Полимерлер полиэтилен полипропилен полистирол поливинилхлорид полиметилметакрилат политетрафторэтилен

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 25 бет
Таңдаулыға:

Индустриалды-технологиялық факультеті
Көмірсутекті шикізатты өңдеу технологиясы пәні бойынша

КУРСТЫҚ ЖОБА

Тақырыбы: Төмен қысымда жоғары тығыздықты полиэтилен алу жобасы. Реактордың технологиялық есебі

Мамандығы: 6В07106 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы

Орындаған: студент Жағыпар А.Б.
Жетекші: аға оқытушы Наурызбаева А.Д.

МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
Әдеби шолу
Жобаланған процестің мақсаты мен қысқаша сипаттамасы
Дайын өнімнің қолданылуы
Жобаланған процестің теориялық негіздері
Жобаланған процестің технологиялық схемасы. Технологиялық режимі
Жобаланған процестің ғылыми жаңалығы

Технологиялық бөлім
Қарашығанақ кен орны мұнайының физико-химиялық сипаттамасы
Қарашығынақ кен орнының технологиялық шифры
Қарашығынақ кен орнының ағымды сызбасы
Кен орны бойынша материалдық баланс
Негізгі аппараттың құрылысы мен жұмыс принципі
Негізгі аппараттың технологиялық есебі

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Зерттеу тaқырыбының өзектілігі.
Қазіргі таңда ХХІ ғасырды тек жоғары технологиялар заманы ғана емес, сондай ақ полимерлер ғасыры деп атасақ қате болмас. Мұнай мен басқа табиғи ресурстардың күрделі реакцияларымен синтезделген жаңа заттардың пайда болуының арқасында қазіргі ғылымда жүздеген түрлі материалдарды ала алады.Полимер - қазіргі кезде адам тұрмысы үшін таптырмас, аса қажетті заттың бірі.Жоғары молекулалық қосылыстар немесе полимерлер деп молекулалары жүздеген немесе мыңдаған көміртегі атомдарынан, соған сәйкес молекулалық массалары мыңдаған, тіпті миллиондаған массаның атомдық бірлігіне тең болатын және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды атайды. Полимерлердің атомдары бір-бірімен химиялық байланыс арқылы қосылады. Полимерлер өзне тән бірқатар қасиеттеріне байланысты күнделікті тұрмыс пен өндірісте қолданылатын табиғи заттарды мысалы - табиғи тас пен ағашты өнеркәсіптің кейбір салаларында және күнделікті өмірде толығымен алмастырып отыр. Пластмассаны өндіру және одан әрі өңдеу басқа салалармен салыстырғанда өзіндік құны әлдеқайда төмен, ал кейбір полимерлер техникалық сипаттамалары жағынан металдан кем түспейді, бұл көрсеткіштер жасанды түрде шығарылған жоғары молекулалық қосылыстардың кең таралуына үлкен әсер етті.
Жұмыстың мaқсaты
Қазіргі кезде полимерлер өндіру қарқынды дамуда. Машина жасау, радио және электротехника, құрылыс, сонымен катар кеме, авто, ұшақ, ракета жасау өндірісін, жеңіл өнеркәсіпті, тұрмысты полимерсіз көзге елестету мүмкін емес. Полимерлердің осындай көп түрлі болуы олардың химиялық құрамына, макромолекулаларында жеке бөліктерінің бір-бірімен қалай байланысқанына және олардың кеңістіктегі геометриялық орналасуына байланысты.
Полимер бұйымдарының бұрын байқалмаған қасиеттері анықталып, өндіріске енгізілуде. Сондықтан полимер бұйымдары адамзат игілігіне айналып, техникалық өнердің, ғылымның жаңа қырынан дамуына өзіндік үлесін қосуда.
Қазіргі уақытта полимерлер ғылым мен техниканың, құрылыс пен медицинаның, тұрмыс пен өнеркәсіптің, жалпы халық шаруашылығының әр түрлі салаларында қолданылады. Бұл полимерлдердің көп түрлілігіне, алу жолының оңайлығына, физика және химиялық өзгерістерге тұрақтылығына байланысты.
Полиолефиндер полимерлердің ең кең таралған типі, этилен және α-олефиндердің (пропилен, бутилен, 4-метилпентен) полимеризация және сополимеризация реакцияларымен алынады. Полиолефиндердің арасында ең кең таралғандары полиэтилен (ПЭ) мен полипропилен (ПП).
Полиэтилен - бұл термопластикалық этилен полимері.
Бұл органикалық қосылыс және ұзын молекулалары бар ... -CH2-CH2-CH2-CH2- ..., мұндағы - көміртек атомдары арасындағы коваленттік байланыстарды білдіреді.
Әлемдегі ең көп таралған пластик.
Химиялық және аязға төзімді, изолятор, соққыға сезімтал емес, қызған кезде жұмсарады (80-120 ° C), салқындаған кезде қатып қалады, адгезия (жабысу қасиеті) өте төмен.
2004 жылы полиэтиленнің әлемдік өндірісінің күштілігі 70 млн т. жетті. Жақын уақытта полиэтилен өндірісінің өсуі мен қолданысының жылдық қарқыны әлем бойынша 4-5% құрайды, тағы да ең үлкен қарқындылық төменгі тығыздықтағы сызықты полиэтилен ТТСПЭ сұранысының өсуі (7-8%), орташа сұраныс ЖТПЭ (4-5%), ең аз ТТПЭ (1,5-2%) күтілуде.

Зерттеу міндеттері.
Төмен қысымды полиэтиленнің өнеркәсіптік өндірісі полимер химиясының ең жас бағыттарының бірі болып табылады. Төмен қысымды полиэтилен - арзан, экологиялық таза өнім.
Жаңа иондық-үйлестіру катализаторлары ашылғаннан бері ол өте жылдам қарқынмен дамып келеді. Төмен қысымды полиэтилен өндірісінің жоғары өсу қарқыны осы материалға үнемі өсіп келе жатқан сұраныспен байланысты, бұл төмен қысымды полиэтиленнің қасиеттерінің өте құнды жиынтығымен түсіндіріледі: жоғары беріктігі, агрессивті ортадағы крекингке тұрақтылығы, ыстыққа төзімділігі, аязға төзімділігі, төмен үлестік ауырлық күші, ультракүлгін сәулелерді тарату және сіңіру мүмкіндігі. радиоактивті сәулелену, жақсы диэлектрлік қасиеттері, әртүрлі әдістермен өнімдерге жақсы өңделуі.
Полиэтилен өндірісінің негізгі нысандары АҚШ, Еуропа және Жапонияда шоғырланған, бірақ өндірісті Парсы шығанағы мен Солтүстік Африка диірмендеріне өткізу мүмкіндігі бар. АҚШ-та негізгі өндірушілер - Yusai, Union Carbide, Dow және Жапонияда Mitsubishi Yucca.
Төмен қысымды полиэтилен өндірісі суспензия кезіндегі этиленді полимерлеудің сұйық фазалық әдісіне (Куйбышевнефтеоргсинтез АҚ) және Union Carbide (АҚШ) әдісімен CJB компаниясының (Ұлыбритания) қондырғысы негізінде этилен полимеризациясының газды фазалық әдісіне негізделген (Казаноргсинтез ААҚ). ).
Төмен қысымды полиэтиленнің ірі тұтынушылары ауыл шаруашылығы (суару, жылыту және суару үшін құбырлар мен шлангтар өндіру, жылыжайларға арналған контейнерлер мен пленкалар шығару), су шаруашылығы және мелиорация (сантехникалық құбырларды өндіру үшін), құрылыс индустриясы (сантехникалық бұйымдарды өндіру үшін) болып табылады. -техникалық мақсат, құбырлар және газ құбырларын оқшаулау), тамақ өнеркәсібі (пленкалар мен контейнерлерді өндіру үшін) және кабельді өнеркәсіп.
Төмен қысымды полиэтиленді пайдалану жоғары экономикалық тиімділікпен бірге жоғары технологиялық тиімділікке ықпал етеді - өнімнің салмағын азайтуға, оның қызмет ету мерзімін ұлғайтуға, өндірістің күрделілігін төмендетуге және т.б.

Ғылыми-техникалық жаңашылдығы.
Курстық жобаның жаңашылдығы ретінде шет елдік өндірістерде катализатор ретінде кеңінен қолданылатын Филипс процессі алынды. Филипс процесінің Циглер-Натта катализаторымен салыстырғандағы артықшылығы келтірілген. Филлипс Петролеум қазіргі кезде тығыздығы жоғары полиэтилен алу үшін өнімділігі жоғары катализаторды, кремний диоксидіндегі хром оксидінің жоғарғы беткі қабатын пайдаланады.

1 Әдеби шолу

1.1 Жобаланған процестің мақсаты мен қысқаша сипаттамасы
Полиэтилен - полиолефиндер класынан ең арзан полярлы емес синтетикалық полимер, ол сұр түсті реңі бар қатты ақ зат болып табылады.
Мұнайхимия саласындағы барлық дерлік ірі компаниялар полиэтилен өндірумен айналысады. Ол үшін негізгі шикізат - этилен. Полиэтилен өндірісі жоғары, орташа және төмен қысым кезінде этилен газын полимеризациялауға негізделген. Негізінен, полиэтилен диаметрі 2-ден 5 мм-ге дейінгі түйіршіктерде шығарылады, көбінесе ұнтақ түрінде болады.
Полиэтилен өндірудің үш негізгі әдісі бар, олар:
Жоғары қысымды полиэтилен (LDPE)
Орташа қысымды полиэтилен (PSD)
Төмен қысымды полиэтилен (HDPE)

1.1.1 Полиэтилен қасиеттері. Полиэтилен - термопластикалық қаныққан полимер көміртегісі, молекулалары - СН2-СН2- этилен түйінен тұрады, жалпақ зигзагты периодтық сәйкестігі 0,254 нм конфармациясы бар, яғни көміртек тізбегінде қайталанатын аралыққа сәйкес. Көршілес молекулалар бір бірінен 0,43 нм аралықта орналасқан.
Төмендегі 1 - кестеде полимерледің физикалық қасиеттері салыстырып көрсетілген.

Кесте-1
Полимерлердің физикалық қасиеттері

Қасиеттері
Полимерлер

полиэтилен
полипропилен
полистирол
поливинилхлорид
полиметилметакрилат
политетрафторэтилен
Тығыздығы гсм3
0,91-0,97
0,90-0,92
1,04-1,05
1,35-1,43
1,19
2,15-2,24
Шынылану температурасы, 0С
102-137*
160-175*
82-95
75-80
115-120
327*
Созған кездегі беріктігі, МПа
7-45
2
24-20
40-50
40-60
78
14-29
Диэлектрлік өткізгіштігі
2,2-2,4
-
2,5-2,6
3,5-4,5
2,8-3,5
1,9-2,2

Полиэтилен, қасиеттері мен қолданылуы біршама ерекшеленеді, ол бірқатар жалпы сипаттамаларға ие мысалы: абсолютті суға төзімділік. Полимерді сумен суламайды және оған әртүрлі химиялық заттар, негізінен қышқылдар мен тотықтырғыш заттар қолданылмаса, оны сіңірмейді; жоғары химиялық төзімділік. Материал кез-келген сілтілердің, қышқылдардың және тұздардың сулы ерітінділерімен әрекеттеспейді, бөлме температурасында ол ешқандай органикалық еріткіштерге берілмейді. Температура +60 градустан жоғары көтерілгенде, ол күкірт және азот қышқылдарының әсерінен оңай ериді.
Полиэтиленнің алынатын әдісіне байланысты тән қасиеттері - иіссіз және дәмсіз - өзгеріп тұрады, ерекше тығыздығы, балқу температурасы, қаттылығы, беріктігі. Бұл көрсеткіштер мына қатарда Жоғары қысымды полиэтилен (ЖҚПЭ) ‹ Төмен қысымды полиэтилен (ТҚПЭ) ‹ Орта қысымды полиэтилен (ОҚПЭ) көрінеді. Полиэтилен қасиетінің әртүрлілігінің негізгі себебі: тізбектегі тармақтар неғұрлым көп болса, майысқақтығы мен аморфизациясы жоғары, ал полимердің кристалдығы төмен болуында. Тармақтылық берік макромолекула жиынтығын алуын қиындатады және кристаллизация процесіне кедергісін тигізеді. Ретсіз макромолекула аймақтары бар, полиэтилен кристалдық фаза мен қатар аморфтық фаза да болады. Бұл екі фазаның ара қатынасы полиэтилен алу әдісіне және оның кристализация шартына байланысты. Бұл полимердің басқада қасиеттерін анықтайды.
Полиэтилен су мен басқа полярлы сұйықтықта жібітілмейді. Бөлме температурасында ол органикалық еріткіштерде ерімейді. Тек температура (70°C дейін) жоғарылағанда алдымен ісінеді, сосын ароматтық және хлорланған көмірсутектерде ериді. Ең жақсы еріткіштер ксилол, декалин тетралин болып табылады. Ерітінділерді суытқанда Полиэтилен ұнтақ түрінде түседі.
Майлар, керосиндер және басқа мұнай көмірсутектері полиэтилен тәжірибеде мүлдем әсерін тигізбейді, төмен тығыздықтығы полимерге қарағанда, жоғары тығыздықтағы полимер оларға барынша төзімді.
Полиэтилен қышқылдардың сулы ерітінділерінде, сілтілер мен тұздарға төзімді болады, бірақ температураны 60°C жоғарылатқанда күкірт және азот қышқылдары оны тез бұзады. Аз уақыттың ішінде полиэтилен оксиқышқылдармен өңдегенде, беттің қышқылдануына және суда, желіммен, полярлы сұйықтықтармен жібітуге әкеліп соғады. Бұл жағдайда полиэтилен өнімдерін желімдеуге болады. Полиэтилен бетінің полярлығын жоғалтпаған жағдайда оны ыстық ауамен, азот немесе аргонмен пісіруге болады.
Полиэтилен пленка түрінде көп газдарда (Н2, О2, СО2, N2, CO, CH4, C2H6) өтімді, бірақ су буында және полярлы сұйықтықтарда өтімсіз. ТТПЭ өтімділігі ЖТПЭ қарағанда 5-10 есе өтімдірек.
Полиэтилен жылуды төмен өткізеді және термиялық кеңею коэффициенті үлкен.
Полиэтилен электрлік қасиеті бойынша, полярсыз полимер ретінде, жоғары сапалы жоғары жиілікті диэлектриктерге жатады. Температура -80-нен 100°C шамасында және ылғал болғанда, әлектрлік өріс жиілігі өзгергенде диэлектрлік шығынның тангенс бұрышы аз өзгерісте болады. ЖТПЭ катализатор қалдықтары диэлектрлік шығынның тангенс бұрышын жоғарлатады, әсіресе температура жоғарылағанда, бұл кейбір изоляциялық қасиетін нашарлатады.
Полиэтилен комплексті оңтайлы қасиеттерімен бірге бірқатар кемшіліктері бар. Оларға алдында айтылғандай бірінші кемшіліктерінің бірі күн сәулесінің әсерінен ескіруі, статистикалық жүктемелер әсерінен деформацияның дамуы, өнімдерде жарық пайда болуы, төмен жұмыс температурасы (70°C дейін) жеткіліксіз механикалық беріктілік, жанғыш, мөлдірсіздігі.
Өнімдердегі жарықтар жұмыстағы кернеу, температура және ортаға байланысты анықталады. Полиэтиленге жуғыш заттар ерітінділері және полярлы сұйықтықтар белсенді әсер етеді.

1.1.2 Полиэтилен және оның ашылу тарихы.
1873 жылы этиленнің полимеризациязын алғаш рет Бутлеров А.М. зерттеген болатын, ал 1884 жылы оны орыс химигі Густавсон Г.Г. катализатор ретінде бромды алюминийді қолдана отырып жүзеге асырды. Алынған этиленнің полимерлері төмен молекулалы өнімдер болатын.
Содан кейін дүние жүзінің әр түрлі мемлекеттерінде көптеген ғалымдар этиленнің жоғары молекулалы өнімдер түріне полимерленуі проблемаларымен айналысты. Тек қана 1933-1936 жылдары совет ғалымы Динцес А.И. және ағылшын зерттеушілері Фосет пен Джибсондарға 1000 атм-дан жоғары қысымда және 200 ºС шамасындағы температурада қатты жоғары молекулалы этиленнің полимерлерін ала алды.
Полиэтиленнің өнеркәсіптік өндірісі 1938 жылы Ұлыбританияда жоғарғы қысым әдісі бойынша басталды. Біршама уақыттан кейін - Германияда, КСРОда.
Жоғарғы қысым әдісі бойынша алынатын полиэтиленнің өндірісінің технологиялық процесінің қиындығы - полимеризацияны үлкен қысымға шыдамды қондырғыда жүргізу керектігі; реакциялық жүйеде этиленнің циркуляциясын жоғары емес түрлену дәрежесіне байланысты бірнеше рет жүргізу қажеттігі және т.б. Бұл жағдайлар этиленнің полимерленуінің жаңа жолдарын іздеуге мәжбүрледі. 1952 жылы Циглер К. басшылығымен неміс ғалымдарының ашқан жаңалығы үлкен оқиға болды, олар этиленнің қалыпты температурада комплексті металлорганикалық катализаторлардың қатысында полимерленуін ашты.
Циглер К. жұмыстары баспаға шығарылғаннан кейін, АҚШта Филлипс Петролеум компани мен Стандарт ойл оф Индиан компанияларында полиэтиленнің жоғары емес қысымда (35-70 атм) қарапайым металл тотықтары катализаторлардың қатысында полимерленуінің бірнеше әдістерінің ашылып, өнеркәсіпте жүзеге асырылып жатқаны туралы хабарлама шықты. 1970-жылдары тағы да этиленнің жаңа әдістер бойынша, өтетін сәулелердің әрекетінің астында және электрлік разрядтардың әсері, т.б. бойынша, полимерленуі мүмкіндіктері ашылды.
Қазіргі кезде полиэтиленнің өнеркәсіптік өндірісі үш әдіс бойынша жүзеге асырылады:
‒ 1200-2500 атм қысымда катализатор ретінде оттектің аздаған мөлшері қатысында этиленнің полимерленуі;
‒ төмен қысымда (0,5-6 атм) комплексті металлорганикалық катализатордың қатысында этиленнің полимерленуі;
‒ орта қысымда (35-70 атм) көмірсутекті еріткіштердегі металл тотықтары катализаторлары қатысында этиленнің полимерленуі.
Қазіргі кезде осы әдістердің біреуін бөлуге болмайды, себебі бұл әдістермен алынған өнімдер бірқатар қасиеттері мен қолданылу салаларына байланысты ерекшеленеді. Сондықтан, жұмысымда осы барлық үш әдісті, олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін қарастырып өтемін [1]. Этилен әр түрлі шарттарға сай полимерленеді.

1.1.3 Шикізат сипаты.
Полиэтилен өндірісінің шикізаты ретінде этилен - С2Н4 - қанықпаған көмірсутектерінің класының қарапайым өкілі болып табылатын түссіз газ. Этилен (ИЮПАК бойынша: этен) - С2Н4 формуласымен сипатталатын, химиялық органикалық қосылыс. Қарапайым алкен болып келеді (олефеин). Қос байланыс болғандықтан қанықпаған көмірсутектерге жатады. Өнеркәсіпте үлкен роль атқарады және маңызды фитогормон болып келеді. Этилен - әлемдегі ең көп өндірілетін органикалық қосылыс. 2008 жылы этиленнің әлемдік өндірісі 113 миллион тонна құрады және жыл сайын 2-3 %-ға ратып келеді.
Тазалығы жоғары этиленнің аз мөлшерін алу үшін этил спиртінің 300-400 ºС температурада АL2О3 қатысында дегидротациялау әдісін қолданады:
С2Н5ОН -- С2Н4 + Н2О
Бұл әдіс қарапайым, бірақ құнды химилық шикізат - этил спиртінің көп мөлшерін қажет етеді, сондықтан қазіргі кезде этилен алу үшін мұнай газдары мен мұнайға серік газдарды қолданамыз. Сонымен байланысты полиэтилен өндірісінің қазіргі барлық жаңа өнеркәсіптік қондырғылары мұнай газдары мен мұнай серік газдарынан алынатын этиленге негізделген.
Мұнай газдары мұнайдың крекинг (400-450 ºС) пен пиролиз (≈700 ºС) процестері нәтижесінде алынады және этиленмен бірге, сутегі, метан, этан, пропан, пропилен, бутан, изобутан мен т.б. болады.
Мұнайды өндіру кезінде мұнаймен бірге шығатын серік газдардың құрамында негізінен қаныққан көмірсутектер, метан, этан, пропан, бутан, т.б. болады, олар жоғарытемпературалық крекингке ұшырайды, нәтижесінде жоғары шығыммен этилен алынады [3].
Газды қоспалардан концентрлі этиленді бөліп алу үшін келесі әдістер қолданылады:
‒ ректификациялық (терең суыту) - газды қоспа қысым астында сығылады және -100 ºС-тан -118 ºС-қа дейін суытқанда ректификациялық колонналарда бөлек фракцияларға айдалады. 1-суретте этиленнің ректификациялық әдіспен бөлінуі бейнеленген:
‒ адсорбциялық-ректификациялық - бастапқы қоспадан алдын-ала еріткішпен барлық компоненттерді, метан мен сутектен басқа, адсорбциялайды, содан кейін адсорбцияланған компоненттердің ректификациясы жүреді. Бұл әдіс -20 ºС -30 ºС аралығындағы температураларда жүргізуге мүмкіндік береді. 2-суретте этиленнің адсорбциялықректификациялық әдіспен бөлінуі бейнеленген:
‒ адсорбциялық-десорбциялық (гиперсорбция) - гранулалық адсорбенттің үздіксіз қозғалатын қабаттарында газды қоспалардың ыдырауы.
Алынған полиэтиленнің концентрациясы 97-98 %-дан аз болмайды. Полимерлеуге ұшыраған этиленнің ішінде ешқандай қоспалардың болмауы керек, тек қана парафинді көмірсутектердің (этан, пропан) аздаған мөлшері болуға рұқсат. Әсіресе ацетилен мен оттектің қоспалары болмау керек, сол себепті алынған этилен тазартуға ұшырайды, мысалы, селективті гидрлеу әдісі бойынша. Қазіргі уақытта тазартудың мүмкін болатын дәрежесі 99,99%-ды құрайды. Іс жүзінде полиэтилен алу үшін этиленнің құрамы келесідей болу керек (көлемдік %): этилен - 99,6; ацетилен - 0,001-0,003; көміртектің қосоксиді - 0,05; көміртек монооксиді - 0,05; оттегі - 0,001; сутегі - 0,3-0,4; пропилен - 0,03.
Таза этиленнің келесі физико-химиялық константалары болады: қайнау температурасы - 103,8 ºС, балқу температурасы - 169,2 ºС; қайнау температурасы кезінде меншікті салмағы - 0,5699; критикалық температурасы 9,7 ºС; критикалық қысымы - 50,9 атм; иісі - әлсізэфирлі; газтәріздес этиленнің салмағы 0 ºС - 1,26 гл, 25 ºС-та - 1,2 гл; 1 атм-да жылусыйымдылық - 0,40 ккалкг; 300 атм-да - 0,60 ккалкгxград; ауамен қатысқандағы жарылу аралығы: төменгі - 3-3,5%, жоғарғысы - 16-29%. Наркотикалық әсер етеді .
Қолданылуы. Этилен негізгі органикалық синтезде алғы өнімдердін бірі және келесі қосылыстарды алу үшін негізгі шикізат болып келеді:
‒ винилацетат;
‒ дихлрэтан винилхлорид (3-ші орын, бүкіл көлемнің 12%);
‒ этилен тотығы (2-ші орын, 14-15% );
‒ полиэтилен (1-ші орын, бүкіл көлемнің 60%-на дейін);
‒ стирол;
‒ сірке қышқылы;
‒ этиленгликоль;
‒ этил спирті.
Этилен ауа қоспасымен бірге медицинада наркоз ретінде қолданылады. Барлық дерлік өсімдіктерде фитогормон болып келеді [3].

1.2 Дайын өнімнің қолданылуы
Полиэтилен - ең көп қолданылатын полимер. Оны өңдеу технологиясы салыстырмалы түрде қарапайым, полиэтилен пластикті өңдеудің барлық қолданыстағы әдістерімен өңделеді, ал оны өңдеуге тікелей мамандандырылған жабдық қажет емес.
Химиялық, физикалық, механикалық және диэлектрлік қасиеттер кешені полиэтиленнің тұтынушылық қасиеттерін анықтайды және оны көптеген өнеркәсіптік салаларда (радиотехника, кабель, жарық, химия, медицина және т.б.) кең қолдануға мүмкіндік береді.
Полиэтилен келесі құрылыс материалдары мен бұйымдарды жасауда қолданылады: гидроизоляциялық қабықшалар мен плиталар, түтіктер мен оларға арматуралар; әр түрлі бұйымдар (профильдер, арматуралар, болттар, бөшкелер, үрленіп жасалған бұйымдар).
Полиэтиленді өңдеудің бірнеше технологиялық процестері бар мысалы: экструзия, құю әдісі, үрлеу әдісі, термо-вакуумды қалыптау, инжекциялық қалыптау және т.б.
Экструзия полиэтилен құбырларын, полиэтилен кабельдерін, пленкаларды, құрылысқа және қаптауға арналған полиэтилен қабықтарын, сондай-ақ кез-келген саланың қажеттіліктері үшін әр түрлі полиэтилен пленкаларын өндіруде қолданылады.
Термо-вакуумды қалыптау және инжекциялық қалыптау әртүрлі орау материалдарын шығару үшін қолданылады. Полиэтилен қаптамасы бүгінде пластикалық өнімдер нарығының тез өсіп келе жатқан сегменті болып табылады.
Полиэтиленді өңдеудің айналмалы және экструзиялық үрлеу әдістері контейнерлердің, контейнерлердің және ыдыстардың барлық түрлерін алу үшін қолданылады.
Арнайы құрылыс материалдарын жасау үшін полиэтиленнің арнайы түрлері, мысалы, көбіктенетін полиэтилен, өзара байланысқан полиэтилен, ультра жоғары молекулалы салмақты полиэтилен, хлоросульфонатталған полиэтилен қолданылады. Полиэтилен өздігінен құрылымдық материал емес, бірақ күшейтілген полиэтилен дәл құрылымдық мақсаттар үшін қолданылады. Дәнекерлеу полиэтиленнен жасалған бұйымдарға да қолданылады, дәнекерлеудің барлық негізгі тәсілдері полиэтилен өндірісінде де кең таралған: ыстық газ, үйкеліс, жанасу, толтырғыш өзек және т.б.
Қазіргі заманғы нарықтың жеке сегменті - полиэтиленді қайта өңдеу (қайта өңдеу). Әлемдегі көптеген компаниялар, соның ішінде Ресейде, полиэтиленнен қалдықтарды әрі қарай өңдеу және сату немесе тәуелсіз пайдалану үшін сатып алуға мамандандырылған. Көбінесе бұл үшін экструдталған қалдықтар қолданылады, содан кейін ұсақтау нәтижесінде өнім шығаруға жарамды екінші түйіршікті материал пайда болады.
Сонымен, полиэтилен төмендегідей өнімдер алу үшін қолданылады:

Пленкалар (қаптама, ауылшаруашылық, созу, қысу)
құбырлар (су, газ, қысымсыз,)
контейнерлер (банка, бак, бөтелке)
талшықтар
құрылыс материалдары
санитарлық бұйымдар
протездік органдар
тұрмыстық заттар
электр кабелін оқшаулау
автомобиль бөлшектері мен әртүрлі жабдықтар
полиэтилен көбік
Бұл полиэтилен қолдануға болатын барлық нәрселерден алыс, яғни полиэтиленен басқа да материалдар мен бұйымдар алуға болады. Бұл материалдың жаңа және жақсартылған тұтынушылық қасиеттері бар, және де жыл санап жаңа брендтері нарықта үнемі пайда болып, сапасы артуда.
Төмен қысымды полиэтиленнің МРТУ 405-890-65 бойынша көлемдік салмағы 0,5-0,55 гсм3 болатын гранулалар түрінде немесе ақ ұнтақ түрінде бірнеше маркалары шығарылады. Полиэтиленнің маркаларға бөлінуі 5 кг салмақ түсіргенде балқыма индексі бойынша жүреді. Маркалардың аталуында әріп пен сан (П-4) полиэтиленнің жоғары тығыздықты екенін білдіреді. Кейінгі үш сан балқыманың аққыштығының он еселі мәнін көрсетеді. Сандардан кейінгі әріп өңдеудің негізгі әдісін немесе тағайындалуын білдіреді. Солай, П әріпі полиэтиленнің берілген маркасы пресстеу әдісімен өңделетінін білдіреді, Э - экструзиямен, Т - жоғары берікті экструзиямен, Л - құйылған бұйымдар, В - үрленіп жасалған бұйымдар.
Құрылыс материалдары мен бұйымдарын жасауда төмен қысымды полиэтиленнің келесі маркаларын қолданады:
П-4004-П және П-4003-П - пресстеу әдісімен жасалған плиталар, фитингтер мен басқа бұйымдар;
П-4007-Т және П-4009-Э - экструзия әдісімен алынатын түтіктер, листтер, профильдер мен басқа бұйымдар;
П-4017-В - терең сығылумен үлкен өлшемді үрленіп жасалған бұйымдар;
П-4040-Л - құйылып дасалғаг бұйымдар, жұқа қабырғалы экструзиялық бұйымдар және фитингтер;
П-4070-Л - қағазға жағуға арналған құйылып жасалған бұйымдар мен басқа материалдар.
Ұнтақталған төмен қысымды полиэтилен металды беттерге қорғаушы қабат ретінде пайдаланылатын материалдар өндірісінде кеңінен қолданылады, олар газдың жалынымен жалату немесе ұнтақталған полиэтиленге қыздырылған бұйымдарды батыру әдістері арқылы жүзеге асады [2].
Полиэтиленді электроизоляционды материал ретінде, пленка дайындауға, жеңіл сынбайтын ыдыстар, су құбырлары тағы басқалары және химия өнеркәсібінде қолданады.
Полиэтиленнің қасиеті оның алыну жолына байланысты, мысалы, жоғары қысымдағы полиэтиленнің молекулалық массасы, тығыздығы аздау, ол төменгі қыcымдағы полиэтилен 70000-400000 қасиеттеріне сәйкес келеді.
Тамақ өнімдерінне пайдалануда жоғарғы қысымдағы тек қана полиэтилен рұқстетіледі, ал төменгі қысымдағы полиэтиленнің құрамында катализатордың қалдықтары - ол адам ағзасына зиянды әсер ететін ауыр металл қалдықтары.

Жобаланған процестің теориялық негіздері

Полиэтилен өндірудің үш әдісі бар: жоғары, орта және төмен қысымда этилен полимерлеу.

1.3.1 Жоғары қысымды полиэтилен өндірісі. Жоғары қысымда этиленнің полимерленуі бос-радикалдық механизм бойынша жүретін тізбекті процесс болып табылады.Активтену энергиясын төмендету үшін инициаторлар қолданылады: көбінесе оттегі, сонымен қатар пероксидтер, кейбір нитрилді қосылыстар және т.б.
Полимерлеу процесі үш саты бойынша жүреді: иницирлеу, тізбектің өсуі және тізбектің үзілуі.
Иницирлеу процесі қыздырғанда инициатордың ыдырауы нәтижесінде пайда болған бос радикалдардың пайда болуына негізделген. Түзілген радикал этиленнің молекуласымен әрекеттеседі.
Температураның әсері мен қосылған радикалдың арқасында этилен молекуласы қажетті активтену энергиясын жинайды, соның нәтижесінде ол этиленнің жаңа молекулаларын қосып алуға қабілетті, оларға активтену энергиясын беріп, осылайша полимердің тізбегінің өсуін қамтамасыз етеді. Бұл реакцияны келесі түрде кескіндеуге болады:
И -- R˙; R˙ + СН2= СН2 -- R - СН2 - С˙Н2
мұнда И - инициатор;
R˙ - бос радикал.
Инициатор ретінде оттегінің эффективтілігінің себебі, ол этиленді гидропероксидке дейін тотықтырады. Температура әсерінен гидропероксидтің ыдырауы автоматты түрде тізбекті реакциялардың бос радикалдарын түзе отырып, келесі бастапқы көмірсутектердің тотығуына себепші болады.
Тізбектің өсуі мономердің активті молекуласына ретті түрде этиленнің жаңа молекулалары қосылуына негізделген, нәтижесінде аяғында қанықпаған активті тобы бар әрі қарай жалғаса беретін тізбек пайда болады:
R - СН2 - С˙Н2 + СН2= СН2 -- R - СН2 - СН2 - СН2 - С˙Н2 + СН2= СН2 --
R - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - С˙Н2 және т.б.
Тізбектің үзілуі рекомбинация мен диспропорция нәтижесінде соңғы активті топтардың жойылуы бойынша анықталады. Рекомбинация қанықпаған соңғы топтардың екі тізбегінің бір-бірімен қосылуы нәтижесінде іске асады да, нәтижесінде полимердің молекуласы түзіледі:
R - ( - СН2 - СН2 - )n - С˙Н2 + С˙Н2 - ( - СН2 - СН2 - )m - R1 --
--R - ( - СН2 - СН2 - )n - СН2 - СН2 - ( - СН2 - СН2 - )m - R1.
Диспропорциялану қаныққан және қанықпаған тізбектің аяғындағы топтары бар полимердің екі молекуласы түзе отырып, сутегінің атомын беру прцесі арқылы жүреді:
R - ( - СН2 - СН2 - )n - С˙Н2 + С˙Н2 - СН2 - ( - СН2 - СН2 - )m - R1 --
R - ( - СН2 - СН2 - )n - СН3 + СН2= СН - ( - СН2 - СН2 - )m - R1 [4].

1.3.2 Жоғары қысымды полиэтиленнің алыну технологиясы.
Этиленнің жоғары қысымда полимерленуі екі әдіс бойынша: массада және еріткішпен немесе суспензияда полимерлеу арқылы жүзеге асады.
Жоғары қысымды полиэтилен 1500 атм қысымда, 220-250 ºС температурада радикалдық механизм бойынша алынады, молекулалық салмағы мен балқу индексі бойынша ерекшеленетін полиэтиленнің бірнеше маркалары шығарылады. Полиэтиленнің қасиеттері, оның молекулалық салмағы, макромолекуланың тармақталу дәрежесі полимерлеу процесінің шарттарынан тәуелді болады. Қысым мен температура жоғарылағанда реакция жылдамдығы жоғарылайды. Берілген температура мен қысымда және инициатордың қолайлы концентрациясында молекулалық салмағы 10 мыңнан-45 мыңға дейінгі полиэтилен алынады. Жоғары қысымды полиэтилен өндірудің ең көп тараған екі өнеркәсіптік қондырғысы бар, онда этилен полимерлеу үшін реакторлардың жобалары әр түрлі болады. Реакторлар змеевик типті түтікті аппараттар немесе араластыратын құралы бар вертикальды цилиндрлік аппараттар. Соңғысының өнімділігі біршама жоғары. Ол мынамен түсіндіріледі: оған екі және үш аумаққа этилен мен инициаторды енгізуге болады, соған қарай біршама тиімді асқын тотықты катализаторларды қолдануға болады (трибутил асқын тотығы және лауроил асқын тотығы), бірақ түтікті реакторлар жобасы мен эксплуатациялығы бойынша біршама қарапайым .
Полиэтиленді өндірудің түтікті реактор кескіні бойынша технологиялық процесі мына сатылардан тұрады: этиленді оттекпен және қайтқан газдармен араластыру, газдың сығылуы, этиленнің полимерленуі, полиэтиленнің түйірлену және тұрақтануы және қайтқан этиленнің тазалануы.
Жаңа этилен газгольдерден араластырғышқа (1) түседі, онда оттекпен және қысымы төмен қайтқан этиленмен араласып, одан ары этилен 250 атм-ға дейін алты сатылы компрессорда (2) сығылады. Әр сығылу сатысынан кейін (3) және (5) мұздатқыштарда суытылады, (4) сепараторда майлағыштардан бөлінеді, сосын (6) араластырғышқа түседі, сосын қайтқан этиленмен араласады. Араластырғыштан жоғары қысымды этилен екі сатылы (7) компрессорға беріледі, онда 1500 атм-ға дейін сығылады, бірінші сатылы сығылғаннан кейін этилен (9) мұздатқышта суытылады, (8) сепараторда майлағыштардан тазаланады. Ал екінші сатыдан кейін 70 ºС температура шамасында (суытпай-ақ) (10) сүзгіш арқылы (11) отты тежеуішке түседі, яғни түтікті реакторға (12) полимерленуге барады. Реактордың екі аумағы бар: біріншісі этиленді 70-180 ºС температураға дейін қыздыру, этиленді қосымша қыздырып,полимерлеу. Этиленді қыздыру үшін және артық жылуды алып кетуге алғашқы аумақта 190 ºС-қа дейін қыздыруға қызған суды қолданады. Екіншісінің температурасы 220 ºС болу керек. Этилен полимерленуінің жүру режимі: температура 240-250 ºС, қысым 1450-1500 атм, оттек концентрациясы (%) - 0,005-0,008, конверсия дәрежесі (%) - 8-10. Реактордан шыққан полиэтилен әрекеттеспеген этиленмен бірге редукциялық вентиль арқылы 250-270 атм қысымда жоғары қысымды бөлгішке (13) келіп түседі, онда этилен мен полиэтиленнің тығыздықтарының айырмасы есебінен этилен мен полимерге бөліне жүреді. Сұйық полиэтилен клапан арқылы қызған құбыр бойымен төмен қысымды бөлгішке (14) бағытталады (қысым 1,5-6 атм), жоғары қысымды бөлгіштен шыққын этилен тазалану жүйесіне түседі де, суытылады (мұздатқыш (16), циклонды сепаратор (15), фильтр (17)), одан ары жоғары қысымды араластырғышқа (6) барады. Төменде, 1-суретте, жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні бейнеленген.

Сурет 1. Жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні (газдарды араластыру мен сығу бөлігі).
1 - төмен қысымды араластырғыш; 2 - бірінші каскадты компрессор; 3 - кожухотүтікті мұздатқыш; 4,8 - сепараторлар; 5,9 - түтік ішінде түтік типті мұздатқыштар: 6 - жоғары қысымды араластырғыш; 7 - екінші ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.