Полиэтилен үйлдвэрлэх арга. Өндөр нам даралтын полиэтилен үйлдвэрлэх технологи
Шинжлэх ухааны түүхэнд зарим нээлтүүд санамсаргүй тохиолдсон бөгөөд өнөөдөр эрэлт хэрэгцээтэй байгаа материалууд нь ихэвчлэн зарим туршилтын үр дүн байв. Санамсаргүй байдлаар даавуунд зориулсан анилин будгийг олж илрүүлсэн бөгөөд энэ нь эдийн засаг, техникийн дэвшлийг авчирсан юм. хөнгөн үйлдвэр. Үүнтэй төстэй түүх полиэтилентэй холбоотой байв.
Материалын нээлт
Полиэтилен үйлдвэрлэх анхны тохиолдол 1898 онд гарсан. Герман гаралтай химич Ханс фон Печманн диамезотаныг халааж байхдаа туршилтын хоолойн ёроолд хачирхалтай тунадас байгааг олж мэдэв. Энэ материал нь нэлээд нягт байсан бөгөөд эрдэмтдийн хамтрагчид үүнийг полиметиллин гэж нэрлэдэг байв. Энэ бүлэг эрдэмтэд санамсаргүй байдлаас хэтрээгүй, үр дүн нь бараг мартагдсан, хэн ч сонирхсонгүй. Гэсэн хэдий ч энэ санаа агаарт өлгөөтэй байсан тул прагматик хандлагыг шаарддаг. Тиймээс гуч гаруй жилийн дараа полиэтилен нь бүтэлгүйтсэн туршилтын санамсаргүй бүтээгдэхүүн болохыг дахин нээсэн юм.
Англичууд байлдан дагуулж, ялна
Орчин үеийн материал полиэтилен Английн Imperial Chemical Industries компанийн лабораторид төрсөн. Э.Фоссет, Р.Гибсон нар өндөр ба хийнүүдийг хамарсан туршилт хийсэн бага даралттуршилт хийсэн тоног төхөөрөмжийн нэг хэсэг нь үл мэдэгдэх лав бодисоор хучигдсан байсныг анзаарчээ. Сонирхсон гаж нөлөө, тэд бодисыг олж авах гэж хэд хэдэн оролдлого хийсэн боловч амжилтанд хүрээгүй.
Тус компанийн ажилтан М.Перрин хоёр жилийн дараа полимерийг нэгтгэж чаджээ. Үүний үндэс болсон технологийг тэр бүтээсэн хүн юм аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлполиэтилен. Дараа нь материалын шинж чанар, чанарыг зөвхөн янз бүрийн катализаторын тусламжтайгаар өөрчилсөн. 1938 онд полиэтиленийг бөөнөөр нь үйлдвэрлэж эхэлсэн бөгөөд 1936 онд патентжуулсан.
Түүхий эд
Полиэтилен бол хатуу полимер юм цагаан. Ангид харьяалагддаг органик нэгдлүүд. Полиэтиленийг юугаар хийдэг вэ? Үүнийг үйлдвэрлэх түүхий эд нь этилен хий юм. Хий нь өндөр ба нам даралтын үед полимержиж, улмаар цаашид ашиглах түүхий эдийн мөхлөгүүд үүсдэг. Зарим технологийн процессын хувьд полиэтиленийг нунтаг хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг.
Үндсэн төрлүүд
Өнөөдөр полимерийг LDPE ба PNP гэсэн хоёр үндсэн ангиллаар үйлдвэрлэдэг. Дунд зэргийн даралтаар үйлдвэрлэсэн материал нь харьцангуй шинэ бүтээл боловч ирээдүйд шинж чанар сайжирч, хэрэглээний өргөн хүрээний улмаас үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний тоо хэмжээ өссөөр байх болно.
Арилжааны зориулалтаар үйлдвэрлэсэн дараах төрлүүдматериал (ангиуд):
- Бага нягтрал эсвэл өөр нэр - өндөр даралт(LDPE, LDPE).
- Өндөр нягтралтай, эсвэл бага даралттай (LDPE, PNP).
- Шугаман полиэтилен, эсвэл дунд даралтын полиэтилен.
Мөн өөр төрлийн полиэтилен байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр өөрийн шинж чанар, хэрэглээний хамрах хүрээтэй байдаг. Үйлдвэрлэлийн явцад мөхлөгт полимерт янз бүрийн будагч бодис нэмдэг бөгөөд энэ нь хар полиэтилен, улаан эсвэл бусад өнгө авах боломжтой болгодог.
PVD
Химийн үйлдвэр нь полиэтилен үйлдвэрлэхэд оролцдог. Этилений хий нь гол элемент (полиэтиленийг үйлдвэрлэдэг) боловч материалыг олж авахад шаардлагатай цорын ганц зүйл биш юм.
- Халаалтын температур 120 ° C хүртэл байна.
- 4 МПа хүртэл даралтын горим.
- Үйл явцын өдөөгч нь катализатор (Зиглер-Натта, титан хлоридын органомелалийн нэгдэлтэй холимог) юм.
Уг процесс нь үйрмэг хэлбэрийн полиэтилен тунадас дагалддаг бөгөөд дараа нь уусмалаас салгах үйл явц, дараа нь мөхлөгт ордог.
Энэ төрлийн полиэтилен нь өндөр нягтрал, халуунд тэсвэртэй, урагдах шинж чанартай байдаг. Хэрэглээний хамрах хүрээ нь янз бүрийн төрлийн савлагааны хальс, түүний дотор халуун материал/бүтээгдэхүүнийг савлахад зориулагдсан. Энэ төрлийн полимерийн мөхлөгт түүхий эдээс том оврын машинд зориулсан эд ангиудыг цутгамал, тусгаарлагч материал, өндөр бат бэх хоолой, өргөн хэрэглээний бараа гэх мэтээр хийдэг.
Бага даралтын полиэтилен
ENP үйлдвэрлэх гурван арга байдаг. Ихэнх аж ахуйн нэгжүүд "суспензийн полимержих" аргыг ашигладаг. ENP үйлдвэрлэх үйл явц нь суспензийн оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд процессыг эхлүүлэхийн тулд катализатор шаардлагатай байдаг.
Үйлдвэрлэлийн хоёр дахь хамгийн түгээмэл арга бол температур ба катализаторын оролцооны нөлөөн дор уусмалын полимержилт юм. Полимержих явцад катализатор урвалд орж, эцсийн полимер нь зарим чанараа алддаг тул энэ арга нь тийм ч үр дүнтэй биш юм.
Полиэтилен полимер үйлдвэрлэх хамгийн сүүлийн арга бол хийн фазын полимержилт юм. Уг процесс нь тархалтын нөлөөн дор түүхий эдийн хийн фазуудыг холих замаар явагддаг. Эцсийн полимерийг гетероген бүтэцболон нягтрал нь эцсийн бүтээгдэхүүний чанарт нөлөөлдөг.
Үйлдвэрлэл дараахь горимд явагдана.
- Температурыг 120 ° C-аас 150 ° C-ийн хооронд хадгална.
- Даралт нь 2 МПа-аас хэтрэхгүй байх ёстой.
- Полимержих процессын катализаторууд (Зиглер-Натта, титан хлоридын органомелалийн нэгдэлтэй холимог).
Энэхүү үйлдвэрлэлийн аргын материал нь хатуулаг, өндөр нягтрал, бага уян хатан чанараар тодорхойлогддог. Тиймээс түүний хэрэглээний хүрээ нь аж үйлдвэр юм. Техникийн полиэтиленийг хүч чадлын шинж чанар бүхий том хэмжээтэй сав үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Барилгын салбарт эрэлт хэрэгцээтэй, химийн үйлдвэр, өргөн хэрэглээний бараа бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд бараг ашигладаггүй.
Үл хөдлөх хөрөнгө
Полиэтилен нь ус, олон төрлийн уусгагчид тэсвэртэй, давстай урвалд ордоггүй. Шатаах үед парафины үнэр ялгарч, цэнхэр туяа ажиглагдаж, гал нь сул байна. Хордлогын үед задрал үүсдэг азотын хүчил, хийн буюу шингэн төлөвт хлор ба фтор. Агаарт үүсдэг хөгшрөлтийн үед молекулуудын гинжин хэлхээний хооронд материалд хөндлөн холбоосууд үүсдэг бөгөөд энэ нь материалыг хэврэг, сүйрдэг.
Хэрэглэгчийн чанар
Полиэтилен бол өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлд танил болсон өвөрмөц материал юм. Жирийн хэрэглэгч үүнээс өдөрт хэдэн зүйлтэй тааралддагийг тодорхойлох боломжгүй юм. Полимерийн дэлхийн үйлдвэрлэлд полиэтилен нь зах зээлийн хамгийн том хувийг эзэлдэг - нийт бүтээгдэхүүний 31%.
Полиэтиленийг юугаар хийсэн, үйлдвэрлэлийн технологиос хамааран түүний чанарыг тодорхойлдог. Энэ материал нь заримдаа эсрэг заалтуудыг нэгтгэдэг: уян хатан байдал ба хүч чадал, уян хатан чанар ба хатуулаг, хүчтэй суналт ба урагдах эсэргүүцэл, түрэмгий орчин, биологийн хүчин зүйлүүдэд тэсвэртэй. Өдөр тутмын амьдралдаа бид янз бүрийн нягтралтай уут, нэг удаагийн аяга таваг, хуванцар таглаа, гэр ахуйн хэрэгслийн эд анги, бусад зүйлийг ашигладаг.
Ашиглалтын талбарууд
Полиэтилен бүтээгдэхүүний хэрэглээ нь ямар ч хязгаарлалтгүй, ямар ч үйлдвэр эсвэл хүний үйл ажиллагааЭнэ материалыг дагалдуулсан:
- Полимер нь баглаа боодлын материал үйлдвэрлэхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Хэрэглээний энэ хэсэг нь үйлдвэрлэсэн бүх түүхий эдийн 35 орчим хувийг эзэлдэг. Энэ хэрэглээ нь түүний шороо зэвүүн шинж чанар, үүсэх орчин байхгүй гэдгээрээ зөвтгөгддөг. мөөгөнцрийн халдварбичил биетний амин чухал үйл ажиллагаа. Амжилттай олдворуудын нэг бол полиэтилен ханцуйвч юм өргөн хэрэглээ. Уртыг өөрийн үзэмжээр өөрчилснөөр хэрэглэгч зөвхөн багцын өргөнөөр хязгаарлагддаг.
- Полиэтилен нь юунаас бүтсэнийг санахад энэ нь яагаад хамгийн сайн тусгаарлагч материалын нэг болж өргөн тархсан нь тодорхой болно. Энэ чиглэлээр эрэлт хэрэгцээтэй байгаа шинж чанаруудын нэг нь цахилгаан дамжуулах чадваргүй байдал юм. Түүний ус зэвүүн шинж чанар нь орлуулшгүй бөгөөд ус үл нэвтрэх материал үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.
- Уусгагч болох усны хор хөнөөлийн хүчийг эсэргүүцэх нь дотоодын болон үйлдвэрлэлийн хэрэглэгчдэд зориулсан полиэтилен хоолой үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
- Барилгын салбарт полиэтиленийн дуу чимээ тусгаарлагч чанар, түүний бага дулаан дамжуулалтыг ашигладаг. Эдгээр шинж чанарууд нь орон сууцны болон үйлдвэрлэлийн байгууламжийн дулаалгад суурилсан материал үйлдвэрлэхэд ашигтай байсан. Техникийн полиэтиленийг дулааны зам, механик инженерчлэл гэх мэт дулаалгад ашигладаг.
- Материал нь химийн үйлдвэрлэлийн түрэмгий орчинд тэсвэртэй биш юм полиэтилен хоолойг лаборатори, химийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.
- Анагаах ухаанд полиэтилен нь боолт, хиймэл мөчний хэлбэрээр ашигтай байдаг, үүнийг шүдний эмчилгээнд ашигладаг.
Боловсруулах аргууд
Мөхлөгт түүхий эдийг хэрхэн боловсруулж байгаагаас хамааран ямар төрлийн полиэтилен авах вэ гэдгээс хамаарна. Нийтлэг аргууд:
- Экструзи (шахмал). Энэ нь сав баглаа боодол болон бусад төрлийн хальс, барилгын болон өнгөлгөөний хуудас материал, кабель үйлдвэрлэл, полиэтилен ханцуй болон бусад бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.
- Цутгах арга. Сав баглаа боодлын материал, хайрцаг гэх мэтийг хийхэд голчлон ашигладаг.
- Шахмал үлээлгэх хэлбэр, эргэлтэт . Энэ аргыг ашиглан эзэлхүүний сав, том сав, савыг олж авдаг.
- Арматур. Тодорхой технологийг ашиглан арматурын элементүүдийг (металл) үүссэн полиэтилен массад байрлуулсан бөгөөд энэ нь олж авах боломжтой болгодог. барилгын материалхүч чадлыг нэмэгдүүлсэн боловч бага зардлаар.
Полиэтиленийг үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс гадна юу хийдэг вэ? Бэлэн материалын шинж чанар, чанарыг өөрчилдөг процессын катализатор болон нэмэлтүүд шаардлагатай.
Дахин боловсруулах
Полиэтиленийн бат бөх чанар нь өргөн хэрэглээний бүтээгдэхүүн болох давуу тал, байгаль орчныг бохирдуулагч гол хүчин зүйлүүдийн нэг болох сул тал юм. Өнөөдөр хог хаягдлыг боловсруулах - дахин боловсруулах нь чухал болж байна. Бүх төрлийн полиэтиленийг дахин боловсруулж, мөхлөгт түүхий эд болгон хувиргах боломжтой бөгөөд үүнээс өргөн хэрэглээний болон үйлдвэрлэлийн олон төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боломжтой.
Хуванцар таг, уут, шил нь олон зуун жилийн турш хогийн цэгт задарч, хуримтлагдсан хог хаягдал нь байгалийн амин чухал баялгийг хордуулдаг. Дэлхийн практикполиэтилен боловсруулах үйлдвэрүүдийн тоо нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Яг үнэндээ хог түүж байхад ийм компаниуд ариутгаж, бутлана. Тиймээс нөөцийг хэмнэж, хамгаалдаг орчинэрэлт хэрэгцээтэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх.
Аж үйлдвэрийн хоолой хэлбэрийн полимержих реакторууд нь цуврал холболттой хоолой доторх дулаан солилцуур юм. Реакторын хоолой нь хувьсах диаметртэй (50-70 мм). "Хоолой" -ын бие даасан холбоосууд нь их хэмжээний хөндий хавтангаар холбогддог. Хоолой, өнхрөх нь бие биентэйгээ цувралаар холбогдсон хүрэмээр тоноглогдсон байдаг. 190 - 230 0 С-ийн температуртай хэт халсан усыг этиленийг халаах, илүүдэл дулааныг зайлуулах хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь этилен болон урвалын массын урсгалын эсрэг урсгалаар хоолойн реакторын хүрэм рүү ордог. Хоолойн хананд полимер хальс үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд өндөр температурыг ашиглах шаардлагатай. Тогтмол байлгахын тулд температурын горимреакторт дулааныг үр дүнтэй зайлуулахын тулд нэмэлт этилен болон үүсгэгчийг нэвтрүүлдэг өөр өөр бүсүүдреакторын уртын дагуу. Олон бүсийн реактор нь нэг бүсийн реактороос илүү бүтээмжтэй байдаг. Хамгийн их урвалын температурт (300 0 С) нэг бүсийн реактор нь нэг дамжуулалтаар 15-17% этилен хувиргалтыг хангадаг. Хоёр бүсийн реактор нь ижил температурт 21-24% хувиргадаг. Гурван бүсийн реакторт хувиргах зэрэг нь 26-30% хүртэл нэмэгддэг. Гурван бүстэй харьцуулахад дөрвөн бүсийн төхөөрөмжийн бүтээмж бага зэрэг нэмэгддэг.
Полиэтиленийн шинж чанарын тогтмол үзүүлэлтийг олж авахын тулд реактор дахь температурыг бүсэд ижил түвшинд байлгах шаардлагатай.
Реакторын гүйцэтгэл нь түүний хэмжээнээс хамаардаг тул одоогийн байдлаар янз бүрийн урт, диаметртэй хоолойнуудыг ашиглаж байна. Өндөр хүчин чадалтай реакторуудын хувьд хоолойн урт нь 1000 м ба түүнээс дээш байдаг.
Хоолойн реакторт өндөр нягтралтай полиэтилен үйлдвэрлэх технологийн процесс нь дараах үе шатуудаас бүрдэнэ.
· шинэ этиленийг буцах хий, хүчилтөрөгчтэй холих,
· хоёр үе шаттай хийн шахалт,
· Этилений конденсацын үе шатанд полимержих (этиленийн нягт 400 - 500 кг/м 3),
· дахин боловсруулалтад орж буй өндөр нягтралтай полиэтилен болон урвалд ороогүй этиленийг салгах,
· полиэтилен мөхлөг.
Өнгө, тогтворжуулах, дүүргэхийн тулд өндөр нягтралтай полиэтиленийг зохих нэмэлтээр шахаж, дараа нь хайлуулж, нунтаглана.
Зураг 1-д. Үргэлжилсэн аргыг ашиглан хоолойн реакторт өндөр нягтралтай полиэтилен үйлдвэрлэх бүдүүвч диаграммыг үзүүлэв.
Хий ялгах цехээс 0.8 - 1.1 МПа даралттай шинэ этилен коллекторт ордог. 1 дараа нь холигч руу хийнэ 2 , үүнд буцах этилентэй даралт байхгүй. Дараа нь хүчилтөрөгчийг урсгалд оруулж, хольц нь эхний шатны гурван үе шаттай компрессор руу ордог. 3 , 25 МПа хүртэл шахдаг. Шахалтын үе шат бүрийн дараа этиленийг хөргөгчинд хөргөж, тосолгооны материалаас тусгаарлагчид салгаж, дараа нь холигч руу ордог. 4 , энэ нь сепаратороос буцах өндөр даралтын этилентэй холилдоно 7 . Дараа нь хольцыг хоёр үе шаттай компрессор руу илгээнэ 5 245 МПа хүртэл шахагдсан хоёр дахь каскад. Шахалтын эхний үе шат дууссаны дараа этиленийг хөргөгчинд хөргөж, тосолгооны материалаас салгагчид цэвэрлэж, хоёр дахь шатны дараа хөргөхгүйгээр 70 0 С орчим температурт гурван оролтоор хоолойн реакторт ордог. 6 полимержих зориулалттай.
Полиэтилен бол полиолефины ангилалд хамаарах хамгийн хямд туйлтгүй синтетик полимер юм. Полиэтилен нь хатуу цагаан бодис, саарал өнгөтэй.
Этиленийн полимержилтийг анх судалсан хүн бол 1873 онд Оросын химич Бутлеров юм. Гэвч үүнийг хэрэгжүүлэх оролдлогыг 1884 онд органик химич Густавсон хийжээ.
Полиэтилен үйлдвэрлэх технологи + үүнийг хэрхэн хийх тухай видео
Полиэтилен үйлдвэрлэхэд хүн бүр оролцдог томоохон компаниуднефть химийн үйлдвэр. Полиэтилен үйлдвэрлэдэг гол түүхий эд нь этилен юм. Үйлдвэрлэл нь бага, дунд, өндөр даралтаар явагддаг. Дүрмээр бол энэ нь 2-5 миллиметр диаметртэй мөхлөгт, заримдаа нунтаг хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг. Өнөөдөр полиэтилен үйлдвэрлэх дөрвөн үндсэн арга байдаг. Үүний үр дүнд бид: өндөр нягтралтай полиэтилен, бага нягтралтай полиэтилен, дунд нягтралтай полиэтилен, түүнчлэн шугаман өндөр нягтралтай полиэтилен. MDV хэрхэн үйлдвэрлэгдэж байгааг харцгаая.
HDPE нь автоклав эсвэл хоолойн реакторт этиленийг полимержих замаар өндөр даралтын үед үүсдэг. Реактор дахь полимержилт нь хүчилтөрөгч, органик хэт исэл, тухайлбал лаурил, бензойл эсвэл тэдгээрийн хольцын нөлөөн дор радикал механизмаар явагддаг. Этиленийг санаачлагчтай хольж, дараа нь 700 градус хүртэл халааж, компрессороор 25 мегапаскаль хүртэл шахдаг. Үүний дараа энэ нь реакторын эхний хэсэгт орж, 1800 градус хүртэл халааж, дараа нь 190-300 градусын температурт, 190-аас 300 градусын температурт явагддаг полимержилтийг гүйцэтгэхийн тулд реакторын хоёр дахь хэсэгт ордог. 130-250 мегапаскаль. Нийтдээ этилен реакторт 100 секундээс илүүгүй байна. Түүний хөрвүүлэлтийн хувь 25 хувь байна. Энэ нь санаачлагчийн төрөл, тоо хэмжээнээс хамаарна. Үр дүнд хүрсэн полиэтиленээс урвалд ороогүй этиленийг зайлуулж, дараа нь бүтээгдэхүүнийг хөргөж, савлана.
LDPE нь будаагүй болон өнгөт мөхлөг хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг. Бага нягтралтай полиэтилен үйлдвэрлэх нь үндсэн гурван технологийг ашиглан хийгддэг. Эхнийх нь суспензэнд тохиолддог полимержилт юм. Хоёр дахь нь уусмал дахь полимержилт юм. Гексан нь ийм шийдэл болж өгдөг. Гурав дахь нь хийн фазын полимержилт юм. Хамгийн түгээмэл арга бол уусмалын полимержилт юм. Уусмал дахь полимержилтийг 160-аас 2500 градусын температурт, 3.4-5.3 мегапаскаль даралтаар гүйцэтгэдэг. Катализатортой холбоо барих нь ойролцоогоор 10-15 минут үргэлжилнэ. Полиэтилен нь уусгагчийг зайлуулах үр дүнд уусмалаас ялгардаг. Юуны өмнө ууршуулагчид, дараа нь сепаратор болон грануляторын вакуум камерт. Мөхлөгт полиэтиленийг усан уураар жигнэнэ.
HDPE нь будаагүй болон өнгөт мөхлөг хэлбэрээр, заримдаа нунтаг хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг. Уусмал дахь этиленийг полимержүүлсний үр дүнд дунд даралтын полиэтилен үйлдвэрлэх ажлыг гүйцэтгэдэг. Дунд зэргийн даралтын полиэтиленийг ойролцоогоор 150 градусын температурт, 4 мегапаскальаас ихгүй даралттай, мөн катализаторын оролцоотойгоор үйлдвэрлэдэг. PSD нь уусмалаас хальс хэлбэрээр унадаг. Дээр дурдсан аргаар олж авсан бүтээгдэхүүн нь жингийн дундаж молекулын жин нь 400 мянгаас ихгүй, талстжилтын зэрэг нь 90 хувиас ихгүй байна. Шугаман өндөр нягтралтай полиэтилен үйлдвэрлэх нь LDPE-ийн химийн өөрчлөлтийг ашиглан хийгддэг. Процесс нь 150 градусын температурт, ойролцоогоор 30-40 атмосферт явагддаг. Шугаман бага нягтралтай полиэтилен нь бүтцийн хувьд полиэтилентэй төстэй өндөр нягтралтай, гэхдээ энэ нь урт, илүү олон тооны хажуугийн мөчрүүдээр ялгагдана. Шугаман полиэтилен үйлдвэрлэх ажлыг хоёр аргаар явуулдаг: эхнийх нь хийн фазын полимержилт, хоёр дахь нь шингэн фазын полимержилт юм. Тэрээр одоогоор хамгийн алдартай нь юм. Хоёрдахь аргаар шугаман полиэтилен үйлдвэрлэх тухайд үүнийг шингэрүүлсэн давхаргатай реакторт хийдэг. Этиленийг реакторт оруулдаг бөгөөд полимер нь эргээд тасралтгүй арилдаг. Гэсэн хэдий ч реактор дахь шингэрүүлсэн давхаргын түвшинг байнга хадгалж байдаг. Процесс нь ойролцоогоор зуун градусын температурт, 689-2068 кН / м2 даралттай байдаг. Шингэн үе дэх энэ полимержих аргын үр ашиг нь хийн фазынхаас бага байдаг.
Үүнийг хэрхэн хийх талаар видео:
Үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй энэ аргаЭнэ нь бас өөрийн гэсэн давуу талтай, тухайлбал: суурилуулах хэмжээ нь хийн фазын полимержих тоног төхөөрөмжөөс хамаагүй бага, хөрөнгийн хөрөнгө оруулалт хамаагүй бага байдаг. Ziegler катализаторыг ашиглан холих төхөөрөмж бүхий реактор дахь арга нь бараг ижил төстэй юм. Энэ нь хамгийн их гаралтыг бий болгодог. Тун удалгүй шугаман полиэтилен үйлдвэрлэх технологийг ашиглаж эхэлсэн бөгөөд үүний үр дүнд металоцены катализаторыг ашигладаг. Энэхүү технологи нь полимерийн илүү өндөр молекул жинг олж авах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр бүтээгдэхүүний бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. LDPE, HDPE, PSD болон LDPV нь бүтэц, шинж чанараараа бие биенээсээ ялгаатай бөгөөд тэдгээрийг янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг. Этилен полимержих дээрх аргуудаас гадна бусад аргууд байдаг боловч үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэггүй.
Полиэтилен (PE) бүтээгдэхүүн нь бусад полимер материалын хамт метал, мод, шил, байгалийн утас, нэхмэл эдлэл болон бусад үйлдвэрүүдэд уламжлалт материалыг маш сайн орлуулагч болгон өргөн хэрэглэгддэг. Полипропилен хоолойнууд нь нийтийн аж ахуй, үйлдвэрлэлийн салбарт металл хоолойг хурдан сольж байна. Үүнээс үүдэн, дэлхийн үйлдвэрлэлполипропилен маш хурдацтай хөгжиж байна.
Төрөл бүрийн зэрэглэлийн полиэтилен (LLDPE, LDPE, HDPE) нь том хэмжээний хуванцаруудын дунд тэргүүлэх байр суурийг эзэлсээр байна. 2012 онд дэлхийн полимерийн үйлдвэрлэл 211 сая тонн, 38 хувь буюу 80 сая тонн болжээ. янз бүрийн брэндийн PE-ийг эзэлж байна. 2015 онд дэлхийн хэмжээнд PE үйлдвэрлэл 105 сая тоннд хүрэх төлөвтэй байна.
Зураг 1. Дэлхийн үйлдвэрлэлд янз бүрийн төрлийн полимерүүдийн харьцаа, 2012 он.
PE нь харьцангуй энгийн, найдвартай байдал, үйлдвэрлэлийн харьцангуй хямд өртөгтэй тул хамгийн алдартай полимер материал гэж үзэж болно. Тэгэхээр нийт 1 тонн PE үйлдвэрлэхэд орчин үеийн технологи 1005-1015 тонн этилен, 400-800 кВт.ц цахилгаан эрчим хүч шаардагдана. Хуванцар ашигладаг ихэнх хэсэгт бусад материалыг ашиглах шаардлагагүй байдаг. Үүнтэй ижил шалтгаанаар хоёр дахь хамгийн алдартай материал бол полипропилен (25%) юм.
Полипропилен ба полиэтиленийг хамтдаа хамгийн "бүх нийтийн" хуванцар гэж нэрлэж болно. Тэдний онцлог шинж чанараас харахад хоёулаа удирдагч биш юм. Оптик шинж чанарын хувьд бусад бүх материалууд нь поликарбонатуудыг ардаа орхидог, гэхдээ механик шинж чанар- цахилгаан тусгаарлагч шинж чанарын хувьд полиамидууд - PVC ба PET нь үлээлгэх бүтээгдэхүүнд тохиромжтой боловч бүх талаараа хамгийн тохиромжтой материал биш боловч PE нь бүх хэсэгт дунд зэргийн хоёр, гурав дахь үр дүнг харуулдаг. Эдгээр шинж чанаруудын хослол нь хамаагүй хямд бөгөөд PE-ийг дэлхий даяар хамгийн алдартай полимер материал болгодог.
PE-ийг анх 1873 онд олж авсан бөгөөд түүний эцэг нь алкенуудын полимержих урвалыг анх судалсан Оросын агуу химич Александр Михайлович Бутлеров гэж үзэж болно. Өөр нэг эцгийг түүний залгамжлагч, Оросын химич Гаврила Гаврилович Густевсон гэж үзэж болно, тэр нь полимержих урвалын судалгааг үргэлжлүүлсэн. Баруунд полиэтиленийг нээсэн хүн бол 1899 онд илүү дэвшилтэт аргаар PE-ийг олж авсан Германы химич Ханс фон Печман гэж тооцогддог бөгөөд тэр үед үүнийг ихэвчлэн "полиметилен" гэж нэрлэдэг байв.
Үүнтэй төстэй олон нээлтийн нэгэн адил PE нь цаг хугацаанаасаа хамаагүй түрүүлж байсан тул 30 гаруй жилийн турш мартагдсан юм. Энэ нь ойлгомжтой, энэ зууны эхээр хэн ч үл ойлгогдох вазелин шиг бодис нь уламжлалт материалын байр суурийг ноцтойгоор сулруулж, жинхэнэ технологийн хувьсгал хийнэ гэж төсөөлөөгүй байсан.
Эхлээд аж үйлдвэрийн технологи PE үйлдвэрлэл нь 1935 онд Английн нэгэн компанийн хийн фазын технологийг ашиглан эхэлсэн ICI (Imperial Chemical Industries ). Үүний дараа Европ, АНУ-д анхны PE үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүд гарч ирэв. Эхэндээ энэхүү полиэтиленийн гол зорилго нь полиэтилен нь сайн цахилгаан тусгаарлагч шинж чанартай тул утас үйлдвэрлэх явдал байв. Полиэтилен тусгаарлагчтай шинэ утаснууд нь резинэн утсыг сольж, PVC утсаар солигдох хүртэл өргөн тархсан байв. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өөрөө PE-ийн жинхэнэ ялалтад хувь нэмэр оруулсан. Дайны дараах жилүүдийн онцлог нь иргэдийн худалдан авах чадвар урьд өмнө байгаагүй өсөлт, хүнсний болон хөнгөн үйлдвэрийн барааны эрэлт хэрэгцээ нэмэгдсэн. Анхны супермаркетууд гарч ирэв. Тэр үед гялгар уут дэлхий даяар асар их алдартай болж эхэлсэн.
Казаноргсинтез ХК-д үйл ажиллагаа явуулдаг PE үйлдвэрлэлийн хоёр байгууламжийн нэг нь Английн компаний суурилуулалт байсан нь анхаарал татаж байна. ICI , 1935 оны загвар, энэ нь Орос улсад үйл ажиллагаа явуулж буй хамгийн эртний суурилуулалт бөгөөд одоо ч ажиллаж байна.
Үйлдвэрлэлийн технологийн ялгааг ойлгохын тулд үйлдвэрлэсэн полиэтилен бүтээгдэхүүний зүйлийн найрлагыг ойлгох нь чухал юм. Өндөр даралтын болон бага нягтралтай полиэтилен ба нам даралтын болон өндөр нягтралтай полиэтилен хоёрын хооронд тодорхой ялгаа бий.
Өндөр даралтын полиэтилен LDPE/
LDPE
Англиар бага нягтралтай полиэтилен (LDPE) гэж нэрлэгддэг өндөр нягтралтай полиэтилен (LDPE) LDPE (Бага нягтралтай PE) -ийг 200-260 0 С өндөр температурт, 150-300 МПа даралтанд полимержилт үүсгэгч (хүчилтөрөгч эсвэл илүү олон удаа органик хэт исэл) байлцуулан авдаг. Энэ нягт нь 0.9 - 0.93 г/см3 хооронд байна.
Нам даралтын полиэтилен HDPE/
HDPE
Англиар өндөр нягтралтай полиэтилен (HDPE) гэгддэг бага нягтралтай полиэтилен (HDPE) HDPE (Өндөр нягтралтай PE) -ийг 120-1500С-ийн температурт, Зиглер-Натта катализатор (холимог) -ын оролцоотойгоор 0.1-2МПа-аас бага даралтаар авдаг. TiCl 4 ба AlCl 3).
Хүснэгт 1 . Төрөл бүрийн полиэтиленийн харьцуулсан үзүүлэлтүүд.
| Индекс | LDPE | PESD | HDPE |
| 1000 нүүрстөрөгчийн атом тутамд CH 3 бүлгийн нийт тоо: | 21,6 | 5 | 1,5 |
| 1000 нүүрстөрөгчийн атом тутамд CH3 төгсгөлийн бүлгийн тоо: | 4,5 | 2 | 1,5 |
| Этилийн салбарууд | 14,4 | 1 | 1 |
| 1000 нүүрстөрөгчийн атом дахь давхар бондын нийт тоо | 0,4—0,6 | 0,4—0,7 | 1,1-1,5 |
| Үүнд: | |||
| винил давхар холбоо (R-CH=CH2),% | 17 | 43 | 87 |
| винилиденийн давхар холбоо , % | 71 | 32 | 7 |
| транс-винилен давхар холбоо (R-CH=CH-R"), % | 12 | 25 | 6 |
| Талстжилтын зэрэг, % | 50-65 | 75-85 | 80-90 |
| Нягт, г/см³ | 0,9-0,93 | 0,93-0,94 | 0,94-0,96 |
Заримдаа дунд нягтралтай полиэтилен (MDPE) хооронд ялгаа байдаг боловч ихэвчлэн HDPE гэж ангилдаг. Эдгээр бүтээгдэхүүн нь ижил нягтрал, жинтэй бөгөөд бага ба дунд даралт гэж нэрлэгддэг полимержих процессын даралт ихэвчлэн ижил байдаг. Ихэнхдээ, ялангуяа ихэвчлэн дотор гадаадын уран зохиол, төрөл бүрийн шугаман өндөр даралтын PE бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн 1-р зурагт үзүүлсэн шиг тусад нь тодорхойлдог боловч ерөнхийдөө тэдгээрийг бусад LDPE бүтээгдэхүүнтэй хамт авч үзэх нь буруу биш байх болно.
"НИЙТЭХИМ" ХК-ийн түүхэн туршлагаас харахад ХБХБ-ийн үйлдвэрлэлийг LDPE болон HDPE-ийн үйлдвэрлэлийн нийлбэр гэж үзэж, LLDPE-ийг LDPE гэж ангилдаг. Энэ арга нь логик, тохиромжтой, бүрэн үндэслэлтэй юм. Үүнтэй адилаар Росстат үйлдвэрлэлийг хувааж, хамгийн багадаа 0.94 нягттай этилен полимержих бүтээгдэхүүн (HDPE гэсэн үг) болон 0.94 г / см 3 (LDPE) -ээс бага нягттай этилен полимержих бүтээгдэхүүнийг ялгадаг.
LDPE ба HDPE-ийн гол ялгаа нь нягтрал юм. Энэ тохиолдолд сополимерыг бараг үргэлж ашигладаг гэдгийг тодорхой ойлгох шаардлагатай. Бутен-1, Гексен-1, октен-1 эсвэл бусад. Цэвэр гомополимер нь бидний хэрэглэж заншсан орчин үеийн полиэтиленээс тэс өөр бөгөөд маш өндөр нягтралтай, бага урсах чадвараараа маш хязгаарлагдмал хэрэглээтэй.
Өөр өөр зүйл бий тусгай төрөлполиэтилен. Тиймээс тэд онцолж байна шугаман бага нягтралтай PE- LLDPE эсвэл LLDPE , энэ нь голчлон сав, баглаа боодол үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
Хоёр модаль PEЭнэ бол хоёр реакторын каскадын технологийг ашиглан нийлэгжүүлсэн полиэтилен юм. өөр өөр молекул жинтэй хоёр том фракц байдаг - бага молекул жин нь шингэнийг, өндөр молекул жин нь физик, механик шинж чанарыг хариуцдаг.
Crosslinked PE(PE-X эсвэл XLPE, PE-S) нь хөндлөн холбоос молекулуудтай этилен полимер юм (PE - Полиэтилен, X - Cross-linked). Хөндлөн холбоос үүсэх нь гурван хэмжээст сүлжээ юм. Металлоцен PE нь нэг полимержих төвтэй катализатор ашиглан гаргаж авсан этилен полимер юм. Ихэвчлэн тэмдэглэдэг mLLDPE, mMDPE эсвэл mHDPE.
Этиленийн хамгийн чухал сополимер нь Сэвилэн,
гадаадын тогтмол хэвлэлд EVA нэрийг хүлээн зөвшөөрдөг - этилен винил ацетат.
Зураг 2. 2014 онд ОХУ-д LDPE, HDPE, Sevilen-ийн хэрэглээний бүтэц, түүнчлэн PE-ийн нийт хэрэглээний салбарууд.ОХУ-ын хэрэглээний бүтцэд HDPE, LDPE болон этилен сополимеруудаас хамгийн чухал нь болох севиленийн харьцааг Зураг 2-т үзүүлэв. 2014 онд PE-ийн хэрэглээний гол салбарууд нь сав, баглаа боодол, хальс, хоолой, гэр ахуйн болон гэр ахуйн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгчид байсан бөгөөд тэдгээрийн эзлэх хувь нийт хэрэглээний PE-ийн 86 гаруй хувийг эзэлж байна.
Үүнд, янз бүрийн төрөлХэрэглэгчийн салбарт PE нь өөр өөр эрэлт хэрэгцээтэй байдаг. Жишээлбэл, PE хоолойн үйлдвэрлэлийн салбарыг бүхэлд нь HDPE төлөөлдөг. HDPE нь хоолойн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг PE-100, PE-100+ зэрэглэлүүд.
Кино үйлдвэрлэлийн хувьд эсрэг дүр зураг харагдаж байна. Хэрэв HDPE-ийн ердөө 6% нь хальс үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг бол LDPE-ийн эзлэх хувь аль хэдийн 43% байгаа нь өндөр нягтралтай, бага нягтралтай полиэтиленийг энэ хэрэглээний салбарт хамгийн тохиромжтой болгодог. PE хуудас үйлдвэрлэх, түүнчлэн кабелийн үйлдвэрлэлд мөн адил хамаарна. Сав, баглаа боодлын үйлдвэрлэлд HDPE ба HDPE нь бараг тэнцүү (30 ба 28%) төлөөлдөг. HDPE-ийн 13% нь гэр ахуйн болон гэр ахуйн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлд зарцуулагддаг бол LDPE нь энэ зорилгоор 18% орчим байдаг.
Этилен ба винил ацетат сополимер - Сэвилэн HDPE болон LDPE шиг их хэмжээгээр төлөөлдөггүй, түүний эзлэх хувь ерөнхий үйлдвэрлэл PE нь ердөө 0.65% байна. Үүний зэрэгцээ хоёр дахин их Сэвилэн ирдэг Оросын зах зээлимпортоор дамжуулан. Сэвилэн нь гэр ахуйн болон гэр ахуйн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд - 42%, сав баглаа боодол - 32%, хальс 15%, кабель 6% -ийг ашигладаг.
Полиолефин үйлдвэрлэх технологийн үндсэн лиценз эзэмшигчдийн дунд үйлдвэрлэгчдийн нэгдэл, даяаршлын хандлага удаан хугацаанд байсаар ирсэн. Технологийн зах зээлд оролцогчдын тоо багасч, зөвхөн хамгийн том тоглогчид өөрсдийн технологийг хөгжүүлэх боломжтой болсон. Үйлдвэрлэлийн технологийн үндсэн лицензийг 2-р хүснэгтэд үзүүлэв.
Хүснэгт 2. Технологийн лиценз эзэмшигчид болон PE үйлдвэрлэлийн үндсэн технологиуд.
| Нэр | Эзэмшигч | Полимержих төрөл | Бүтээгдэхүүн |
| UNIPOL PE | UnionCarbide | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| ШИНЭЧЛЭГ | BP Chemicals | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| Инновен Г | BP Chem. | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| ЭКСПОЛ | Exxon-Mobil | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| Компакт (Stamylex) | DSM | Шийдэл | LLDPE, HDPE |
| СФЕРИЛЕН | Базел | Хийн үе шат, каскад | LLDPE, HDPE |
| ХОСТАЛЕН | Базел | Хийн үе шат, каскад | HDPE |
| LUPOTECH Т | Базел | Бөөнөөр | LDPE, Селен |
| ENERGX | Eastman Chemical | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| SCLAIRTECH | NOVA химийн бодисууд | Хийн үе шат | LLDPE, HDPE |
| BORSTAR PE | Бореалис | Түдгэлзүүлэлт, каскад | LLDPE, HDPE |
| ФИЛЛИПС | Филлипс | Түдгэлзүүлэх | LLDPE, HDPE |
| CX | Mitsui Chemicals | Хийн үе шат, каскад | HDPE |
Дэлхийд байгаа хүчин чадлаараа дэлхийн зах зээлд тэргүүлэгч тоглогчид юм Unipol технологитой Dow and Carbide нь дэлхийн хамгийн алдартай технологи юм. Өөр нэгэн адил алдартай технологи BP-ийн эзэмшдэг Innovene . 2000 онд Dow болон UnionCarbide хоёрын нэгдэл нь Dow-д UnionCarbide-ийн Univation дахь 50 хувийг эзэмших боломжийг олгосон.
Полиэтилен синтезийн реакторын үйл ажиллагааны зарчмын дагуу үйлдвэрлэлийн бүх технологийг хувааж болно. Технологи Unipol, Innovene, Exxpol, Spherilene, Hostalen, Sclairtech болон CX (Mitsui) ) нь этилен ба сополимерийн хийн фазын полимержих урвал дээр суурилдаг. Урвал нь Зиглер-Натта катализаторын оролцоотойгоор 70-110 0 С, даралт 15-30 бар.
Hostalen Technologies - Basell болон CX - MitsuiChemicals Тэд мөн каскадын схемийн дагуу хоёр дахь полимержих реактороор хангадаг. Энэ нь янз бүрийн молекул жинтэй хоёр том фракцыг холих замаар бимодаль өндөр нягтралтай PE-ийг авах боломжтой болгодог - бага молекул жинтэй, шингэнийг хариуцдаг ба өндөр молекул жинтэй нь физик, механик шинж чанарыг хариуцдаг. Полиэтиленийн хийн фазын синтез нь бага хөрөнгөөр тодорхойлогддог ба үйл ажиллагааны зардалмөн LDPE болон HDPE аль алиныг нь өргөн хүрээнд үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Тийм ч учраас хийн фазын технологи нь Орос болон дэлхийд хамгийн алдартай.
DSM уусмалын синтезийг ашиглан PE үйлдвэрлэх технологийг санал болгож байна. Энэ нь өөрийн эзэмшлийн COMPACT Solution технологийг (Stamylex) ашиглан Ziegler катализатортой хослуулан LLDPE үйлдвэрлэдэг. COMPACT технологи - өндөр уян хатан полимер үйлдвэрлэх процесс Өндөр чанар. Уусмал дахь нийлэгжилтийг 150-300 0 температурт, 30-130 бар даралтанд Зиглер-Натта катализатор эсвэл металлоцены катализаторын оролцоотойгоор гүйцэтгэдэг. Октенийг уусгагч болгон ашигладаг. Хоёрдахь шингэн фазын реактор ашиглах тохиолдолд хоёр модаль PE авах боломжтой. Энэхүү технологи нь хийн фазын синтезтэй харьцуулахад илүү их хөрөнгийн зардал, үйл ажиллагааны зардлаар тодорхойлогддог. Шугаман полиэтилен үйлдвэрлэгч томоохон үйлдвэрлэгчдийн дунд COMPACT технологийг LG Chemicals болон Hyundai Petrochemical Co.
BorstarPE - Borealis ба Philips 85-100 0 С, 4.2 даралттай, дараа нь үүссэн хольцыг салгаж, 80-85 0 С-т хийгүй болгодог изобутан суспензэнд бага нягтралтай PE үйлдвэрлэх технологийг санал болгох. Тусгай гогцоо ( slurryloop ) реактор. Хоёрдахь реактор ашиглан хоёр модаль PE үйлдвэрлэх каскадын схемийг ашиглах боломжтой.
Зураг 3. PE үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдийн төрөл. Диаграм дээрх реакторын зарчим.
3 ба 4-р зурагнаас харахад бүх төрлийн PE-ийг олж авах бүх нийтийн арга байдаггүй нь тодорхой байна. PE үйлдвэрлэх арга бүр нь полиэтилен үйлдвэрлэлийн зөвхөн нэг хэсгийг хамардаг. Хамгийн өргөн хүрээний бүтээгдэхүүнийг хийн фазын реактор, Unipol, Innovene, Exxpol, Spherilene, Hostalen, Sclairtech, CX (Mitsui) -ээс авах боломжтой боловч эдгээр технологи тус бүр нь өөрийн гэсэн хязгаарлалттай байдаг. Ихэнх бүрэн жагсаалт Unipol/UnipolII технологи нь бүтээгдэхүүнийг санал болгож болох боловч энэ технологи нь голчлон бага урсгалын индекс бүхий өндөр нягтралтай PE бүтээгдэхүүнтэй холбоотой томоохон хязгаарлалттай байдаг. Ийм бүтээгдэхүүнийг үлээж цутгасан HDPE бүтээгдэхүүн, хальс, хоолой үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд эдгээр тохиолдолд хоёр модаль PE шаардлагатай бөгөөд үүнийг үйлдвэрлэхэд янз бүрийн полимержих нөхцөл бүхий хоёр дараалсан реактороос бүрдсэн каскад реакторыг ашигладаг; .
Зураг 4. Үйлдвэрлэлийн зарчим, үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний нэр төрөл.
Каскадын реакторыг хийн фазын (Сферилен ба Хостален, Базелийн аль аль нь) болон суспензийн (Филипс) полимержих процессуудад ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч хос реакторын станцууд хөрөнгийн зардал хамаагүй өндөр, засвар үйлчилгээ хийхэд илүү төвөгтэй байдаг.
Шахмал хэвэнд зориулагдсан өндөр нягтралтай полиэтиленийн төрлүүдийн хувьд урсгалын өндөр индекс шаардлагатай. Ийм бүтээгдэхүүнийг полиэтилен хоолойд ашигладаг. Тиймээс хамгийн алдартай хоолойн брэндүүдийн PE 60, PE 80, PE 100, PE 100+ тоонууд нь тэдгээрийн урсгалын индекстэй тохирч байна.