает одну и ту же цепь PE. Химики сравнили структуру металлоценов со структурой сэндвича. Между слоями органических соединений есть переходный металл (часто цирконий или титан).

Катализаторы даже более специфичны, чем оригинальный катализатор Циглера-Натта, и можно контролировать молекулярную массу полимера, а также его конфигурацию.Обычно используются процессы навозной жижи или раствора.

Поли (этен), полученный с использованием металлоцена, можно использовать в виде очень тонкой пленки, которая имеет превосходные оптические свойства и герметизирующие свойства, что делает их очень эффективными для упаковки пищевых продуктов. Настоящим плюсом металлоценовых катализаторов являются улучшенные механические свойства пленок, изготовленных из mLLDPE.

Сополимеры

Этен образует сополимеры с пропеном, которые обладают очень полезными свойствами.

Дата последнего изменения: 27 апреля 2017 г.

,

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

Транскрипция

1 ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА

2 ПУТИ К ПОЛИЭТИЛЕНУ

3 1. Из природного газа, метана, парциального окисления, ацетилена, природного газа, разделения природного газа, парового крекинга этана / пропана, полимеризации этилена, полимеризации этилена, полиэтилена, пропилена, побочных продуктов конденсации паров бутадиена (сжиженного нефтяного газа или C4). Крекинг этилен-пропилен-бутадиена

4 2.От нафты Топливный газ Полимеризация этилена Полиэтилен Нафта Паровой крекинг Извлечение бутана и дегидрирование Пропиленбутадиен C4 s для производства сжиженного нефтяного нефтяного топлива

5 Пути к ПЭ Новые тенденции 1. MTO (метанол в олефины) 2. Био-нефтехимия (дегидратация этанола)

6 РЕАКЦИЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНА И МЕТОДЫ

7 Реакции полимеризации ПЭ Полимеризация Реакция, в которой полимерная цепь образуется путем объединения большого количества маленьких молекул, называемых мономерами.Этапы реакции полимеризации: 1. Инициирование Уловка для запуска реакции заключается в использовании катализатора, инициатора или промотора.

8 Реакции полимеризации PE (продолжение) 2. Распространение / рост Новый радикал, образованный на первом этапе, реагирует с другой молекулой мономера, давая новый радикал большего размера. Этот рост цепи продолжается до тех пор, пока распространение не прекратится. 3. Механизм завершения для остановки распространения — Распространение — Рекомбинация — Передача цепи

9 Методы полимеризации PE Путь к PE делится на две категории: 1.Полимеризация под высоким давлением дает LDPE Рабочее давление от 1000 до 3000 бар изб. Рабочая температура от 80 до 300 ° C Автоклав или трубчатый реактор Катализаторы свободных радикалов с использованием инициаторов (пероксидов) Сжатие этилена до давления реакции через несколько ступеней сжатия с промежуточным охлаждением является основным этапом ,

10 Методы полимеризации полиэтилена (продолжение) 2. Полимеризация при низком давлении производит LLDPE и HDPE. Использует сомономер (бутен-1, гексен-1 или октен-1). Рабочее давление от 10 до 80 бар изб. Рабочая температура от 70 до 300. Могут использоваться катализаторы типа C 3. Циглер / Натта оксид Cr / Mo Металлоцен

11 Методы полимеризации ПЭ (продолжение) 2.Полимеризация при низком давлении (продолжение) Для полимеризации ПЭ при низком давлении разработаны ТРИ различных процесса I. Процесс растворения Как катализатор, так и полученный полимер остаются растворенными в растворителе, который необходимо удалить, чтобы выделить полимер. Катализатор. Реакция полимеризации в растворителе и этилене протекает в реакторе с непрерывным перемешиванием. Полимер

12 Методы полимеризации ПЭ (продолжение) 2. Полимеризация при низком давлении (продолжение) II.Суспензионный процесс Катализатор и полимер, образующиеся во время производства, остаются в жидкой среде во взвешенном состоянии, но никогда не растворяются. Реакция полимеризации протекает в CSTR или трубчатом реакторе.

13 Методы полимеризации ПЭ (продолжение) 2. Полимеризация при низком давлении (продолжение) III. Газофазный процесс Растворитель не используется. Мономер этилена и катализатор на носителе вдувают в реактор. Реакция полимеризации протекает в реакторе с псевдоожиженным слоем. Полимерный катализатор Этилен

14 Методы полимеризации ПЭ (продолжение) Региональные различия / сходства в типах процесса, используемого для производства линейного полиэтилена

15 ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ПЭ ТИПОВАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА

16 Очистка сомономера Рекуперация и охлаждение рециркулирующего газа Компрессор рециркуляционного газа h3 Очистка водорода (если применимо) Этилен Очистка этилена и сжатие Полимеризация Рециркуляция газа и извлечение продукта Дегазация катализатора (-ов) Секция извлечения растворителя (если применимо) Удаление и кондиционирование (сушка) полимера Бункеры для хранения, упаковка в мешки и паллетирование Добавки Экструзия Гранулирование

17 ПОЛИЭТИЛЕН, МАРКИ И СВОЙСТВА

18 PE представляет собой термопластичный полимер, который можно плавить до жидкости и повторно формовать при повторном использовании. переходит в твердое состояние.Полиэтилен является наиболее широко используемым пластиком, его ежегодное производство во всем мире составляет около 150 миллионов метрических тонн (2013 г.). ПЭ химически синтезируется из молекул, содержащих длинные цепи мономера этилена.

19 Важнейшие свойства марок полиэтилена HDPE LLDPE LDPE Плотность, г / см³ Кристалличность,% Температура плавления. C Предел текучести, МПа Диапазон индекса расплава (г / 10 мин)

20 Наиболее важные свойства марок полиэтилена (продолжение) Индекс расплава

21 БИМОДАЛЬНЫЙ HDPE Существует два типа HDPE в зависимости от распределения молекулярной массы 1.Низкая молекулярная масса (LMW) 2. Высокая молекулярная масса (HMW) Оба они называются UNIMODAL HDPE, что связано с наличием уникальной моды для каждого реактора. БИМОДАЛЬНЫЙ — это комбинация LMW и HMW в одном реакторе. Почему БИМОДАЛЬНЫЙ HDPE? Легкие контейнеры при сохранении хорошей ударопрочности.

22 УНИМОДАЛЬНЫЙ HDPE

23 БИМОДАЛЬНЫЙ HDPE (продолжение)

24 ТЕХНИКИ ДЛЯ КОНЕЧНОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

25 Методы обработки конечным пользователем Экструзия

26 Методы обработки конечным пользователем (продолжение) Экструзия листа 6 Техника термоформования 9000 (продолжение г) Выдувная пленка

28 Технологии обработки конечным пользователем (продолжение г) Выдувное формование

29 ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИЭТИЛЕНА

30 ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА ЛПЭНП Мешки для тяжелых условий эксплуатации Крышки Ведра и контейнеры Эластичные пленки

31 Полиэтилен полиэтилена Бутылки с моющим средством Природный газ и Водопроводные трубы Контейнеры для хранения пищевых продуктов Пробки для бутылок

32 ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА LDPE Пластиковые пакеты Раздаточные бутылки Пленочные основы Изоляция кабелей Контейнеры общего назначения

33 АНАЛИЗ РЫНКА ПОЛИЭТИЛЕНА

34 Анализ мирового спроса на полиэтилен 35

9000 Анализ мирового спроса5 1.Темпы роста глобального спроса Ожидается, что в прогнозируемый период (2025 г.) общий рост ЛПЭНП будет увеличиваться примерно на 5,3 процента в год. Бутен-1 является традиционным сомономером для товарных применений из-за его относительно низкой стоимости. Гексен-1 и октен-1 для более требовательных приложений.

36 Анализ рынка ЛПЭНП (продолжение) 2. Мировой спрос (2013 г.) 24,5 миллиона тонн

37 Анализ рынка ЛПЭНП (продолжение) 3.Глобальное предложение и спрос

38 Анализ рынка ЛПЭНП в Египте (продолжение) 2. Местный спрос (2013 г.) Спрос на бутен-1 КТА Гексен-1 составляет 13,2 тыс. Тонн в год

39 Анализ рынка ЛПЭНП в Египте (продолжение) 3. Местное предложение и Спрос (бутен-1)

40 Анализ рынка ПНД 1. Глобальные темпы роста 4,4% ежегодно 2. Мировой спрос (2013 г.) 40,3 млн. Тонн

41 Анализ рынка ПНД (продолжение) 3.Глобальное предложение и спрос

42 Анализ рынка ПВД 1. Глобальные темпы роста 2,6% в год 2. Мировой спрос (2013) 20 миллионов тонн

43 Анализ рынка ПВД (продолжение) 3. Рост местного потребления 140 Потребление Потребление в КТА

КТА 44 ЦЕНОВАЯ ОСНОВА ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА Основными движущими силами цены являются сочетание производственных затрат и баланса спроса и предложения Факторы, влияющие на цену: 1.Цены в других регионах 2. Отношение к другим нефтехимическим продуктам 3. Рентабельность процессов добычи и переработки

45 Марки полиэтилена История цен

46 ПОЛИЭТИЛЕН И ХАРАКТЕРИСТИКИ

47 ЛИЦЕНЗИАТОРЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (LDPE)

Полимеры высокого давления 48 ExxonMobil (автоклав, трубчатый) SABIC (трубчатый) Lyondell Basell (Lupotech T) (трубчатый) Lyondell Basell (Lupotech A) (автоклав) Polineri Europa (автоклав, трубчатый) Mitsubishi (автоклав) Simon Exxon Mobil (автоклав)

49 ( Трубчатый)

50 Exxon Mobil (автоклав)

51 Exxon Mobil (трубчатый / автоклавный) Характеристики Трубчатые реакторы работают при давлении до 3000 бар, где автоклавный реактор работает ниже 2000 бар.Диапазон MI: Диапазон плотности: Коэффициент уменьшения реактора: 50% Короткое время пребывания. Переработка реактора до 40% Технологическая и механическая конструкция до 400 тыс. Т / год Возможность перехода от гомополимеров к сополимерам. Продукт трубчатого процесса обычно имеет более высокий молекулярный вес и больше короткоцепочечных ответвлений, чем ПВД, полученный в автоклавном процессе. Производство гомополимеров ПЭНП и сополимеров этиленвинилацетата (ЭВА).

52 ЛИЦЕНЗИАРЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (HDPE и LLDPE)

53 Лицензиары полимеризации низкого давления 1.Процессы суспендирования Циглера (HDPE) Lyondell Basell (Hostalen) Mitsui Chemicals (процесс CX) Nippon Equistar 2. Процессы суспензионного цикла (HDPE и поворотный LLDPE / HDPE) Chevron Phillips Borealis (BORSTAR) (цикл суспензии и газовая фаза последовательно) INEOS Technologies ( Innovene S)

54 Лицензиары полимеризации при низком давлении (продолжение) 3. Процессы газовой фазы (HDPE и вращающийся LLDPE / HDPE) Univation (UNIPOL PE Process, PRODIGY Bimodal) и UNIPOL unimodal swing process Lyondell Basell (Spherilene), bimodal swing Унимодальный процесс поворота Lyondell Basell (Lupotech G) HDPE / MDPE INEOS INNOVEN G 4.Технологические процессы в растворе (LLDPE) DOW Chemical (DOWLEX) DSM / Stamicarbon (COMPACT) NOVA Chemicals (SCLAIRTECH) (Advanced SCLAIRTECH)

55 Lyondell Basell Ziegler Slurry Process (HDPE)

56 Lyondell Basell Ziegler Slurry Process ZS509 Давление от 5 до 10 атм. Температура от 75 до 90 ° C. В качестве сополимера используется БУТЕН-1. Время пребывания составляет от 0,7 до 2,5 часов на реактор. Гексан используется в качестве разбавителя

57 Chevron Phillips (Slurry Loop Process)

58 Chevron Phillips (процесс с замкнутым контуром) Характеристики Два различных катализатора: 1.Катализатор на основе хрома — MI от 0,2 до 5 2. Металлоорганические — MI от 1 до 100 Изобутен (углеводород), используемый в качестве разбавителя. Используемый сомономер представляет собой только гексан-1. Диапазон плотности: коэффициент изменения в реакторе: 50% — Короткое время пребывания: превращение этилена за один проход в реакторе. превышает 96%. Эффективный отвод тепла. Водород используется для контроля молекулярной массы. Реактор состоит из непрерывного контура с 4, 6, 8, 10 или 12 ветвями с осевым насосом. Производительность легко расширяется за счет увеличения длины реактора. Одноконтурный реактор имеет производительность до 400 тыс. Тонн в год.

59 Шламовые технологические продукты. ИНДЕКС ПЛОТНОСТИ РАСПЛАВА (Г / 10 МИН) ВЫДУВКА ПЛЕНКА КАБЕЛЬ ВЫДУВКА ФОРМОВКА ИНЖЕКЦИОННАЯ ФОРМОВКА РОТО-ФОРМОВКА ПЛЕНКА ТРУБА

60 Univation (UNIPOL) Газовый компрессор цикла газовой фазы Охладитель сырья Продукт Нагнетательный бак

61 Univation (UNIPOL типа) Характеристики газовой фазы катализатора семейства 1.Бимодальный HDPE (PRODIGY BMC), состоящий из двух компонентов катализатора, один для низкого Mwt, а другой для высокого Mwt (усовершенствованный катализатор) 2. Ziegler-Natta для узкого MWD HDPE и LLDPE 3. На основе хрома для среднего и широкого MWD HDPE и LLDPE Используемый сомономер: Бутан-1 / гексен-1 Диапазон значений MI: Диапазон плотности: Диапазон свойств продуктов, как указано выше, недоступен для конкурирующих других процессов Коэффициент отклонения в реакторе: 50%

62 Univation (UNIPOL) Gas Фазовые характеристики (продолжение d) Производит самый широкий спектр (LLDPE), (MDPE) и (HDPE) с использованием традиционных, металлоценовых и новых бимодальных каталитических систем с унимодальным или бимодальным молекулярно-массовым распределением (MWD) с использованием одного, низкого давления, газофазный реактор.Возможность производить самую широкую и универсальную линейку продуктов. Не используются разбавители или растворители, отсутствуют водные отходы для обработки. Мало оборудования. Процесс UNIVATION является совместным предприятием DOW chemical и Exxon Mobil Union Carbide — нынешнего дочернего предприятия Dow chemical

63 Продукты газовой фазы Шланг ПЛОТНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДЕКС РАСПЛАВА (Г / 10 МИН) ВЫДУВКА ПЛЕНКА КАБЕЛЬ ВЫДВИЖЕНИЕ ВПРЫСКА ФОРМОВАНИЕ РОТОФОРМ ЭКСТРУЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ТРУБА ИЗ ПЛЕНКИ

64 DOW Chemical Solution Process (LLDPE)

65 ЛПЭНП) Характеристики Используемый сомономер: октен-1 / бутен-1 Диапазон значений MI: Диапазон плотности: Коэффициент отклонения в реакторе: 50% Распределение молекулярной массы и способность производить бимодальные смолы.Превращение этилена более 90% за проход. Технология DOWLEX недоступна для лицензирования третьей стороной, но доступна через совместные предприятия.

66 Решения Технологические продукты Сланец ПЛОТНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДЕКС РАСПЛАВА (Г / 10 МИН) ВЫДВИЖНАЯ ПЛЕНКА КАБЕЛЬ ВЫДУВКА ФОРМОВАЯ ИНЖЕКЦИЯ ФОРМ ЭКСТРУЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ РОТО-ФОРМОВАЯ ПЛЕНКА

67 Лицензиары полимеризации при низком давлении (продолжение) Линейное распределение мощности по полиэтилену 9000 по лицензии

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЛИЦЕНЗИИ

69 Критерии отбора лицензии на технологию подразделяются на следующие категории: — Лицензирование Коммерческий опыт Инвестиционные затраты Стоимость производства Потребление коммунальных услуг

70 Критерии технической оценки Опыт 1.Общий список опыта производства аналогичных заводов по производству полиэтилена 2. Перечень опыта производства полиэтилена 3. Опыт на Ближнем Востоке 4. Опыт работы на египетском рынке

71 Критерии технической оценки (продолжение) Процесс 1. Продолжительность кампании 2. Продолжительность изменений более 3 Ожидаемое количество несоответствующего качества 4. Используемый сомономер 5. Продукт в тоннажах 6. Количество сортов на одно применение 7. Коэффициент регулирования 8. Время запуска (подача согласно спецификации) 9. Нет использованных катализаторов 10.Количество поставщиков катализаторов 11. Частота удаления накипи из реактора 12. Общий коэффициент конверсии

72 Критерии коммерческой оценки 1. Стоимость Лицензионный сбор Базовое проектирование: Подготовка ITB для EPC Обзор основных документов 2. Техническая поддержка 3. Условия платежей 4. Совокупная ответственность 5. График работы 6. Этилен, сомономер, катализатор, химикаты, пеллетирующие добавки с переменной стоимостью Коммунальные услуги (охлаждающая вода, электроэнергия, пар и т. д.)

73 SIDPEC 225 KTA PE PLANT

74 SIDPEC Общий материальный баланс 10 тыс. Т / год Этилен-бутен-1 10 тыс. Т / год Избыток бутена-1 468 тыс. Т / год Завод этилена C 2 / C 3 300 тыс. Т / ч Завод этилен-полиэтилена в КТА 225 тыс. Т / год 4 тыс. Т / год Бутен KTA PE 50 тыс. Т / год СНГ 60 тыс. ETHYDCO 400 тыс. Т / год ПЭ ЗАВОД

76 ETHYDCO Общий M Весовой баланс 18 тыс. т / год Бутен-1 22 тыс. т / г Гексен КТА C 2 / C 3 Завод этилена 460 тыс. т / год 460 тыс. т / год Завод этиленового полиэтилена 400 тыс. т / год 400 тыс. т / год PE H 2 20 тыс. т / год Бутадиен

77 ETHYDCO 400 тыс. т / год Завод ПЭ Гексен бутен Хранение и очистка сомономера Цепи восстановления Присадки к смолам Цепи катализатора Суспензия / система катализатора BMC (подготовка катализатора) Цепи реакции и система выгрузки продукта Цепи дегазации смолы Цепи гранулирования смолы Сжатие и очистка этилена Получение и очистка N2 Сжатие и очистка h3 Компрессия и наливная загрузка

78 Этиленовый завод SIDCOPEC ETH Производительность 300 тыс. Тонн в год Этилен 460 тыс. Тонн в год Лицензия на этилен для полимеров ABB Lummus Technology Подрядчик по технологиям ABB Lummus TOYO Engineering TOYO Engineering Побочные продукты высокой чистоты H 2 LPG Пиролиз Бензин Основные технологические участки Блок удаления кислых газов (CO 2 и H 2 S) Пиролиз и резкое охлаждение Компрессия , удаление кислых газов Установки вентиляции, сушки и удаления ртути Холодная камера и фракционирование Установка сжиженного нефтяного газа Пиролизный бензин высокой чистоты H 2 Бутадиен Установка удаления кислых газов (CO 2 и H 2 S) Пиролиз и гашение Компрессия, удаление кислого газа, осушка и удаление ртути Холодная камера и фракционирование Установка экстракции бутадиена

79 Завод ПЭ Производительность SIDPEC ETHYDCO 225 тыс. Тонн в год ПЭ 400 тыс. Тонн в год ПЭ Лицензия Газофазный процесс BP Innovene Газофазный процесс Unipol EPC Подрядчик Samsung Корея TOYO Engineering Catalyst Условия эксплуатации Cr катализатор Катализатор Циглера 28 бар изб. C Катализатор Циглера Cr катализатор Бимодальный катализатор 23 бар изб. C Сомономер Бутен-1 Бутен-1 Гексен-1 Растворитель Перечень продукта Да, стадия предварительной полимеризации N-гексан HDPE LLDPE Нет HDPE Бимодальный HDPE LLDPE

80 PE Завод SIDPEC ETHYDCO Основные участки процесса Подготовка катализатора Блок очистки сырья Растворитель Установка регенерации Установка предварительной полимеризации Установка полимеризации и дегазации Добавки a nd Блок гранулирования Хранение и упаковка пеллет Блок подготовки катализатора Блок очистки сырья Блок полимеризации и дегазации Блок добавок и пеллетов Хранение и упаковка пеллет

81 СПАСИБО

.

Производство, свойства и использование учебного пособия по химии полиэтилена

Имущество	Полиэтилен низкой плотности (LDPE)	Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Точка плавления	~ 115 o C	~ 135 o C
Кристалличность	низкая кристалличность (50-60% кристалличности) Основная цепь содержит множество боковых цепей из 2-4 атомов углерода, что приводит к нерегулярной упаковке и низкой кристалличности (аморфность)	высококристаллический (> 90% кристаллический) содержит менее 1 боковой цепи на 200 атомов углерода в основной цепи, что приводит к длинным линейным цепям, что приводит к регулярной упаковке и высокой кристалличности
Гибкость	более гибкий, чем полиэтилен высокой плотности из-за более низкой кристалличности	более жесткий, чем ПЭНП из-за более высокой кристалличности
Прочность	не такой прочный, как HDPE из-за неправильной упаковки полимерных цепей	прочный за счет регулярной упаковки полимерных цепей
Термостойкость	сохраняет прочность и гибкость в широком диапазоне температур, но плотность резко падает выше комнатной температуры.	полезен свыше 100 o C
Прозрачность	хорошая прозрачность, поскольку он более аморфный (имеет некристаллические участки), чем HDPE	менее прозрачен, чем LDPE, потому что он более кристаллический
Плотность	0,91-0,94 г / см 3 более низкая плотность, чем у HDPE	0.95-0,97 г / см 3 более высокая плотность, чем у LDPE
Химические свойства	химически инертный Нерастворитель при комнатной температуре в большинстве растворителей. Хорошая стойкость к кислотам и щелочам. Воздействие света и кислорода приводит к потере прочности и сопротивлению разрыву.	химически инертный
Принципиальная схема
Использует	сэндвич-пакеты, пищевая пленка, автомобильные чехлы, отжимные бутылки, вкладыши для резервуаров и водоемов, влагозащиты в строительстве	пакеты для замораживания, водопроводные трубы, изоляция проводов и кабелей, экструзионное покрытие

.

Оборудование для производства полиэтилена — Купить оборудование для производства полиэтилена, оборудование для производства полиэтилена, оборудование для производства полиэтилена Продукт на Alibaba.com

Оборудование для производства полиэтилена

Применение оборудования для производства полиэтилена

В основных запасных частях используется известный зарубежный продукт.

Производительность технологической линии является передовой в отечественной отрасли.

Система управления Интеллектуальное ПИД-регулирование Простое управление

Удобство и прямой обзор

Экструзионная система Пластификация скважин Высокая производительность

Система передачи Вертикальная передающая структура Компактная конструкция

Высокая эффективность Два шкафа в один передать

Основные технические данные оборудования для производства полиэтилена

0

92/188

0 1-35

Тип	Диаметр винта (мм)	Винт отвод	Отвод	Ролик винтовой (мм)	Эффективность Рабочий Длина (мм)	Мощность 90 005 главного двигателя (кВт)	Линии по производству ПВХ труб Powe r нагрева машина (кВт)
SJSZ51					2	Противовращение	1-35	1070	22	13
SJSZ55	55/1 900 2 900	55/1 900	1-35	1210	27		15
SJSZ65	65/132	2			1430		37	22
SJSZ80	80/156 9 0005	2	1-35	1800	55		32
SHSZ92	92/188	2500	90	60

900w45

900w45

Стиль	Производство производительность (кг / ч) Высота машины по центру (мм)	Нетто Вес (кг)	Размер (мм)	Вакуумный насос
9005	SJSZ51 9000 -150	1100	2700	3000x1050x2200	9026 4 Мощность двигателя	Ultimate вакуум
SJSZ55	80-180		3000	3770x850x2056
SJSZ65	80-250		4000	4235x1520x2450	2.2	4000
SJSZ80	160-320		5000	4850x1550x2500	000 2.2 5 2.2 5 200-800	7000	6700x150x2820	4	4000

сопутствующие продукты оборудования для производства полиэтилена

оборудование для производства полиэтилена

поставщики оборудования для производства полиэтилена

пакетная загрузка оборудования для производства полиэтилена

По всем вопросам, касающимся оборудования для производства полиэтилена, не стесняйтесь обращаться к нам, мы рекомендуем вам правильный продукт в соответствии с вашими требованиями практики!

,