Влияние полимеров на окружающую среду (на примере поливинилхлорида и полиэтилена)
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
В»учения поливинилхлорида относится к малоотходным производствам. Поливинилхлорид токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах не образует.
Массовая доля железа в суспензионном поливинилхлориде не должна превышать 0,002. [4]
3. Полиэтилен
Полиэтилен - самый дешевый неполярный синтетический полимер из класса полиолефинов, представляющий из себя твердое белое вещество с сероватым оттенком. Благодаря широкому комплексу свойств полиэтилен применяется во многих отраслях промышленности и народного хозяйства: кабельной, радиотехнической, химической, легкой промышленности, в медицине и др. Из полиэтилена изготавливаются различные изделия технического назначения, трубы, кабельная изоляция, упаковочный материал, предметы домашнего обихода, парниковые покрытия. Для контакта с пищевыми продуктами допускается только полиэтилен высокого давления, так как полиэтилен низкого давления может содержать остатки катализаторов- вредные для здоровья человека соединения тяжелых металлов. Около 70% полиэтилена выпускается для этих целей в виде пленки и листового материала. Мировое производство полиэтилена составляет свыше 30 млн. т. Производством полиэтилена занимаются практически все крупнейшие компании нефтехимической промышленности. Основным сырьем для него является этилен. Синтезируют полиэтилен при низком, среднем и высоком давлениях. В основном полиэтилен выпускают в гранулах диаметром от 2 до 5 мм, намного реже в виде порошка.
Существует четыре основных способа производства полиэтилена, с помощью которых получают:
полиэтилен высокого давления (ПВД);
полиэтилен низкого давления (ПНД);
полиэтилен среднего давления (ПСД);
линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД).
ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются друг от друга и по своей структуре и по своим свойствам, соответственно, и применяются они для решения различных задач.
3.1 Технологии производства полиэтилена
Производство полиэтилена высокого давления (ПВД) или низкой плотности (ПНП).
В промышленности ПВД получают при высоком давлении путем полимеризации этилена в автоклаве или в трубчатом реакторе. Процесс в реакторе происходит по радикальному механизму под действием кислорода, органических пероксидов (лаурил, бензоил) или их смесей. Смешанный с инициатором, нагретый до семисот градусов и сжатый компрессором до двадцати пяти мегапаскаль, этилен сначала поступает в первую часть реактора, где разогревается до тысяча восемьсот градусов, а потом во вторую - для полимеризации при температуре от 190 до 300 градусов и давлении от 130 до 250 мегапаскалей. В среднем этилен находится в реакторе от 70 до 100 секунд. Степень превращения до двадцати процентов, все зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляют не прореагировавший этилен, затем его охлаждают и гранулируют. Гранулы подсушивают и упаковывают. Товарный ПВД выпускают в виде неокрашенных и окрашенных гранул.
Производство полиэтилена низкого давления (ПНД) или высокой плотности (ПВП).
ПНД получают в промышленности с помощью низкого давлении. Для этого используют три основных технологии:
полимеризация происходит в суспензии
полимеризация происходит в растворе (гексане)
газофазная полимеризация
Самый распространенный способ - это полимеризация в растворе.
Полимеризация в растворе проводится при температуре от 160 до 2500 градусов и давлении от 3,4 до 5,3 мегапаскалей, контакт с катализатором происходит в течение 10-15 минут. Выделяется полиэтилен из раствора с помощью удаления растворителя: сначала в испарителе, потом в сепараторе и затем в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром (температура, превышающая температуру плавления полиэтилена). Товарный ПНД выпускают в виде неокрашенных и окрашенных гранул и иногда в порошке.
Производство полиэтилена среднего давления (ПСД).
ПСД получают в промышленности при среднем давлении путем полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен СД образуется при:
температуре - 150 градусов;
давление до 4 мегапаскалей;
наличие катализатора (Циглера-Натта).
ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев.
Полиэтилен, полученный таким образом, имеет:
средневесовой молекулярный вес до 400 000;
степень кристалличности до 90 процентов.
Производство линейного полиэтилена высокого давления (ЛПВД) или низкой плотности (ЛПНП)
Линейный полиэтилен высокого давления получают с помощью химической модификации ПВД (при температуре в 150 градусов и 30-40 атмосферах).
ЛПНП по структуре подобен ПЭВП, но имеет более длинные и многочисленные боковые ответвления. Производство линейного полиэтилена происходит двумя способами:
газофазная полимеризация;
полимеризация в жидкой фазе - наиболее популярный.
Производство линейного полиэтилена вторым способом происходит в реакторе с сжиженным слоем. В основание реактора подается этилен, полимер же отводят непрерывно, при этом постоянно сохраняя в реакторе уровень сжиженного слоя. Условия: температура около ста градусов, давление от 689 до 2068 кН/м2. Эффективность способа полимеризации в жидкой фазе ниже (два процента превращения за цикл), чем у газофазного (до тридцати процентов превращения за цикл). Однако данный способ имеет и свои плюсы - размер установки значительно меньшее, чем у оборудования для газофазной полимеризации, и существенно ниже капиталовложения. Практически иден