Технология производства полиэтилена высокой плотности под низким давлением

Процедура изготовления полиэтилена высокой плотности под низким давлением предполагает следующие производственные этапы:

- замес катализаторного состава;

- процедура полимеризации полиэтилена;

- разложение результатов катализаторного состава;

- очистка полиэтилена от частиц разложения катализаторного состава;

- усреднение и процедура сушки полиэтилена;

- придание полиэтилену цвета, степени гранулированности;

- восстановление растворителя и раствора промывки.

Процесс полимеризации этилена носит каталитический характер и проходит с участием специального катализаторного комплекса. Этот комплекс образуется после взаимодействия титана 4-хлористого и хлоридадиэтилалюминия. При этом необходима серьезная процедура очистки всех составов, которые участвуют в производстве полиэтилена. Это связано с тем фактом, что полимеризуемый этилен невероятно чувствителен к любым примесям. Кроме этого, свою важность не теряет точность дозировки всех ингредиентов, а также детальное соблюдение всем параметров в процессе перемешивания состава.

Требования к процессу производства полиэтилена

Перед стартом процесса производства полиэтилена прибор для полимеризации необходимо тщательно очистить от любых частиц влаги и воздуха. Если оборудование долго простаивало, его необходимо промыть бензиновым раствором и пропустить через него поток чистого азота. Если этому процессу не уделить должного внимания, то это может привести либо к полной невозможности запустить процесс полимеризации, либо к образованию бракованного материала с высоким содержанием золы, либо к повышенному расходу катализатора в процессе полимеризации.

Строго установленная температура для получения катализаторного состава — от 25 до 40оС. При этом устанавливаются также допустимые показатели продолжительности перемешивания, которые определяются объемом агрегата и скоростью перемешивания в каждом конкретном случае.

 Весь процесс изготовления полиэтилена высокой плотности должен происходить только в пространстве, наполненном чистым сухим азотом. В противном случае, если частицы катализатора встретятся с кислородом или молекулами влаги, произойдет взрыв состава или его самостоятельное возгорание.

Этапы процесса производства полиэтилена высокой плотности

Схем производства полиэтилена высокой плотности существует две: периодическая и непрерывная. При этом непрерывная схема обеспечивает более выверенную дозировку и регулировку соотношения компонентов смеси. Компоненты, необходимые для изготовления полиэтилена высокой плотности, сначала подаются в специальную емкость для смешивания, после чего в эту емкость поступает дозированное количество бензина.

 Далее состав поступает в реактор, где начинается процесс его полимеризации. Температура в реакторе при этом составляет около 75оС с погрешностью не более 4оС, а давление должно быть от 1,5 до 3 кгс на сантиметр квадратный. В реактор постоянно подают поток этилена и катализатора, что позволяет образоваться особой суспензии, которая впоследствии через специальные клапаны выходит из реактора.

Технологические особенности процесса

Полимеризация этилена является экзотермическим процессом. Тепло, выделяемое в результате происходящих реакций, выходит с помощью испарения бензина, который является средой полимеризации. Бензин и не вошедший в реакцию этилен выводятся из полимеризатора, проходят процесс выпаривания паров бензина, после чего смесь снова попадает в цикл полимеризации. Для контроля массы состава, проходящего полимеризацию, в реактор вводят потоки водорода.

 После завершения процесса полимеризации полиэтилен в форме суспензии помещается в специальный сборник. Там суспензия смешивается с метиловым или изопропиловым спиртом в целях устранения остатка катализаторного состава. Это необходимо для того, чтобы полученный полиэтилен не обладал плохими диэлектрическими характеристиками, к чему часто приводит наличие остатков катализаторного состава. Если очистка проведена некачественно, то полученный полиэтилен может получить сероватую окраску, а также вызвать коррозию оборудования, на котором будет перерабатываться.

 Далее суспензию полиэтилена обрабатывают раствором спирта и отжимают в специализированной центрифуге. Отжатый полиэтилен далее поступает на процедуру водной промывки (холодной и горячей), а затем снова отжимается в центрифуге. Когда содержание влаги в полиэтилене не будет превышать более 40%, его можно помещать в сушилку с помощью пневматического транспорта, в роли которого в большинстве случаев выступает азот.

 Сушка получившегося полиэтилена происходит в различных типах сушилок (вакуум-скребковых, непрерывно-действующих). При сушке используется горячий азот. Сушится полиэтилен при температуре, не превышающей границу в 50оС.

Способы повышения качества производимого полиэтилена

Чтобы повысить качество и увеличить важные характеристики полиэтилена высокого давления, самой главной задачей становится использование более активных и мощных катализаторов. Это позволит добиться ситуации, при которой после полимеризации в полиэтилене будет оставаться очень мало примесей, что в значительной степени повысит качество продукта на выходе. В ряде случаев это может полностью устранить необходимость промывки полиэтилена после полимеризации.

 На сегодняшний день активно разрабатывается процесс полимеризации этилена только в среде газа. Для этого не требуется бензин и другие жидкие среды. Это избавляет от необходимости промывки и сушки полиэтилена, что поможет значительно сэкономить временные и промышленные затраты на производство полиэтилена высокого давления.