Tehnologija za proizvodnju polietilena visokog i niskog pritiska. Tehnologija proizvodnje polietilena niskog pritiska

Sirovina za proizvodnju polietilenskih folija su polietilenske granule dobivene polimerizacijom etilena. Za proizvodnju polietilena visokog i niskog pritiska koriste se dve tehnologije koje podrazumevaju prolazak procesa pod različitim uslovima polimerizacije. HDPE i LDPE se proizvode na različitim temperaturama i pritiscima. Kao rezultat, materijali dobijaju različite fizičke i Hemijska svojstva.

Malo o tehnologiji proizvodnje

Granule dobijene pod visokim pritiskom (1000-3000 kg/cm 2 ) imaju manju intrinzičnu gustinu od 0,925 g/cm 3 . Ovako dobijen film je "masniji" na dodir. Relativno je providan i dobro se rasteže bez kidanja. Materijal karakteriziraju kraći polimerni lanci. Manje je kristalan i topi se na temperaturama iznad 100 C. Ove karakteristike se odnose na polietilen visoke gustine, koji se često naziva LDPE.

Polietilen niskog pritiska ili HDPE polimerizira pri pritisku od 1-5 kg/cm 2 i dostiže gustinu od 0,945 g/cm 3 . Ova vrsta polietilenske folije je kristalnija, polimerni lanci u njoj su duži, a prozirnost je manja. Za topljenje HDPE filma potrebna je viša temperatura - od 120C, pa su troškovi energije za njegovu proizvodnju veći. Ali čak i tokom rada, ova vrsta polietilenske folije može izdržati više temperature.

Popularne činjenice

Vrlo je lako na oko razlikovati LDPE od HDPE: polietilenska folija od materijala niskog pritiska uvijek "šušti" kada se zgnječi. Domaće skraćenice se razlikuju od stranih LDPE odgovara LDPE (Low Density PolyEthylene,) i HDPE - HDPE (High Density PolyEthylene). To je zbog činjenice da se u Rusiji klasifikacija temelji na pritisku tokom polimerizacije polietilena, a izvan njega - gustoći upotrijebljenih granula. Materijal napravljen pod visokim pritiskom ima malu gustinu, dok pri niskom pritisku, naprotiv, ima veliku gustinu.

Gdje najčešće viđamo proizvode od plastične folije? Naravno u prodavnicama. Zamislite šuštave mat vrećice za pakovanje i torbe za majice i znajte da su napravljene od HDPE. Dok su glatke vrećice za pakovanje i vrećice sa zavarenim i izrezanim ručkama izrađene od polietilena niske gustine visokog pritiska. PVD proizvodi imaju više estetike izgled i omogućavaju vam da nanesete svijetle, šarene uzorke na vašu površinu.

U zaključku treba reći da je trenutno polietilen postao najpopularniji tip polimernog materijala koji se koristi u industriji ambalaže. Izumljen je prvi, ali i dalje je njegova popularnost u pakovanju i dalje jedna od najvećih.

Polietilen zauzima prvo mjesto u svjetskoj proizvodnji polimera sintetiziranih polimerizacijom. Jedna od metoda proizvodnje je polimerizacija etilena pod visokim pritiskom. Etilen se dobiva pirolizom zasićenih ugljikovodika u pećima za pirolizu za proizvodnju pirogasa.

Svi se bave proizvodnjom polietilena velike kompanije petrohemijska industrija. Glavna sirovina od koje se dobija polietilen je etilen. Proizvodnja se vrši na niskim, srednjim i visokim pritiscima. U pravilu se proizvodi u granulama, prečnika od 2 do 5 milimetara, ponekad u obliku praha. Do danas su poznate četiri glavne metode za proizvodnju polietilena. Kao rezultat, dobijete:

1. polietilen visokog pritiska (LDPE)
2. polietilen niskog pritiska (HDPE)
3. polietilen srednjeg pritiska (PSD)
4. linearni polietilen visokog pritiska (LDPE)

Polietilen visoke gustine pritisak nastaje pri visokom pritisku kao rezultat polimerizacije etilena komprimovanog do visokog pritiska u autoklavu ili u cevastom reaktoru. Polimerizacija u reaktoru se odvija radikalnim mehanizmom pod uticajem kiseonika, organskih peroksida, to su lauril, benzoil ili njihove mešavine. Etilen se pomiješa sa inicijatorom, zatim zagrije na 700°C i komprimira kompresorom do 25 MPa. Nakon toga ulazi u prvi dio reaktora, u kojem se zagrijava na 1.800°C, a zatim u drugi dio reaktora za polimerizaciju, koja se odvija na temperaturi u rasponu od 190 do 300°C i pritisak od 130 do 250 MPa. Ukupno, etilen je u reaktoru ne više od 100 sekundi. Stepen njegove konverzije je 25%. Zavisi od vrste i količine inicijatora. Etilen koji nije reagovao uklanja se iz nastalog polietilena, nakon čega se proizvod hladi i pakuje. LDPE se proizvodi u obliku neobojenih i obojenih granula.

Proizvodnja polietilen niske gustine izvode se pomoću tri glavne tehnologije:

• Polimerizacija se odvija u suspenziji
• Polimerizacija rastvora. Ova otopina je heksan.
• Polimerizacija u gasnoj fazi

Razmatra se najčešći način polimerizacija rastvora. Polimerizacija u rastvoru se vrši u temperaturnom opsegu od 160 do 2500°C i pritisku od 3,4 do 5,3 MPa. Kontakt sa katalizatorom traje oko 10-15 minuta. Odvajanje polietilena iz otopine vrši se uklanjanjem rastvarača, prvo u isparivaču, a zatim u separatoru i vakuumskoj komori granulatora. Granulirani polietilen se pari vodenom parom. HDPE se proizvodi u obliku neobojenih i obojenih granula, a ponekad i u obliku praha.

Proizvodnja polietilen srednje gustine nastaje kao rezultat polimerizacije etilena u otopini. Polietilen srednjeg pritiska se dobija na temperaturi od oko 150°C, pod pritiskom ne većim od 4 MPa, u prisustvu katalizatora. PSD iz otopine precipitira u obliku pahuljica. Proizvod dobijen na gore opisani način ima prosječnu molekularnu težinu ne veću od 400 hiljada, a stepen kristalnosti ne veći od 90%.

Proizvodnja linearni polietilen visoke gustine izvedeno uz pomoć hemijske modifikacije LDPE. Proces se odvija na temperaturi od 150°C i približno 3,0-4,0 MPa. Linearni polietilen niske gustine je po strukturi sličan polietilenu visoke gustine, ali se razlikuje po dužim i brojnijim bočnim granama. Proizvodnja linearnog polietilena odvija se na dva načina:

• Polimerizacija u gasnoj fazi
• Polimerizacija u tečnoj fazi je trenutno najpopularnija metoda. Izvodi se u reaktoru sa fluidiziranim slojem. Etilen se kontinuirano dovodi u reaktor i polimer se povlači uz održavanje konstantnog nivoa fluidiziranog sloja u reaktoru. Proces se odvija na temperaturi od oko 100°C, pritisku od 0,689 do 2,068 MPa

Efikasnost ove metode polimerizacije u tečnoj fazi je niža od one polimerizacije u gasnoj fazi, ali ima i svoje prednosti, naime, veličina postrojenja je mnogo manja od one opreme za polimerizaciju u gasnoj fazi, a kapitalna ulaganja su mnogo manja.

Praktično slična je metoda u reaktoru s miješalicom uz korištenje Zieglerovih katalizatora. To rezultira maksimalnim prinosom proizvoda. Ne tako davno, za proizvodnju linearnog polietilena počela se koristiti tehnologija, zbog čega se koriste metalocenski katalizatori. Ova tehnologija omogućava dobivanje veće molekularne težine polimera, čime se povećava čvrstoća proizvoda. LDPE, HDPE, PSD i LDPE se međusobno razlikuju, kako po strukturi tako i po svojstvima, i koriste se za rješavanje razne zadatke. Pored navedenih metoda polimerizacije etilena, postoje i druge, ali one nisu dobile distribuciju u industriji.

Do danas se polimer proizvodi u dva glavna razreda LDPE i HDPE.

Postoje i druge vrste polietilena, od kojih svaka ima svoja svojstva i opseg. U procesu proizvodnje granuliranom polimeru se dodaju različite boje koje omogućavaju dobijanje crnog polietilena, crvene ili bilo koje druge boje.

Proizvodnja polietilena visokog pritiska odvija se u autoklavima, cevastim reaktorima. Postoji osam marki LDPE proizvedenih u autoklavu, prema GOST-u. Dvadeset i jedan tip polietilena visokog pritiska proizvodi se iz cevastog reaktora.

Za sintezu HDPE-a moraju biti ispunjeni sljedeći uslovi:

1. temperaturni režim - od 200 do 250°C
2. katalizator - čisti kiseonik, peroksid (organski)
3. pritisak od 150 do 300 MPa

Polimerizovana masa u prvoj fazi ima tečno stanje, nakon čega se kreće u separator, zatim u granulator, gde se formiraju granule gotovog materijala. Kvalitete LDPE-a se koriste za proizvodnju ambalažnih folija, termo folija, višeslojne ambalaže. Takođe, polietilen visokog pritiska koristi se u automobilskoj, hemijskoj, prehrambenoj industriji. Od njega se izrađuju visokokvalitetne izdržljive cijevi koje se koriste u stambenom sektoru.

Najvažniji zadaci preduzeća za proizvodnju polietilena su modernizacija opreme, unapređenje tehnologije pirolize, konverzija i povećanje proizvodnih kapaciteta. U ovom pravcu LENNIIHIMMASH nastupa sledeće vrste radi :

• razvoj opreme za opremanje piroliznih peći tokom njihove modernizacije
• ispitivanje trenutnog stanja preduzeća
• analiza, studija izvodljivosti i izbor optimalne opcije rekonstrukcije
• nadogradnju opreme
• projektovanje zgrada i objekata

Glavna oprema za proizvodnju polietilena:

• reaktorski blok
• kompresori
• reciklažne jedinice visokog i srednjeg pritiska (separator, separator, izmenjivač toplote)
• toplovodna stanica sa pumpama
• rashladna jedinica
• pumpe
• kontejnere, uklj. sa mešalicom

Preliminarni pregled postojećeg stanja opreme

Iskustvo "LENNIIHIMMASH"

Tokom perioda aktivne izgradnje u SSSR-u postrojenja za proizvodnju etilena i propilena iz pirogasa za kasniju proizvodnju polimernih materijala, LENNIIHIMMASH je bio glavni programer i dobavljač opreme za kolone i izmjenu topline za niskotemperaturne jedinice za postrojenja raznih vrsta. kapacitete od 45 do 300 hiljada tona etilena godišnje (E-45, EP-60, E-100, E-200, EP-300). U narednim godinama rađeni su radovi na rekonstrukciji postojećih proizvodnih pogona u cilju povećanja produktivnosti prerađenog pirogasa, implementirana su tehnička rješenja za stabilizaciju rada postrojenja, smanjenje gubitaka ciljnih proizvoda (povećanje faktora iskorištenja) i poboljšanje proizvoda. kvaliteta. Istovremeno, instalacije su opremljene dodatnom opremom, zamijenjeni su kontaktni uređaji stupova i optimizirana tehnološka shema. U niskotemperaturnim jedinicama proizvodnje etilena, u razvoju kolonske opreme, rezultati istraživanja koje je sproveo LENNIIHIMMASH, razvijene metode za hidraulički proračun tacni, i rezultati ispitivanja jedinica razvijene opreme u proizvodnji etilena su korišteni. Za proizvodnju polietilena visokog pritiska za pogone Novopolotsk, Sumgait, Tomsk i proizvodnju u Nemačkoj, LENNIIHIMMASH je razvio specijalnu opremu: klipne etilenske kompresore (booster kompresori, etilenski kompresori visokog pritiska na suprotnoj bazi (faza I - do pritiska od 25 MPa i II stepen - do 230 MPa), reaktorsku opremu, rezervoare. Ova oprema nastavlja da uspešno radi i sada.

Godine 2010 za proizvodnju LDPE-a u preduzeću „Lukoil Neftekhim Burgas AD“ (Bugarska), izrađen je predlog za rekonstrukciju proizvodnih linija u cilju povećanja proizvodnih kapaciteta, unapređenja tehnologije, zamene zastarele opreme i ekonomske isplativosti.

Trenutna proizvodnja uključuje:

• Instalacija za proizvodnju LDPE sa cevastim reaktorom kapaciteta 50 hiljada tona/god (proces kompanije ATO - Francuska)
• Instalacija za proizvodnju LDPE sa autoklavnim reaktorom (dve proizvodne linije kapaciteta po 15 hiljada tona/god., sa ukupnim kapacitetom od 30 hiljada tona/god.) Proces kompanije ICI - Engleska

Specijalisti LENNIIHIMMASH-a proveli su istraživanje, tokom kojeg su identificirane sljedeće rezerve za glavnu i pomoćnu opremu:

Za cjevasto reaktorsko postrojenje postoje rezerve za performanse, zbog čega se preporučuje da se postrojenje ne mijenja u cijelosti. Djelomična modernizacija je moguća uz povećanje kapaciteta glavnih tehnoloških jedinica:

• reaktorski blok bez demontaže reaktora
• kompresijska jedinica sa djelomičnom zamjenom opreme bez promjene građevinskog dijela
• niskotlačna jedinica za reciklažu će ostati bez većih promjena
• visokotlačna reciklažna jedinica treba veliku obnovu

Predlaže se dizajn nove rashladne jedinice koja će značajno povećati produktivnost, sastavljena je lista nove i modernizirane opreme jedinica sa glavnim tehničkim karakteristikama.

Opcija rekonstrukcije cevastog reaktora - prelazak na trozonski
reaktor u 2. i 3. opciji rekonstrukcije sa uvođenjem tekućine
iniciranje

Modernizacija kompresora - multikompresorski pojačivač/prva faza
Burckhardt

Predložene su tri opcije rekonstrukcije. U zavisnosti od obima rekonstrukcije, ukupna produktivnost dva proizvodna pogona može se povećati sa 80 hiljada tona PE godišnje na:

• Opcija 1 - 90 hiljada tona godišnje
• Opcija 2 - 130 hiljada tona godišnje
• Opcija 3 - 128 hiljada tona godišnje

U 2016 u vezi sa rekonstrukcijom pogona za pirolizu i prečišćavanje gasa pogona etilena PJSC Kazanorgsintez izrađena su glavna tehnička rješenja, a 2017. godine i tehnički projekat vanjske jedinice „Četvorokomorna peć za pirolizu etana P-810/815 /820/825", kao dio jedinice za pirolizaciju etana i propan frakcije u cijevastim pećima. Svrha radova je povezivanje peći sa 4 komore, koju je projektovao i isporučio Technip, na postojeće tehnološke komunikacije fabrike etilena PJSC Kazanorgsintez i izgradnja pomoćnih objekata kako bi se osiguralo da parametri, kvalitet i pokazatelji potrošnje tokovi procesa potrebni za rad bloka peći. Predviđena je izgradnja nove 4-komorne peći za pirolizu i pomoćnih objekata kako bi se obezbijedila podrška za postojeće peći za pirolizu.

Projekt uključuje razvoj jedinice za grijanje i pripremu sirovina i gorivnog plina, jedinice za redukciju pare, jedinice za doziranje dimetil disulfida (DMDS) - inhibitora koksovanja, sistema za obradu i pumpanje napojne vode, te jedinice za ispuhivanje vode. .

• umrežavanje, pjenjenje, klorosulfoniranje za proizvodnju građevinskih materijala;
• metalna armatura - povećava krutost, čvrstoću, omogućava dobijanje konstrukcijskih materijala za izgradnju;
• zavarivanje (kontakt, korištenjem trenja, zagrijanog plina) - spajanje listova, filmskih mreža, krutih elemenata kontejnera.

Dobijeni materijali za pakovanje mogu se koristiti za hranu, industriju, neprehrambenih artikala. Takvo pakovanje je univerzalno:

• štiti od vlage, prljavštine;
• ekonomičan;
• pogodan za bilo koju robu;
• ima neutralna hemijska svojstva, siguran sastav;
• može biti prozirna, obojena (farbana u masi), ukrašena printom;
• mogu se reciklirati (lakše u poređenju sa drugim polimerima).

Vrste

Polimer se dobija kao rezultat hemijske reakcije koja se odvija u uslovima niskog ili visokog pritiska.

LDPE (LDPE, LDPE). Etilen je pomešan sa kiseonikom. Gas polimerizira kada se zagrije i pod pritiskom od 25 MPa. Produktivnost - 18-20% gasa prolazi kroz polimerizaciju, ostatak se uklanja iz reaktora. Polimer dobijen nakon hlađenja se granulira i suši. Prije granulacije, boje se mogu uvesti u sastav sirovine. Kada se doda pigment, granule postaju obojene (polimer zadržava boju tokom dalje obrade).

Molekularna struktura dobijenog materijala je sa razgranatim vezama, sa amorfnom kristalnom rešetkom, što mu daje malu gustinu.

karakteristike:

• molekulska težina: (30-400)*10^3;
• protok taline: 0,2-20 g/10 min na 230°C;
• vitrifikuje/topi se na -4°C/+105-115°C;
• gustina: 0,91-0,93 g/cm 3 ;
• omjer kristalnosti: 60%;

HDPE (HDPE, HDPE). Da bi se dobio, dovoljan je pritisak od 3,4-5,3 MPa. Gustoća gotovog materijala se povećava zbog relativno niskog pritiska. Polimerizacija se najčešće provodi kao reakcija u otopini organskog rastvarača (heksana) uz dodatak katalizatora. Smjesa se zagrije na 160-250°C, pritisak je 3,4-5,3 MPa. Dobijeni rastvor se dodatno obrađuje: uklanjanje ostataka heksana, granulacija, ispiranje ostataka katalizatora. Ova tehnologija se može koristiti za proizvodnju polietilena u prahu. Kao i LDPE, može se bojiti dodavanjem pigmenata.

karakteristike:

• molekulska težina: (50-1000)*10^3;
• protok taline: 0,1-15 g/10 min na 230°C;
• vitrifikuje/topi se na -120°C/+130-140°C;
• gustina: 0,94-0,96 g/cm 3 ;
• odnos kristalnosti: 70-90%;
• tokom proizvodnje se smanjuje za 1,5-2%.

U industriji ambalaže koriste se polietilen, etilen kopolimeri sljedećih dodatnih vrsta.

polietilen:

• LLDPE - tanak, laminiran, rastegljiv, ;
• mLLDPE - koristi se kao dodatna komponenta u proizvodnji filmova;
• MDPE - za proizvodnju rotacijskim oblikovanjem, može se koristiti u proizvodnji kontejnera, krutih kontejnera;
• EPE - pjena, koja se koristi u proizvodnji amortizirajuće, zaštitne ambalaže za mašine, opremu itd.;
• PEC - hlorisan, može se koristiti kao modifikujući aditiv u proizvodnji ambalažnih materijala sa posebnim svojstvima.

Kopolimeri etilena:

• sa butil akrilatom (EBA, itd.) - hrana, višeslojni filmovi, modifikator polimernih sirovina;
• s metilakrilatom (EMA) - modifikatorom za poboljšanje kompatibilnosti polimera;
• sa etil akrilatom (EEA) - višeslojni filmski materijali;
• sa vinil acetatom (EVA) - ambalaža za hranu;
• sa vinil alkoholom (EVOH, itd.) - svojstva su određena sadržajem etilena, koji se koristi za hranu, skupljajuće filmove, oblikovane materijale;
• sa poliolefinskim plastomerima (POE, POP) - modifikator za višeslojne folije.

LDPE i HDPE imaju niz zajedničkih fizičkih i hemijskih svojstava:

• otpornost na djelovanje kemije (što je veća gustoća i molekulska težina - to je materijal stabilniji);
• propusnost pare i plina može varirati za gotove materijale s različitim brojem slojeva, s različitim molekularnim strukturama, ali u svakom slučaju ostaje niska;
• neutralna hemijska svojstva - ne reaguje sa alkalnim koncentratima, sa slanim rastvorima, sa nizom kiselina (fluorovodonična, hlorovodonična, karboksilna, itd.), sa rastvaračima (uključujući organska), alkoholima, uljima;
• može se uništiti u kontaktu sa hlorom, fluorom, rastvorom azotne kiseline(u koncentraciji od 50%);
• može nabubriti pod dejstvom organskog rastvarača;
• krutost - veća za HDPE (može biti tvrda), niža za LDPE (mekana);
• fizička svojstva- savija se bez loma, zadržava elastičnost u širokom rasponu temperatura, otporan na udarna opterećenja. Nema vlastiti miris. Dielektrik. Ne upija, ne upija strane tvari;
• izdržava zagrijavanje na zraku do +80°C;
• podložan fotostarenju uz produženo izlaganje direktnim UV zracima. Moguće je koristiti fotostabilizatore;
• ne emituje štetne ili opasne materije, bezopasan je, može se koristiti za pakovanje hrane.

Kompanija Alita koristi LDPE, HDPE i druge vrste polietilena u proizvodnji polimernih folija, rukava, polurukavaca, kontejnera i drugih materijala za pakovanje.