Teknologi produksi polietilen bertekanan tinggi dan rendah. Teknologi produksi polietilen densitas rendah

Bahan baku untuk pembuatan film polietilen adalah butiran polietilen yang diperoleh dengan mempolimerisasi etilen. Untuk mendapatkan polietilen bertekanan tinggi dan rendah, dua teknologi digunakan, yang melibatkan proses berjalan di bawah kondisi polimerisasi yang berbeda. HDPE dan LDPE diproduksi pada suhu dan tekanan yang berbeda. Akibatnya, bahan memperoleh fisik dan Sifat kimia.

Sedikit tentang teknologi produksi

Butiran yang diperoleh pada tekanan tinggi (1000-3000 kg/cm2) memiliki densitas intrinsik yang lebih rendah yaitu 0,925 g/cm3. Film yang dihasilkan lebih "berminyak" saat disentuh. Ini relatif transparan dan membentang dengan baik tanpa robek. Bahan ini dicirikan oleh rantai polimer yang lebih pendek. Ini kurang kristal dan meleleh pada suhu di atas 100 C. Karakteristik ini berlaku untuk polietilen bertekanan tinggi, yang sering disebut sebagai LDPE.

Polietilen tekanan rendah atau HDPE berpolimerisasi pada tekanan 1-5 kg ​​/ cm 2 dan mencapai kepadatan 0,945 g / cm 3. Jenis film polietilen ini lebih kristal, rantai polimer lebih panjang, dan transparansi kurang. Untuk melelehkan film HDPE, diperlukan suhu yang lebih tinggi - dari 120C, sehingga biaya energi untuk produksinya lebih tinggi. Tetapi bahkan selama operasi, jenis film plastik ini dapat menahan suhu yang lebih tinggi.

Fakta populer

Sangat mudah untuk membedakan LDPE dari HDPE dengan mata: film polietilen yang terbuat dari bahan bertekanan rendah selalu "bergemerisik" saat kusut. Singkatan dalam negeri berbeda dari yang asing.LDPE sesuai dengan LDPE (Low Density PolyEthylene) dan HDPE - HDPE (High Density PolyEthylene). Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa di Rusia klasifikasi didasarkan pada tekanan selama polimerisasi polietilen, dan di luarnya - kepadatan butiran yang digunakan. Suatu bahan yang dibuat pada tekanan tinggi memiliki kerapatan yang rendah, sedangkan pada tekanan rendah, sebaliknya tinggi.

Di mana kita paling sering melihat produk plastik pembungkus? Tentu saja di toko-toko. Pikirkan tas kemasan buram dan T-shirt dan ketahuilah bahwa itu terbuat dari HDPE. Sementara kantong dan kantong pengisian yang halus dengan pegangan yang dilas dan dipotong dibuat dari polietilen bertekanan tinggi dengan kepadatan rendah. Produk LDPE memiliki lebih banyak estetika penampilan dan memungkinkan Anda untuk menerapkan pola warna-warni yang cerah ke permukaan Anda.

Sebagai kesimpulan, harus dikatakan bahwa saat ini, polietilen telah menjadi jenis bahan polimer paling masif yang digunakan dalam industri pengemasan. Itu ditemukan pertama kali, tetapi popularitasnya dalam kemasan masih salah satu yang tertinggi.

Polietilen menempati urutan pertama di dunia produksi polimer yang disintesis oleh polimerisasi. Salah satu metode produksinya adalah polimerisasi etilen bertekanan tinggi. Etilen diproduksi dengan pirolisis hidrokarbon jenuh dalam tungku pirolisis untuk menghasilkan gas pirolisis.

Semua terlibat dalam produksi polietilen perusahaan besar industri petrokimia. Bahan baku utama dari mana polietilen diperoleh adalah etilen. Produksi dilakukan pada tekanan rendah, sedang dan tinggi. Biasanya, itu datang dalam butiran yang memiliki diameter 2 hingga 5 milimeter, terkadang dalam bentuk bubuk. Saat ini ada empat metode utama produksi polietilen. Hasilnya, Anda mendapatkan:

1. polietilen densitas tinggi (LDPE)
2. polietilen densitas rendah (HDPE)
3. Polietilen Densitas Menengah (PSD)
4. polietilen tekanan tinggi linier (LPVD)

Polietilen bertekanan tinggi tekanan terbentuk pada tekanan tinggi sebagai akibat dari polimerisasi etilen, dikompresi hingga tekanan tinggi, dalam autoklaf atau dalam reaktor tabung. Polimerisasi dalam reaktor dilakukan oleh mekanisme radikal di bawah pengaruh oksigen, peroksida organik, yaitu lauril, benzoil atau campurannya. Etilen dicampur dengan inisiator, kemudian dipanaskan hingga 700 ° C dan dikompresi oleh kompresor hingga 25 MPa. Setelah itu, memasuki bagian pertama reaktor, di mana dipanaskan hingga 1.800 ° C, dan kemudian ke bagian kedua reaktor untuk melakukan polimerisasi, yang berlangsung pada suhu di kisaran 190 hingga 300 °. C dan tekanan dari 130 hingga 250 MPa. Secara total, etilen berada di dalam reaktor tidak lebih dari 100 detik. Tingkat konversinya adalah 25%. Itu tergantung pada jenis dan jumlah inisiator. Etilen yang belum bereaksi dikeluarkan dari polietilena yang diperoleh, setelah itu produk didinginkan dan dikemas. LDPE diproduksi dalam bentuk butiran yang tidak dicat dan berwarna.

Produksi polietilen tekanan rendah dilakukan sesuai dengan tiga teknologi utama:

• Polimerisasi terjadi dalam suspensi
• Polimerisasi yang terjadi dalam larutan. Solusi ini adalah heksana
• Polimerisasi fase gas

Cara yang paling umum dianggap polimerisasi larutan... Polimerisasi dalam larutan dilakukan dalam kisaran suhu 160 hingga 2500 ° C dan tekanan dari 3,4 hingga 5,3 MPa. Kontak dengan katalis membutuhkan waktu sekitar 10-15 menit. Pemisahan polietilen dari larutan dilakukan dengan menghilangkan pelarut, pertama di evaporator, dan kemudian di pemisah dan di ruang vakum granulator. Polietilen granular dikukus dengan uap air. HDPE diproduksi dalam bentuk butiran yang tidak dicat dan berwarna, dan terkadang dalam bentuk bubuk.

Produksi polietilen tekanan sedang dilakukan sebagai hasil dari polimerisasi etilen dalam larutan. Polietilen tekanan sedang diperoleh pada suhu sekitar 150 ° C, di bawah tekanan tidak lebih dari 4 MPa, dengan adanya katalis. PSD dari larutan jatuh dalam bentuk serpihan. Produk yang diperoleh dengan cara di atas memiliki berat molekul rata-rata berat tidak lebih dari 400 ribu, derajat kristalinitas tidak lebih dari 90%.

Produksi polietilen tekanan tinggi linier dilakukan dengan menggunakan modifikasi kimia LDPE. Proses berlangsung pada suhu 150 °C dan sekitar 3,0-4,0 MPa. Polietilen densitas rendah linier memiliki struktur yang mirip dengan polietilen densitas tinggi, namun memiliki cabang samping yang lebih panjang dan lebih banyak. Produksi polietilen linier dilakukan dengan dua cara:

• Polimerisasi fase gas
• Polimerisasi dalam fase cair saat ini merupakan metode yang paling populer. Ini dilakukan dalam reaktor unggun cair. Etilen terus menerus diumpankan ke dalam reaktor dan polimer dihilangkan sambil mempertahankan tingkat unggun cair yang konstan di dalam reaktor. Proses berlangsung pada suhu sekitar 100°C, tekanan 0,689 hingga 2,068 MPa

Efisiensi metode polimerisasi fase cair ini lebih rendah dibandingkan dengan metode fase gas, tetapi juga memiliki kelebihan, yaitu: ukuran instalasi jauh lebih kecil daripada peralatan untuk polimerisasi fase gas, dan investasi modal yang jauh lebih rendah.

Metode dalam reaktor dengan alat pengaduk menggunakan katalis Ziegler praktis sama. Dalam hal ini, hasil produk maksimum terbentuk. Belum lama ini, untuk produksi polietilen linier, sebuah teknologi mulai digunakan, sebagai akibatnya katalis metalosen digunakan. Teknologi ini memungkinkan untuk memperoleh berat molekul polimer yang lebih tinggi, sehingga meningkatkan kekuatan produk. LDPE, HDPE, PSD dan LPVD berbeda satu sama lain, baik dalam struktur dan propertinya, masing-masing, dan digunakan untuk menyelesaikan tugas yang berbeda... Selain metode polimerisasi etilen di atas, ada yang lain, hanya di industri mereka belum menerima distribusi.

Sampai saat ini, polimer diproduksi dalam dua kelas utama LDPE dan HDPE.

Ada jenis polietilen lain, yang masing-masing memiliki sifat dan ruang lingkupnya sendiri. Berbagai pewarna ditambahkan ke polimer granular selama proses produksi, yang memungkinkan untuk memperoleh polietilen hitam, merah atau warna lainnya.

Polietilen bertekanan tinggi diperoleh dalam autoklaf, reaktor tubular. Ada delapan merek LDPE yang diproduksi dalam autoklaf, menurut GOST. Dua puluh satu jenis polietilen tekanan tinggi diproduksi dari reaktor tabung.

Untuk sintesis HDPE, kondisi berikut harus dipenuhi:

1. rezim suhu - dari 200 hingga 250 °
2. katalis - oksigen murni, peroksida (organik)
3. tekanan dari 150 hingga 300 MPa

Massa terpolimerisasi pada fase pertama memiliki keadaan cair, setelah itu bergerak ke pemisah, kemudian ke granulator, di mana butiran bahan jadi dicetak. Kualitas LDPE digunakan untuk produksi film kemasan, film termal, kemasan multilayer. Juga, polietilen bertekanan tinggi digunakan dalam industri otomotif, kimia, makanan. Ini digunakan untuk membuat pipa tahan lama berkualitas tinggi yang digunakan di sektor perumahan.

Tugas terpenting perusahaan untuk produksi polietilen adalah modernisasi peralatan, peningkatan teknologi pirolisis, konversi, peningkatan kapasitas produksi. Ke arah ini "LENNIIHIMMASH" melakukan jenis pekerjaan berikut: :

• pengembangan peralatan untuk melengkapi tungku pirolisis selama modernisasinya
• survei keadaan perusahaan yang ada
• analisis, studi kelayakan dan pemilihan opsi rekonstruksi yang optimal
• modernisasi peralatan
• desain bangunan dan struktur

Peralatan utama untuk produksi polietilen:

• blok reaktor
• kompresor
• unit daur ulang tekanan tinggi dan menengah (pemisah, pemisah, penukar panas)
• stasiun air panas dengan pompa
• unit pendingin
• pompa
• kontainer, termasuk dengan perangkat pengaduk

Pemeriksaan awal terhadap kondisi peralatan yang ada

Rasakan "LENNIIHIMMASH"

Selama periode konstruksi aktif di USSR pabrik untuk produksi etilen dan propilena dari gas pirolisis untuk produksi bahan polimer selanjutnya, LENNIIHIMMASH adalah perancang dan pemasok utama peralatan kolom dan pertukaran panas untuk blok suhu rendah untuk pemasangan berbagai kapasitas dari 45 hingga 300 ribu ton etilena per tahun (E-45, EP-60, E-100, E-200, EP-300). Pada tahun-tahun berikutnya, untuk fasilitas produksi yang ada, pekerjaan dilakukan pada rekonstruksi mereka untuk meningkatkan produktivitas pirogas yang diproses, solusi teknis diterapkan untuk menstabilkan operasi instalasi, mengurangi hilangnya produk target (meningkatkan faktor pemulihan ), dan meningkatkan kualitas produk. Pada saat yang sama, instalasi dilengkapi dengan peralatan tambahan, perangkat kontak kolom diganti, dan aliran proses dioptimalkan. Di blok produksi etilen suhu rendah, dalam pengembangan peralatan kolom, hasil penelitian yang dilakukan oleh LENNIIHIMMASH, metode perhitungan hidrolik pelat yang dikembangkan, hasil pemeriksaan blok peralatan yang dikembangkan dalam produksi etilen digunakan. Untuk produksi polietilen bertekanan tinggi untuk pabrik Novopolotsk, Sumgait, Tomsk dan produksi di Jerman LENNIIHIMMASH, peralatan khusus dikembangkan: kompresor etilen bolak-balik (kompresor booster, kompresor etilen tekanan tinggi pada basis yang berlawanan (I cascade - hingga 25 Kaskade MPa dan II - hingga 230 MPa), peralatan reaktor, tangki Peralatan ini terus berhasil dioperasikan hingga saat ini.

Pada tahun 2010 untuk produksi LDPE di perusahaan "Lukoil Neftekhim Burgas AD" (Bulgaria) mengembangkan proposal untuk rekonstruksi jalur teknologi untuk meningkatkan kapasitas produksi, meningkatkan teknologi, mengganti peralatan usang, kelayakan ekonomi.

Produksi yang ada meliputi:

• Instalasi untuk produksi LDPE dengan reaktor tubular dengan kapasitas 50 ribu ton / tahun (proses ATO - Prancis)
• Instalasi untuk produksi LDPE dengan reaktor autoclave (dua jalur teknologi dengan kapasitas masing-masing 15 ribu ton / tahun, dengan total kapasitas 30 ribu ton / tahun), proses perusahaan ICI - Inggris

Spesialis LENNIIHIMMASH melakukan survei, di mana cadangan berikut untuk peralatan utama dan tambahan diidentifikasi:

Untuk instalasi dengan reaktor tubular, ada cadangan dalam hal kapasitas, sehingga disarankan untuk tidak mengganti seluruh instalasi. Modernisasi parsial dimungkinkan dengan peningkatan kapasitas unit teknologi utama:

• blok reaktor tanpa pembongkaran reaktor
• unit kompresi dengan penggantian sebagian peralatan tanpa mengubah bagian konstruksi
• unit daur ulang tekanan rendah akan tetap tidak berubah
• unit daur ulang bertekanan tinggi membutuhkan renovasi yang signifikan

Desain unit pendingin baru, yang secara signifikan akan meningkatkan produktivitas, telah diusulkan, daftar peralatan baru dan modern dari unit dengan karakteristik teknis utama telah disusun.

Rekonstruksi reaktor tubular - transisi ke reaktor tiga zona
reaktor dalam versi 2 dan 3 rekonstruksi dengan pengenalan cairan
inisiasi

Modernisasi kompresor - Penguat multi kompresor / tahap pertama
oleh Burckhardt

Tiga varian rekonstruksi diusulkan. Tergantung pada volume rekonstruksi, produktivitas total kedua produksi dapat ditingkatkan dari 80 ribu ton PE per tahun menjadi:

• Opsi 1 - 90 ribu ton / tahun
• Opsi 2 - 130 ribu ton / tahun
• Opsi 3 - 128 ribu ton / tahun

Pada tahun 2016 sehubungan dengan rekonstruksi bengkel pirolisis dan pemurnian gas dari pabrik etilen Kazanorgsintez PJSC, solusi teknis utama telah dikembangkan, dan pada tahun 2017, desain teknis unit luar ruangan "Tungku pirolisis etana empat ruang P-810/ 815/820/825" sedang berlangsung, sebagai bagian dari unit pirolisis etana dan fraksi propana dalam tungku tabung. Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menghubungkan tungku 4 ruang, yang dirancang dan dipasok oleh Technip, dengan komunikasi teknologi yang ada dari pabrik etilena Kazanorgsintez PJSC dan pembangunan fasilitas tambahan untuk memastikan kepatuhan terhadap parameter, kualitas, dan indikator konsumsi aliran teknologi yang diperlukan untuk pengoperasian blok tungku. Pembangunan tungku pirolisis 4 ruang baru dan fasilitas tambahan dipertimbangkan untuk menyediakan redundansi untuk tungku pirolisis yang ada.

Proyek ini mencakup pengembangan unit pemanas dan persiapan untuk bahan baku dan bahan bakar gas, unit pengurangan uap, unit dosis dimetil disulfida (DMDS) - penghambat kokas, sistem pengolahan air umpan dan stasiun pompa, unit air blowdown.

• ikatan silang, pembusaan, klorosulfonasi untuk produksi bahan bangunan;
• penguatan logam - meningkatkan kekakuan, kekuatan, memungkinkan Anda mendapatkan bahan struktural untuk konstruksi;
• pengelasan (kontak, menggunakan gesekan, gas panas) - bergabung dengan lembaran, jaring film, elemen wadah kaku.

Bahan kemasan yang dihasilkan dapat digunakan untuk makanan, industri, produk non makanan... Kemasan ini bersifat universal:

• melindungi dari kelembaban, kotoran;
• ekonomis;
• cocok untuk barang apa pun;
• memiliki sifat kimia netral, komposisi aman;
• bisa transparan, diwarnai (diwarnai dalam jumlah besar), didekorasi dengan cara dicetak;
• Dapat didaur ulang (lebih mudah diproses daripada polimer lainnya).

jenis

Polimer dihasilkan sebagai hasil dari reaksi kimia yang berlangsung di bawah kondisi tekanan rendah atau tinggi.

LDPE (LDPE, LDPE). Etilen dicampur dengan oksigen. Gas berpolimerisasi ketika dipanaskan dan di bawah tekanan 25 MPa. Produktivitas - 18-20% gas mengalami polimerisasi, sisanya dikeluarkan dari reaktor. Polimer yang dihasilkan, setelah pendinginan, digranulasi dan dikeringkan. Pewarna dapat ditambahkan ke bahan baku sebelum granulasi. Ketika pigmen ditambahkan, butiran menjadi berwarna (polimer mempertahankan warnanya selama pemrosesan lebih lanjut).

Struktur molekul bahan yang diperoleh adalah dengan ikatan bercabang, dengan kisi kristal amorf, yang menyediakannya dengan kepadatan rendah.

Spesifikasi:

• massa molekul: (30-400) * 10 ^ 3;
• laju aliran lelehan: 0,2-20 g / 10 menit pada 230 ° C;
• glassy / meleleh pada suhu -4 ° C / + 105-115 ° C;
• kepadatan: 0,91-0,93 g / cm 3;
• koefisien kristalinitas: 60%;

HDPE (HDPE, HDPE). Untuk mendapatkannya, tekanan 3,4-5,3 MPa sudah cukup. Kepadatan bahan jadi meningkat karena tekanan yang relatif rendah. Polimerisasi paling sering dilakukan sebagai reaksi dalam larutan pelarut organik (heksana) dengan penambahan katalis. Campuran dipanaskan hingga 160-250 ° C, tekanannya 3,4-5,3 MPa. Solusi yang dihasilkan mengalami pemrosesan tambahan: penghilangan residu heksana, granulasi, pencucian residu katalis. Polietilen bubuk dapat diproduksi dengan menggunakan teknologi ini. Seperti LDPE, dapat diwarnai dengan penambahan pigmen.

Spesifikasi:

• massa molekul: (50-1000) * 10 ^ 3;
• laju aliran lelehan: 0,1-15 g / 10 menit pada 230 ° C;
• glassy / meleleh pada suhu -120 ° C / + 130-140 ° C;
• kepadatan: 0,94-0,96 g / cm 3;
• koefisien kristalinitas: 70-90%;
• penyusutan 1,5-2% selama produksi.

Dalam industri pengemasan, polietilen, kopolimer etilen dari jenis tambahan berikut digunakan.

Polietilen:

• LLDPE - tipis, dilaminasi, dapat diregangkan,;
• mLLDPE - digunakan sebagai komponen tambahan dalam produksi film;
• MDPE - untuk produksi dengan cetakan rotasi, dapat digunakan dalam pembuatan wadah, wadah kaku;
• EPE - dapat diperluas, digunakan dalam pembuatan penyerap goncangan, kemasan pelindung untuk mesin, peralatan, dll.;
• PEC - diklorinasi, dapat digunakan sebagai aditif pengubah dalam pembuatan bahan kemasan dengan sifat khusus.

Kopolimer etilen:

• dengan butil akrilat (EBA, dll.) - makanan, film multilayer, pengubah bahan baku polimer;
• dengan methyl acrytal (EMA) - pengubah untuk meningkatkan kompatibilitas polimer;
• dengan etil akrilat (EEA) - bahan film multilayer;
• dengan vinil asetat (EVA) - kemasan makanan;
• dengan vinil alkohol (EVOH, dll.) - properti ditentukan oleh kandungan etilen, digunakan untuk makanan, film menyusut, bahan cetakan;
• dengan plastomer poliolefin (POE, POP) - pengubah untuk film multilayer.

LDPE dan HDPE memiliki sejumlah sifat fisik dan kimia yang umum:

• resistensi terhadap aksi kimia (semakin tinggi kepadatan dan berat molekul, semakin stabil materialnya);
• permeabilitas uap dan gas dapat bervariasi untuk bahan jadi dengan jumlah lapisan yang berbeda, dengan struktur molekul yang berbeda, tetapi bagaimanapun tetap rendah;
• sifat kimia netral - tidak bereaksi dengan konsentrat alkali, dengan larutan garam, dengan sejumlah asam (hidrofluorik, hidroklorik, karboksilat, dll.), Dengan pelarut (termasuk organik), alkohol, minyak;
• dapat dihancurkan jika kontak dengan klorin, fluor, larutan asam sendawa(pada konsentrasi 50%);
• dapat membengkak bila terkena pelarut organik;
• kekakuan - lebih tinggi untuk HDPE (bisa keras), lebih rendah untuk LDPE (lunak);
• properti fisik- membungkuk tanpa patah, mempertahankan elastisitas dalam rentang suhu yang luas, tahan terhadap beban kejut. Tidak memiliki bau sendiri. Dielektrik. Tidak menyerap, tidak menyerap benda asing;
• tahan pemanasan di udara hingga + 80 ° C;
• tunduk pada photoaging pada paparan sinar UV langsung dalam waktu lama. Dimungkinkan untuk menggunakan penstabil foto;
• tidak memancarkan zat berbahaya atau berbahaya, tidak berbahaya, dapat digunakan untuk kemasan makanan.

Perusahaan Alita menggunakan LDPE, HDPE, jenis polietilen lainnya dalam pembuatan film polimer, selongsong, setengah lengan, wadah dan bahan kemasan lainnya.