Производство полиэтилена высокого давления. Исследование устойчивости и определение областей различных режимов работы реактора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Вµнзии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.
Следует иметь в виду, что названия полиэтилен низкого давления, среднего давления, высокой плотности и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.
Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.
2 ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Первое промышленное производство полиэтилена (методом высокого давления) началось в Англии, где он использовался при производстве провода с полиэтиленовой изоляцией. Немногим позже производство полиэтилена началось в США, Германии и СССР.
Начиная с 1940 г. новый полимер стал применяться для изоляции уже радиочастотных проводов. Вскоре компания ICI создала мощности по производству полиэтилена и через некоторое время он был применен для производства телефонного кабеля, опоясавшего впервые весь земной шар. Во Вторую мировую войну полиэтилен имел очень важное стратегическое значение, так как являлся критически важным компонентом для производства радаров. И только в пятидесятые годы, во время расцвета британских супермаркетов, началось массовое использование данного полимера [2].
Полиэтилен низкой плотности получают при давлении от 1300 до 2500 кгс/см2 и температуре 155-280С. Реакция полимеризации проходит в трубчатых реакторах или в реакторах автоклавного типа с перемешивающим устройством. Процесс получения полиэтилена протекает по непрерывной схеме. До последнего времени мощность одного потока по производству полиэтилена в трубчатых реакторах составляла 6 тыс. т в год (два трубчатых реактора), в реакторах автоклавного типа - до 12 тыс. т в год. Увеличение мощности реакторов затрудняется отводом большого количества тепла, выделяемого при полимеризации этилена. Благодаря разработке новых узлов полимеризации этилена появилась возможность создания полностью автоматизированного технологического потока производства полиэтилена мощностью 50 тыс. т (и более) в год в одной линии.
Применение кислорода как инициатора в производстве полиэтилена постепенно снижается, в большинстве случаев применяются органические перекиси.
Производство полиэтилена низкой плотности состоит из следующих стадий: компремирование (сжатие) этилена; полимеризация этилена; разделение реакционной смеси и выделение полиэтилена; подготовка инициатора полимеризации. Стабилизация, крашение и грануляция - общие стадии для полиэтилена низкой и высокой плотности. Следовательно процесс производства полиэтилена можно разбить на следующие части :
а)компремирование (сжатие) этилена; полимеризация этилена;
б)разделение реакционной смеси и выделение полиэтилена; подготовка инициатора полимеризации;
в)cтабилизация, крашение и грануляция.
Представим это на рисунке 1.
Рисунок 1 - Стадии производства полиэтилена высокого давления
Этилен с установки газоразделения или хранилища подается под давлением 1-2 МПа и при температуре 10-40 С в ресивер 1, где в него вводится возвратный этилен низкого давления и кислород (при использовании его в качестве инициатора). Смесь сжимается компрессором промежуточного давления 2 до 25-30 МПа. соединяется с потоком возвратного этилена промежуточного давления, сжимается компрессором реакционного давления 3 до 150-350 МПа и направляется в реактор 4. Пероксидные инициаторы в случае использования их в процессе полимеризации вводятся с помощью насоса 9 в реакционную смесь непосредственно перед реактором. В реакторе происходит полимеризация этилена при температуре 200-320 С. На данной схеме приведен реактор трубчатого типа (смотрим рисунок 2), однако могут использоваться и автоклавные реакторы.
Рисунок 2 - Технологическая схема производства полиэтилена высокого давления
Образовавшийся в реакторе расплавленный полиэтилен вместе с не- прореагировавшим этиленом (конверсия этилена в полимер 10-30%) непрерывно выводится из реактора через дросселирующий клапан и поступает в отделитель промежуточного давления 5, где поддерживается давление 25-30 МПа и температура 220-270 С. При этих условиях происходит разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Расплавленный полиэтилен из нижней части отделителя вместе с растворенным этиленом через дросселирующий клапан поступает в отделитель низкого давления 10. Этилен (возвратный газ промежуточного давления) из отделителя 5 проходит систему охлаждения и очистки (холодильники б, циклоны 7), где происходит ступенчатое охлаждение до 30- 40 С и выделение низкомолекулярного полиэтилена, и затем подается на всасывание компрессора реакционного давления 3. В отделителе низкого давления 10 при давлении 0,1-0,5 МПа и температуре 200- 250 С из полиэтилена выделяется растворенный и унесенный механически этилен (возвратный газ низкого давления), который через систему охлаждения и очистки (холодильник 12, циклон 13) поступает в ресивер 14. Из ресивера сжатый бустерным компрессором 16 возвратный газ низкого давления (с добавленным в него при необходимости м