Полиэтилен өндірісі жайында
КІРІСПЕ
1.Әдеби шолу
1.1 Полиэтилен өндірісінің даму тарихы мен қазіргі жағдайы
1.2 Полиэтилен алуға қолданылатын шикізаттар мен оның қасиеті
1.3 Жоғарғы, төмен және орта қысымдық полиэтилен өндіру
1.3.1 Жоғарғы қысымдық полиэтиленді түтікшелі реакторларда және бұлғаушы бар автоклавта өндіру
1.3.2 Төменгі қысымды полиэтиленді сұйық фазада және газдық фазада алудың өндірістік технологиясы
1.3.3 Орта қысымда катализатор қатысында полиэтилен алудың өндірістік технологиясы
2. Технологиялық бөлім
2.1 Өндіріс әдісін таңдау
2.3 Өндірілетін өнім сипаттамасы
2.2 Құрылыс орнын таңдау
2.5 Негізгі және қосымша көмекші қондырғының таңдалуы
3 БӨҚ және автоматтандыру
3.1 Полиэтилен өндіріс процесінің материалдық балансын есептеу
3.2 Тәуліктік, жылдық, сағаттық бағдарламаны орындауға қажетті шикізат мөлшері
3.3 Қондырғы мөлшерін санау
3.4 Жылулық есептеулер
4 Қауіпсіздік және еңбек қорғау
4.1 Еңбек қорғаудағы ұйымдастыру шаралары
4.2 Еңбекті ұйымдастырудағы техника қауіпсіздігі. Қауіпті өндірістік факторлар
4.2.1 Жерге қосылғыш қондырғының есебі
4.2.2 Еңбек қорғаудағы өндірістің тазалық шаралары
4.3 Жарықтандыру. Жарықтандырудың түрлері
4.3.1 Желдетуді ұйымдастыру шарттары
4.3.2 Микроклимат көрсеткіштерінің анализі
4.3.3 Өндірістік шу мен діріл
4.3.4 Өртке қарсы шаралар және оның категориялары
4.4 Өндірістегі химиялық ластану
5 Қоршаған ортаны қорғау
5.1Қоршаған ортаның ластануы
Ластаушылардың табиғаты бойынша былай бөлінеді.
5.2Атмосфералық ауаны қорғау
5.3 Химиялық ластану
5.1 Су қоймаларының ластануы
6 Экономикалық бөлім
6.1 Экономикалық көрсеткіштерді есептеу
6.3 Қондырғы құнын анықтау
6.4 Капиталды шығындарды есептеу
6.5 Еңбек ақыны есептеу
6.6 Жұмысшылар санын есептеу
6.7 Өнімнің өзқұндылығын есептеу
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1.Әдеби шолу
1.1 Полиэтилен өндірісінің даму тарихы мен қазіргі жағдайы
1.2 Полиэтилен алуға қолданылатын шикізаттар мен оның қасиеті
1.3 Жоғарғы, төмен және орта қысымдық полиэтилен өндіру
1.3.1 Жоғарғы қысымдық полиэтиленді түтікшелі реакторларда және бұлғаушы бар автоклавта өндіру
1.3.2 Төменгі қысымды полиэтиленді сұйық фазада және газдық фазада алудың өндірістік технологиясы
1.3.3 Орта қысымда катализатор қатысында полиэтилен алудың өндірістік технологиясы
2. Технологиялық бөлім
2.1 Өндіріс әдісін таңдау
2.3 Өндірілетін өнім сипаттамасы
2.2 Құрылыс орнын таңдау
2.5 Негізгі және қосымша көмекші қондырғының таңдалуы
3 БӨҚ және автоматтандыру
3.1 Полиэтилен өндіріс процесінің материалдық балансын есептеу
3.2 Тәуліктік, жылдық, сағаттық бағдарламаны орындауға қажетті шикізат мөлшері
3.3 Қондырғы мөлшерін санау
3.4 Жылулық есептеулер
4 Қауіпсіздік және еңбек қорғау
4.1 Еңбек қорғаудағы ұйымдастыру шаралары
4.2 Еңбекті ұйымдастырудағы техника қауіпсіздігі. Қауіпті өндірістік факторлар
4.2.1 Жерге қосылғыш қондырғының есебі
4.2.2 Еңбек қорғаудағы өндірістің тазалық шаралары
4.3 Жарықтандыру. Жарықтандырудың түрлері
4.3.1 Желдетуді ұйымдастыру шарттары
4.3.2 Микроклимат көрсеткіштерінің анализі
4.3.3 Өндірістік шу мен діріл
4.3.4 Өртке қарсы шаралар және оның категориялары
4.4 Өндірістегі химиялық ластану
5 Қоршаған ортаны қорғау
5.1Қоршаған ортаның ластануы
Ластаушылардың табиғаты бойынша былай бөлінеді.
5.2Атмосфералық ауаны қорғау
5.3 Химиялық ластану
5.1 Су қоймаларының ластануы
6 Экономикалық бөлім
6.1 Экономикалық көрсеткіштерді есептеу
6.3 Қондырғы құнын анықтау
6.4 Капиталды шығындарды есептеу
6.5 Еңбек ақыны есептеу
6.6 Жұмысшылар санын есептеу
6.7 Өнімнің өзқұндылығын есептеу
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Полимер – қазіргі кезде адам тұрмысындағы ең қажетті заттардың бірі болып отыр. Олар табиғатта кең таралған. Полимерлердің адам тіршілігінде маңызы өте зор.
Полимерлер – молекулалары өзара ұзын сызықты, тармақталған және де кеңістіктік тізбектер құрып, химиялық байланыспен қосылған құрылымы жағынан бірдей немесе әртүрлі атомдар топтарынан тұратын табиғи немесе синтетикалық қосылыстар.
Полимерлер немесе жоғары молекулалық қосылыстар молекулалық массасы бірнеше мыңнан асатын, кейде көптеген миллионға дейін жететін үлкен молекулалардан тұрады.
Этилен мономерінен полиэтилен алуға болады, егер этиленнің n молекуласын бір-біріне қосса.
nCH2=CH2 → [-CH2-CH2-]n
Полиэтилен – полиолефин класына жататын, синтетикалық термопластық полярсыз полимер. Этиленнің полимерленуі арқылы алынады. Ақ түсті қатты зат. Екі түрде шығарылады: төменгі қысымды полиэтилен (жоғарғы тығыздықты полиэтилен) және жоғарғы қысымды полиэтилен (төменгі тығыздықты полиэтилен). Төменгі қысымды полиэтиленді 2 әдіспен алуға болады: суспензиялық және газфаздық әдіс. Суспензиялық әдіспен алынған полиэтилен төменгі қысымда, кешенді металлорганикалық катализатор арқылы суспензияда алынады. Ал газфаздық әдіспен алынған полиэтилен газ фазасында, кешенді металлорганикалық катализаторы арқылы алынады. Жоғарғы қысымды полиэтиленді құбырлы реакторларда немесе радикалды типті инициаторды қолданған араластырғыш құралы бар реакторларда полимерлеу арқылы алады.
Полиэтиленді диаметрі 2-5 милиметр тұрақтандырылған гранула, боялған және боялмаған түрінде шығарады. Одан басқа өндірісте порошок тәрізді полиэтилен де шығарылады.
Нарықта полиэтиленді – ПЭ деп белгілейді, бірақ одан басқа да белгіленулер бар: PE (полиэтилен); LDPE, PEBD, PELD (төменгі тығыздықты полиэтилен, жоғарғы қысымды полиэтилен); HDPE, PEHD (жоғарғы тығыздықты полиэтилен, төменгі қысымды полиэтилен); MDPE, PEMD (орташа тығыздықты полиэтилен); ULDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); VLDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); LLDPE, PELLD (төменгі тығыздықты сызықты полиэтилен); LMDPE (орташа тығыздықты сызықты полиэтилен); HMWPE, PEHMW, VHMWPE (жоғарғы молекулалы полиэтилен); HMWHDPE (жоғарғы тығыздықты жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEVHMW, UHMWPE (өте жоғарғы молекулалы полиэтилен); UHMWHDPE (жоғарғы тығыздықты ультра жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEX, XLPE (тігілген полиэтилен); PEC, CPE (хлорланған полиэтилен); EPE (көбіктенген полиэтилен); mLLDPE, MPE (төменгі тығыздықты металлоцендік сызықты полиэтилен).
Полимерлер – молекулалары өзара ұзын сызықты, тармақталған және де кеңістіктік тізбектер құрып, химиялық байланыспен қосылған құрылымы жағынан бірдей немесе әртүрлі атомдар топтарынан тұратын табиғи немесе синтетикалық қосылыстар.
Полимерлер немесе жоғары молекулалық қосылыстар молекулалық массасы бірнеше мыңнан асатын, кейде көптеген миллионға дейін жететін үлкен молекулалардан тұрады.
Этилен мономерінен полиэтилен алуға болады, егер этиленнің n молекуласын бір-біріне қосса.
nCH2=CH2 → [-CH2-CH2-]n
Полиэтилен – полиолефин класына жататын, синтетикалық термопластық полярсыз полимер. Этиленнің полимерленуі арқылы алынады. Ақ түсті қатты зат. Екі түрде шығарылады: төменгі қысымды полиэтилен (жоғарғы тығыздықты полиэтилен) және жоғарғы қысымды полиэтилен (төменгі тығыздықты полиэтилен). Төменгі қысымды полиэтиленді 2 әдіспен алуға болады: суспензиялық және газфаздық әдіс. Суспензиялық әдіспен алынған полиэтилен төменгі қысымда, кешенді металлорганикалық катализатор арқылы суспензияда алынады. Ал газфаздық әдіспен алынған полиэтилен газ фазасында, кешенді металлорганикалық катализаторы арқылы алынады. Жоғарғы қысымды полиэтиленді құбырлы реакторларда немесе радикалды типті инициаторды қолданған араластырғыш құралы бар реакторларда полимерлеу арқылы алады.
Полиэтиленді диаметрі 2-5 милиметр тұрақтандырылған гранула, боялған және боялмаған түрінде шығарады. Одан басқа өндірісте порошок тәрізді полиэтилен де шығарылады.
Нарықта полиэтиленді – ПЭ деп белгілейді, бірақ одан басқа да белгіленулер бар: PE (полиэтилен); LDPE, PEBD, PELD (төменгі тығыздықты полиэтилен, жоғарғы қысымды полиэтилен); HDPE, PEHD (жоғарғы тығыздықты полиэтилен, төменгі қысымды полиэтилен); MDPE, PEMD (орташа тығыздықты полиэтилен); ULDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); VLDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); LLDPE, PELLD (төменгі тығыздықты сызықты полиэтилен); LMDPE (орташа тығыздықты сызықты полиэтилен); HMWPE, PEHMW, VHMWPE (жоғарғы молекулалы полиэтилен); HMWHDPE (жоғарғы тығыздықты жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEVHMW, UHMWPE (өте жоғарғы молекулалы полиэтилен); UHMWHDPE (жоғарғы тығыздықты ультра жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEX, XLPE (тігілген полиэтилен); PEC, CPE (хлорланған полиэтилен); EPE (көбіктенген полиэтилен); mLLDPE, MPE (төменгі тығыздықты металлоцендік сызықты полиэтилен).
1. Т.Маймақов. Пластикалық массалар технологиясы. Ы. Алтынсарин атындағы Қазақтың білім академиясының Республикалық баспа кабинеті, Алматы, 1999. – 144б.
2. М.Дәуітбаев. Полимерлерді өңдеудің технологиясы мен теориялық негіздері. Алматы: Рауан, 1 бөлім. 1993. – 114б.
3. М.Дәуітбаев. Полимерлерді өңдеудің технологиясы мен теориялық негіздері. Алматы: ҚазҰТУ, 2 бөлім. 1999. – 232б.
4. Н.И.Чугунова., М.Құрманәлиев. Полимерлер табиғат таңғажайыбы. – Алматы: Қазақстан, 1992. – 95б.
5. Н.И.Чугунова. Полимерлердің химиясы мен физикасы: жоғары оқу орындарына арналған оқулық. – Алматы: ҚазҰТУ, 2003. – 245 б.
6. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс.-Л.:Химия.1983. -304с.
7. Николаев А.Ф.Технология пластических масс.-М:Химия,1977.-367с.
8. П.Вацулик. Химия мономеров. М.: Химия, 1960.
9. Роговин З.А. Основы химии и технологии химических волокон.-М.:Химия,1974.-520с.
10. Энциклопедия полимеров.Ред.Коллегия:В.А.Кабанов(глав.ред.) Т.1-3 – М., Советская Энциклопедия. 1997. Т.3 П-Я.1997. – 1152с.
11. Полимерные пленки.Технологии производства, деструкция и стабилизация, применение/ под.ред. Е.М. Абдель – Барии; Пер. с англ. М:Профессия, 2005. – 350с.
12. Каццельсон М.Ю., Балаев Г.А. Полимерные материалы. Справочник. – М: Химия, 1987. – 317с.
13. Н.П.Козин. Дипломное проектирование. М.: Химия, 1986.
14. Е.М. Шайхутдинов., Н.У. Алиев. Дипломное проектирование. Методические указания. Алматы, 1999.
15. А.А.Афанасьев., М.И.Кондратьев. Основы автоматизаций производства. Методические указания. Алматы, 2001.
16. Андерс В.Р., Пантаев Н.Ф. Автоматические регулирование процессов переработки нефти.-М.: ГОСТЕХ издат, 1981. -400с.
17. Лапшинков Е.М., Полинский Г.М. Автоматизация химических производств – М: Химия, 1982. -170с.
18. Козулин Н.А. Маниро А.П., Говурина Р.К. Оборудование для производства и переработки пластических масс. -Л.: Госхимиздательство,1963. – 783с.
19. Генкин А.Л. Оборудование химических заводов. – Л.: Химия, 1978.
20. Рабкин Р.Л. Смагоринский А.Б.,Фрадин А.Ш. Электроприводы машин для производства синтетических нитей. –Л.: Машиностроение, 1982. -167с
21. Некрасов А.В. Селуянов М.П. Санитарные правила и основы промышленного строительства. -М. :Высшая школа, 1967. -254с.
22. Бобнов А.М., Основы строительства промышленных здании и сооружении химической промышленности. –М . :Высшая школа, 1965.
23. Макаревич В.Е. Строительное проектирование химических предприятий. - М.: Химия, 1983.
24. Хакімжанов Т.Е. Еңбек қорғау. Жоғары оқу орындары үшін оқу кұралы. Алматы: ЭВЕРО, 2008-240бет
25. Лебедева Л.Н. Охрана труда, программа и контактные задание – Алматы: Ғылым, 2003. 230с.
26. Линецкий В.А., Пряников В.Н. Охрана труда, техника безопасности и
пожарная профилактика на предприятиях химической промышленности. - М.: Высшая школа, 1976.
27. Өтепов Е.Б., Тәжин Ж.Т., Кустов В.Н., Меркулова В.П., Жұмабеков Б.Ж., Аршидинова М.Т. Еңбекті қорғау. Лабораториялық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003
27. Ғимараттардың өрт қауіпсіздігі ҚР ҚНжЕ. 2.02.-05-2003. Ресми басылым Астана, 2003
28. Жарықтандыру ҚР ҚНжЕ 2.04-05-2002. Ресми басылым. Астана, 2002
29. Справочник по пожарной безопасности и противопожарной защите на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. -М. : Издательство химия, 1975. -123с.
30. Улы және радиациялық заттар қауіптілігі ҚР ҚНжЕ. 01.04.042-02. Ресми басылым. Астана,2002
31. Темірғалиев. Дипломдық жобаның экономика бөлімі. Алматы, 2000. 14с.
32. Новиков С.В. Экономика химической промышленности. - М.: Наука, 1985.
33. Темірғалиев С.Ж. Дипломдық жобаның экономика бөлімі. - Алматы: Білім, 2000.
34. Самсонов Н.А.Экономика промышленности, -М.: 1976. - 300с.
35. Джон Г.Перри. Справочник инженера химика. Т.1-2 перевод с англ, -М. : Химия, 1963
2. М.Дәуітбаев. Полимерлерді өңдеудің технологиясы мен теориялық негіздері. Алматы: Рауан, 1 бөлім. 1993. – 114б.
3. М.Дәуітбаев. Полимерлерді өңдеудің технологиясы мен теориялық негіздері. Алматы: ҚазҰТУ, 2 бөлім. 1999. – 232б.
4. Н.И.Чугунова., М.Құрманәлиев. Полимерлер табиғат таңғажайыбы. – Алматы: Қазақстан, 1992. – 95б.
5. Н.И.Чугунова. Полимерлердің химиясы мен физикасы: жоғары оқу орындарына арналған оқулық. – Алматы: ҚазҰТУ, 2003. – 245 б.
6. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс.-Л.:Химия.1983. -304с.
7. Николаев А.Ф.Технология пластических масс.-М:Химия,1977.-367с.
8. П.Вацулик. Химия мономеров. М.: Химия, 1960.
9. Роговин З.А. Основы химии и технологии химических волокон.-М.:Химия,1974.-520с.
10. Энциклопедия полимеров.Ред.Коллегия:В.А.Кабанов(глав.ред.) Т.1-3 – М., Советская Энциклопедия. 1997. Т.3 П-Я.1997. – 1152с.
11. Полимерные пленки.Технологии производства, деструкция и стабилизация, применение/ под.ред. Е.М. Абдель – Барии; Пер. с англ. М:Профессия, 2005. – 350с.
12. Каццельсон М.Ю., Балаев Г.А. Полимерные материалы. Справочник. – М: Химия, 1987. – 317с.
13. Н.П.Козин. Дипломное проектирование. М.: Химия, 1986.
14. Е.М. Шайхутдинов., Н.У. Алиев. Дипломное проектирование. Методические указания. Алматы, 1999.
15. А.А.Афанасьев., М.И.Кондратьев. Основы автоматизаций производства. Методические указания. Алматы, 2001.
16. Андерс В.Р., Пантаев Н.Ф. Автоматические регулирование процессов переработки нефти.-М.: ГОСТЕХ издат, 1981. -400с.
17. Лапшинков Е.М., Полинский Г.М. Автоматизация химических производств – М: Химия, 1982. -170с.
18. Козулин Н.А. Маниро А.П., Говурина Р.К. Оборудование для производства и переработки пластических масс. -Л.: Госхимиздательство,1963. – 783с.
19. Генкин А.Л. Оборудование химических заводов. – Л.: Химия, 1978.
20. Рабкин Р.Л. Смагоринский А.Б.,Фрадин А.Ш. Электроприводы машин для производства синтетических нитей. –Л.: Машиностроение, 1982. -167с
21. Некрасов А.В. Селуянов М.П. Санитарные правила и основы промышленного строительства. -М. :Высшая школа, 1967. -254с.
22. Бобнов А.М., Основы строительства промышленных здании и сооружении химической промышленности. –М . :Высшая школа, 1965.
23. Макаревич В.Е. Строительное проектирование химических предприятий. - М.: Химия, 1983.
24. Хакімжанов Т.Е. Еңбек қорғау. Жоғары оқу орындары үшін оқу кұралы. Алматы: ЭВЕРО, 2008-240бет
25. Лебедева Л.Н. Охрана труда, программа и контактные задание – Алматы: Ғылым, 2003. 230с.
26. Линецкий В.А., Пряников В.Н. Охрана труда, техника безопасности и
пожарная профилактика на предприятиях химической промышленности. - М.: Высшая школа, 1976.
27. Өтепов Е.Б., Тәжин Ж.Т., Кустов В.Н., Меркулова В.П., Жұмабеков Б.Ж., Аршидинова М.Т. Еңбекті қорғау. Лабораториялық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003
27. Ғимараттардың өрт қауіпсіздігі ҚР ҚНжЕ. 2.02.-05-2003. Ресми басылым Астана, 2003
28. Жарықтандыру ҚР ҚНжЕ 2.04-05-2002. Ресми басылым. Астана, 2002
29. Справочник по пожарной безопасности и противопожарной защите на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. -М. : Издательство химия, 1975. -123с.
30. Улы және радиациялық заттар қауіптілігі ҚР ҚНжЕ. 01.04.042-02. Ресми басылым. Астана,2002
31. Темірғалиев. Дипломдық жобаның экономика бөлімі. Алматы, 2000. 14с.
32. Новиков С.В. Экономика химической промышленности. - М.: Наука, 1985.
33. Темірғалиев С.Ж. Дипломдық жобаның экономика бөлімі. - Алматы: Білім, 2000.
34. Самсонов Н.А.Экономика промышленности, -М.: 1976. - 300с.
35. Джон Г.Перри. Справочник инженера химика. Т.1-2 перевод с англ, -М. : Химия, 1963
КІРІСПЕ
Полимер - қазіргі кезде адам тұрмысындағы ең қажетті заттардың бірі болып отыр. Олар табиғатта кең таралған. Полимерлердің адам тіршілігінде маңызы өте зор.
Полимерлер - молекулалары өзара ұзын сызықты, тармақталған және де кеңістіктік тізбектер құрып, химиялық байланыспен қосылған құрылымы жағынан бірдей немесе әртүрлі атомдар топтарынан тұратын табиғи немесе синтетикалық қосылыстар.
Полимерлер немесе жоғары молекулалық қосылыстар молекулалық массасы бірнеше мыңнан асатын, кейде көптеген миллионға дейін жететін үлкен молекулалардан тұрады.
Этилен мономерінен полиэтилен алуға болады, егер этиленнің n молекуласын бір-біріне қосса.
nCH2=CH2 -- [-CH2-CH2-]n
Полиэтилен - полиолефин класына жататын, синтетикалық термопластық полярсыз полимер. Этиленнің полимерленуі арқылы алынады. Ақ түсті қатты зат. Екі түрде шығарылады: төменгі қысымды полиэтилен (жоғарғы тығыздықты полиэтилен) және жоғарғы қысымды полиэтилен (төменгі тығыздықты полиэтилен). Төменгі қысымды полиэтиленді 2 әдіспен алуға болады: суспензиялық және газфаздық әдіс. Суспензиялық әдіспен алынған полиэтилен төменгі қысымда, кешенді металлорганикалық катализатор арқылы суспензияда алынады. Ал газфаздық әдіспен алынған полиэтилен газ фазасында, кешенді металлорганикалық катализаторы арқылы алынады. Жоғарғы қысымды полиэтиленді құбырлы реакторларда немесе радикалды типті инициаторды қолданған араластырғыш құралы бар реакторларда полимерлеу арқылы алады.
Полиэтиленді диаметрі 2-5 милиметр тұрақтандырылған гранула, боялған және боялмаған түрінде шығарады. Одан басқа өндірісте порошок тәрізді полиэтилен де шығарылады.
Нарықта полиэтиленді - ПЭ деп белгілейді, бірақ одан басқа да белгіленулер бар: PE (полиэтилен); LDPE, PEBD, PELD (төменгі тығыздықты полиэтилен, жоғарғы қысымды полиэтилен); HDPE, PEHD (жоғарғы тығыздықты полиэтилен, төменгі қысымды полиэтилен); MDPE, PEMD (орташа тығыздықты полиэтилен); ULDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); VLDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); LLDPE, PELLD (төменгі тығыздықты сызықты полиэтилен); LMDPE (орташа тығыздықты сызықты полиэтилен); HMWPE, PEHMW, VHMWPE (жоғарғы молекулалы полиэтилен); HMWHDPE (жоғарғы тығыздықты жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEVHMW, UHMWPE (өте жоғарғы молекулалы полиэтилен); UHMWHDPE (жоғарғы тығыздықты ультра жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEX, XLPE (тігілген полиэтилен); PEC, CPE (хлорланған полиэтилен); EPE (көбіктенген полиэтилен); mLLDPE, MPE (төменгі тығыздықты металлоцендік сызықты полиэтилен).
1.Әдеби шолу
1.1 Полиэтилен өндірісінің даму тарихы мен қазіргі жағдайы
Полиэтилен - жоғарғы молекулалық байланыс, этиленнің полимері болып келеді; ақ қатты өнім, концентірлі азоттан басқа майлардың, ацетонның, бензиннің және басқада еріткіштердің, тағыда күшті қышқылдардың әрекеттеріне төзімді.
1873 жылы, А. М. Бутлеров бірінші этиленнің полимерленуін зерттеген, ал 1884 жылы алюминий бромидін катализатор ретінде пайдалана отырып, орыс химигі Г.Г. Густавсонмен жүзеге асырды. Алынған этилен полимерлері төмен молекулалық өнімді берді. Кейінірек әлемнің түрлі елдерінде, көптеген ғалымдар этилен полимерлерінен жоғары молекулалық өнім алуды проблемаға айналдырады. Тек 1933-1936 жылдарға дейінгі уақытта 100-ден астам МПа қысымда және 200 ° C температурада қатты жоғарғы молекулалық этиленнің полимерін КСРО мен Ұлыбритания елдері ойлап тапты. Полиэтиленнің жоғарғы қысымның қатысында өнеркәсіптік өндірісі 1938 жылы Англияда, сәл кейінірек - Германия, АҚШ және КСРО елдерінде басталды.
Полиэтиленнің жоғарғы қысымда өндірісінің технологиялых процессі қиын болып келеді, себебі ол жоғарғы қысымға төтеп бере алатын аппараттарды талап етеді. Бұл жағдайлар этиленді полимерленудің жаңа жолдарын іздеуді талап етті. Үлкен жаңалықты 1952 жылы К. Циглер басқарған неміс ғалымдар тобы ұсынған, олар металло - органикалық катализаторлар жиындарының қатысында этиленді орташа қысымда полимерлеуді ұсынған. К. Циглер өзінің жұмысын ұсынғаннан кейін, АҚШ та қарапайым металл оксидтерінің қатысында төменгі қысымда (3,5 - 7) полиэтилен алудың бірнеше нұсқаулары ойлап табылған және өндіріске енгізіліп жатқаны хабарланды.
Полиэтилен алудын жаңа түрлері бар, олар сәулену әсерінен немесе электро разрядтан және т.б. Бірақ, қазіргі уақытта полиэтиленнің өндірістік өндіруі үш әдіспен жүзеге асады: 1) Этиленді 120 - 250 Мпа қысымның және катализатор ретінде шағын көлемді оттектің қатысында полимерлеу; 2) Этиленді төменгі қысымда (0,05 - 0,6 Мпа) металлоорганикалық катализаторлардың пайдалануымен полимерлеу; 3) Этиленді орташа қысымда (3,5 - 7 Мпа) полимерлеу.
Полиэтилен өндірісде шикізат ретінде - этилен - C2H4 - түссіз газ, олефиндер қатарының қарапайым көмірсутегі болып келеді. Бұл әдіс қарапайым, бірақ бағалы химиялық шикізат - этил спиртын талап етеды, содықтан қазіргі уақытты полиэтилен алу үшін мұнай және ілеспе газдарын пайдаланады. Соған байланысты полиэтиленнің барлық жаңа өндірістік қондырғыларын мұнай және ілеспе газдарынан алынатын этиленге байланысты жобаланым құрастырылады.
Мұнай газы, крекинг 400 - 450° C және мұнай пиролизі 700° C процессінен пайда болады және құрамында этиленнен басқа сутек, метан, этан, пропан, пропилен, бутан, изобутилен және де т.б. Мұнай өндірісінің кезінде, пайда болатын ілеспе газдар негізінен парафинді көмірсутектерден тұрады: метан, этан, пропан, бутан және т.б., жоғарғы температуралық крекингке ұшырап жеткілікті жоғарғы өнімді этиленге айналады.
1.2 Полиэтилен алуға қолданылатын шикізаттар мен оның қасиеті
Этилен, Этен, CH2=CH2 - органикалық қосылыс. Этилен эфир иісті, түссіз газ, балқу t - 169,5 °С, қайнау t - 103,8 °С, суда нашар, эфирде жақсы ериді. Ауада жарқыраған жалын шығарып жанады да, көміртек қос тотығын және су түзеді:
C2H4+3O2 -- 2CO2+2H2O.
Этилен - реакцияласуға қабілетті, оның химялық қасиеттеріне молекуласындағы қос байланыс әсер етеді, сондықтан қосып алу, полимерлену реакциясына бейім. Этиленді лабораторияда этил спиртінен күкірт қышқылының қатысында дегидраттациялау арқылы, өнеркәсіпте мұнайды әр түрлі әдістермен өңдеу кезінде бөлініп шығаратын газдардан алады. Этиленді полимерлеу арқылы аса маңызды полимерлердің бірі - полиэтилен және хлор мен этиленді әрекеттестіру арқылы катализатор қатысында хлорлы этил алынады. Этилен молекуласының құрылысын шар текті модельмен бейнелеуге болады. Этилен молекуласында әр көміртек атомы екі сутек атомдарымен дара байланыстармен байланысады және өзара қос байланыс арқылы жалғасады. Хлорлы этилді еріткіш, тазартқыш ретінде және медицинада қолданылады Этиленді көптеген маңызды өнімдерді (этанол, этилен тотығы, т.б.) синтездеуде пайдалынылады.
Химиялық қасиеті. Белсенді болғандықтан қанықпаған көмірсутектер таза күйінде табиғатта өте сирек кездеседі. Этилен қатарының көмірсутектерін жоғары температурада сутек бөле отырып, алкандарды айыру арқылы алады. Сутек бөліне жүретін айырылу реакциялары дегидрлену реакциялары деп аталады.
Физикалық қасиеті. Этилен-түссіз, иісі жоққа, ауадан аздап жеңілдеу, суда нашар еритін, жаңғыш газ.
Этиленнің құрамы метан сияқты көміртек пен сутектен тұратындықтан, оның жануы нәтижесінде су мен көміртек(VI) оксиді түзіледі.
Қанықпаған көмірсутектерге қосылу реакциялары тән. Құрамында қанықпаған қос байланыс болғандықтан этилен қосылу реакцияларына оңай түсіп, атомдарды және атом топтарын қосып алады. Реакция нәтижесінде этан немесе оның туындылары түзіледі және көмірсутек молекуласындағы қос байланыстың біреуі оңай түзіліп, дара байланыс қалады.
Өршіткі(никель,платина) қатысында этилен сутекті қосып алып этанға айналады.Сутек қосыла жүретін реакция гидрлену реакциясы деп аталады.
Этилен галогендерді қосып алады. Ол броммен әрекеттескенде бромның қызыл қоңыр түсі жойылып, түссіз диброметан түзіледі немесе бұл этиленнің сапалық реакциясы, бромның түссізденуі бойынша этиленнің бар-жоғын білуге болады. Этиленге хлор қосып, дихлорэтан алуға да болады.
Этилен қос байланыс арқылы су молекуласын қосып алып, этил спиртін түзеді. Бұл реакцияның өнеркәсіптік маңызы зор. Қазақстанда Шымкент пен Атырау химия зауыттарында осы реакция бойынша этиленнен этил спирті алынады.
Этиленнің полимеризациялануы. Егер этиленді 450° дейін қыздырылған шыны түтікше арқылы өткізсек, онда ол бутен-1 ге димерленеді. Бұл реакция радикалды механизм бойынша келесы түрде жүреді:
Этиленді радикалға бөлшектеу нәтижесінде, құрамында 10% сутек, метан және этан қоспасы пайда болады. Сондай-ақ, бутилен 625° температурада жүргізілетін этилен пиролизінің негізгі өнімі болып табылады; осылайша кішкене мөлшерде пропилен және бутадиен пайда болады. Соңғысының қалыптасуы тізбекті реакцияның үзілуіне байланысты жүреді. Осындай әдіспен этилен димеризациясы кезінде, активтендірілген көмірден металл кобальт катализаторы қатысында, өнімділігі 75-80% -ды бутелен қоспасы пайда болады. Ең жоғарғы шығыс 50 атм қысымда және 40° температурада жүзеге асады. Бұл реакциянын қосымша өнімдері гексен (15%) және жоғары олефиндер болып табылады.
Бутен-1 димерленіп пайда болуы, этиленнің алюминий гидриді немесе литийалюминийгидридінің кішкене жоғарғы қысымда және температура 180-200° селиктивті полимерлену нәтижесінде пайда болады. Полимерлену дәрежесін анықтайтын факторлар этилен саны (қысым) және температура болып келеді. Селективты катализаторлар жеткілікті роль атқарады, олар полимерлену дәрежесіне елеулі әсер етеді. Егер қысым төмен болса, онда полимерленуге қатысушы молекула саны онша көп емес, сондықтан құрылатын металлорганикалық қосылыспен төмен молекулярлы алкилды радикалдарымен, жоғарғы температурада ыдырап олефин - этилен полимері пайда болады. Бастапқы пайда болатын - өнім бұл жағдайда триэтилалюминий полимерлену катализаторының функциясына ие болады. Металлорганикалық қосылысқа металлдық никель қосқанда реакция димердің пайда болу кезенінде тоқтайды, ал жоғарғы полимерлер шамалы көлемде құрылады.
Керісінше, титанның кейбір қосылыстары реакцияға былай әсер етеді, соның нәтижесінде қалыпты температурада және орташа қысымда жоғарғы молекулалық қатты полиэтилен алынады.
Қарастырылған этиленнің димеризация процесі ерекше, ең соңғысы, олардың өнеркәсіптік пайдалану тұрғысынан өте перспективті болып табылады, себебі осындай жолмен алынуы мүмкін болатын бутен, маңызды техникалық өнім болып келеді. Изомеризациялағанда одан изобутелен алады, ал дегидрогенизациялағанда - бутадиен-1,3. Соңғы кезде бутеннің дегидрогенизацилық циклизациясынан n-ксилол пайда болу мүмкіндігі анықталған, ол одан әрі тотығып терефталь қышқылына айналады - ол полиэфир және жоғары сапалы синтетикалық талшық терилен өндірісі үшін бағалы өнім. Полиэфирлі терефталь қышқылын, тағыда басқа, технологиялық қондырғыларды коррозиядан қорғау үшін пайдаланады.
Егер этиленнің полимерленуің алюминий гидридінің қатысында төменгі тепературада (100 - 200°) және жоғарғы қысымда жүргізсе, онда алюминий органикалық қосылысты жоғарғымолекулярлы алкилды радикалын алады; осы қосылыстар ыдыраған кезде, сумен молекулалық салмағы 5000 ға дейін қаныққан жоғарғы молекулалық көмірсулар бөлінді, мысалы:
Атап өткендей, бұл жолмен жоғарғымолекулалық полиэтилен құрамында титаннан тұратын катализатор қолданылған кезде пайда болады.
Дәл осылай, алюминий гидридіне және литийалюминийгидридіне және соның ішінде этильді өндірісте, этилен пропил немесе бутиллитке қосылады; осылайша тікелей тізбекті парафиннің жоғарғы гомологтары құрылады, мысалы:
Көміртек атомдарының санына байланысты, бастапқы алкиллиттік парафиндік тізбек тақ немесе жұп көміртек атом саны болады. Қысым 200 атм және температура 60° болғанда реакция төмен жыдамдықпен жүреді. Температура өсуі раекцияны тездетеді, бірақ 80° температуралық шекараны асыруға болмайды, себебі осы шекарадан жоғары алкиллиттық қосылыс олефин және литий гидридіне ыдырайды, мысал:
Этиленнің жылдамдығы артатыны табылған, егер, реакцияны эфирлік ортада жүргізсе. Тіпті бөлме температурасында және қысым 100 атм болғанда полимерлену жеткілікті температурада жүреді.
Этиленнің катиондық полимерленудің шамалы көлемі этилді форсфор немесе күкірт қышқылының қатысында дегидрлеу кезінде ағады.
Этилен алюминий хлорда, хлорлы сутектін қатысында 20 - 40 атм қысымда және бөлме температурасында полимерленгенде, комплекс туындайды, ол реакцияның барлық үш компоненттерінен құрылады.
Алюминий хлордың бір молекуласы этиленнің максимум 10 молекуласына полимерленеді. Полимерленудің бастапқы өнімдері жоғарғы моно-олефиндер болып келеді, бірақ олар процестің келесі сатысында бутаннан бастап тікелей тізбекті қаныққан көмірсутектерге және де циклдік олефиндерге айналады. Сұйық полимердің пайда болуы этиленнің фторлы бром катализаторының қатысында қалыпты температурада және 50 атм қысымда полимерленуі болып табылады, әсіресе кішкене көлемде ұнтақ никель немесе кобальттың қатысында. Бірақ, 0,75% (мономерге) асатын көлемде болмауы тиіс. Мономердің фторлы бромға 10:1 қатынасын құрайды.
Қарастырылған этиленнің полимерленуі, металлорганикалық қосылыстың көмегімен полимерленуін қарастырмағанда, төмен молекулалық салмақты полимерлерді алуғу мүмкіндік береді. Полиэтилен деп аталатын молекулалық салмағы 12000 нан 24000 дейн, тамаша қасиетке ие, жоғарғымолекулалық өнімді, этиленді 3000 атм қысымда полимерлеу арқылы алады; Процесс төмендегі схема бойынша жүреді:
Этиленнің полимерленуі - қатты экзотермиялық процесс. Бөлінетін жылуды жақсы суытқышпен суыту қажет, температураның артуы, жылдамдығын шапшандатқанмен полимерлену сатысына қолайсыз әсер етеді, екіншіден, әсіресе инициатор ретінде процеске оттекті енгізсе, ол жарылыс тудыруы мүмкін. Реакциялық қоспада оттек көп болса, осы қоспаның жарылғыш температурасы төмен болады. Оттегі болмаған жағдайда полимерлену жүрмейді; оттегі саны өссе оның жылдамдығы артады, бірақ полимердің өнімділігі төмендейді.
Сондықтан полимерленуге түсетін этиленнің құрамындағы оттегіні мұқият қадағалау кажет.
Алкатен немесе политен атпен өндірілетін полиэтилен ақ аморфты ұнтақ болып келеді. Қайта өндеу нәтижесінде одан қалындығы 0,72-0,93, парафинге ұқсас пластикалық масса алынады. Алайда, парафиннен ол серпімділігімен және беріктігімен ерекшеленеді. Полиэтилен ашық-көгілдір жалынмен жанады. Ол тек ароматикалық немесе хлорланған көмірсуларда жоғары температурада ериді; қалған органикалық еріткіштерде әдетте ерімейді. Полиэтилен химиялық басқыншыл заттарға елеулі тұрақтылыққа ие. 50° температураға дейн ол концентіріленген тұз және күкірт қышқылына қарсы әрекет етеді, тағыда концентіріленген сілтіге. 50° температурада концентірілген азот қышқылының әсерінен полиэтилен кішкене ісінеді (салмағы 11% артады). Диэлектриктік қасиетіне байланысты полиэтиленді электротехникалық өндірісте кеңінен пайдаланылады. Соңғы уақытта одан ең жоғарғы сапалы ситетикалық талшықтардын бірін шығарады.
Этиленнің полимерленуін бос радикалдармен тудыруға болады. Бір жағдайларда инициатор ретінде бензоил пероксидын пайдаланады. 120° температурада 200 атм қысымда молекулалық салмағы 2000 нан 3000 дейн болатын сұйық полимер пайда болады. Радикалды полимерленуге жарық бастамасымен, бай ультракүлгін сәулесімен және үнсіз электр разрядымен полимерлеу жатады. Соңғы екеуінен сұйық полимерлер алынады. Этиленнің полимерленуін оңай бос радикалдарға ыдырай алатын азобайланыстармен тудыруға болады, мысалы 300° температурада азометенның қатысында.
Этиленнің ортасында диэтилснапты 250-300° температурада ыдыратуға ұшыратсақ, онда олар этиленді тізбекті полимерлеуші иницииатор сынап және этильды радикалдарға ыдырайды.
Этиленнің төртхлор көміртекпен телоген ретінде аз көлемде бензоил пероксидінің қатысында теломерленуі қысымның қатты көтерілуіне(1000 атм ға дейн) және соған байланысты жоғарғы температураға акеледі. Теломер пайда болып полимерлену реті процесс жүретін екі компоненттің қатынасымен және шартымен анықталады. Теломерлену процесі келесі түрде көрсетілген:
Егер осы жағдайда 100 атм қысымды қадағаласақ, онда x=1:4 негізінен қосылыстар алынған және де кішкене көлемде гексахлорэтан, алынған түрлер:
Этиленнен және малон қышқылының этил эфирінен 80° температурада және 900-1000 атм қысымда бензоиль пероксидінің қатысында байланыс пайда болады, ол воск, ланолин және т.б. алмастырғыштары болып табылады.
1.3 Жоғарғы, төмен және орта қысымдық полиэтилен өндіру
1.3.1 Жоғарғы қысымдық полиэтиленді түтікшелі реакторларда және бұлғаушы бар автоклавта өндіру
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
Мұндағы 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 процесі 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].
Жоғарғы қысымда 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. Змеевикті түтікшелі реактор немесе бұлғауышы бар автоклавта өндіріледі. Соңғысының өнімділігі біршама жоғары. Ол мынамен түсндіріледі: оған екі және үш аумаққа этилен мен инициаторды негізуге 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) сүзгішарқылы (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. 16.1-суретте, жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні бейнеленген. (15) сепараторда және (17) фильтрде жиналған төменмолекулалы полимер (13) аппараттан кетеді де, жүйелі түрде жинағышқа (18) тасталынады.
Төмен қысымды бөлгіштен шыққан кезде, сепаратор (19), мұздатқыш (20) және сүзгіш (21) арқылы өтіп, төмен қысымды араластырғышқа (1) түседі. Полиэтилен балқымасы төмен қысымды бөлгіштен шығып, 180-190 ºС температурада тиеуші штутцер арқылы грануляторға (23) бағытталады. Жинағыштан (23) үлестеуші шнегпен (24) грануляторға үздіксіз тұрақтаушы қоспа беріледі (дифенилмен, дифенилдиаминмен бірге фенилαнафтиламин). Түйірледің размері 2-3,5 мм болады. 16.2-суретте, жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні бейнеленген. Стабилизатормен араласқан полиэтилен гранулятор арқылы итеріліп, айналып тұрған кескішпен кесіледі. Түйірлер жабысып қалмау үшін жылдам суытуға тұзсызданған су береді. 60-70 ºС-қа дейін сумен суыған түйірлер виброелекке (25) шығарылады. Жақсылап кептіру үшін жылы ауа беріледі, дайын полиэтилен мешоктарға салынады.
11 - оттежеуіш; 12 - түтікті немесе араластырғышы бар цилиндрлік полимеризатор; 13 - жоғары қысымды бөлгіш; 14 - төмен қысымды бөлгіш; 15 - циклонды сепаратор; 16,20 - түтік ішінде түтік типті мұздатқыш; 17,21 - сүзгіш; 18 - төменмолекулалық полиэтилен жинақтауышы; 19 - сепаратор; 22 - гранулятор; 23 - тұрақтандырушы жинақтауышы; 24 - үлестеуші шнек; 25 - вибрациялық елек.
1 сурет - Жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні (полимерлену, грануляция және қайтқан газды тазалау бөлігі)
1.3.2 Төменгі қысымды полиэтиленді сұйық фазада және газдық фазада алудың өндірістік технологиясы
Төмен қысымды әдіспен полиэтилен алудың шикізаты ретінде тазаланған этилен мен металлоорганикалық катализатор - триэтилалюминий мен төртхлорлы титан қоспасы қолданылады. Триэтилалюминийдің орнына диэтилалюминий хлорид, этилалюминий дихлорид немесе триизобутилалюминий қолданылулары мүмкін.
Төмен қысымды полиэтиленді 3-5 атм қысымды 80 ºС температурада комплексті металлоорганикалық катализатордың қатысында алады. Өнеркәсіпте ең көп тараған төртхлорлы титан мен алюминийалкеннен тұратын Циглер-Натта катализаторы қолданылады. Мұндай катализатор қатысында этиленнің полимерленуі иондық механизм бойынша жүреді де, аниондық-координациялық типке жатады. Катализаторлық комплекс ауа мен ылғал қатысында оңай ыдырайды, сондықтан полимерленуді қоспадан тазаланған этилен азот атмосферасында сусыз еріткіш ортасында жүргізеді. Этилен полимерлну жылдамдығы, алынатын полиэтиленнің қасиеттері катализатордың белсенділігінен, концентрациясынан, температура мен процестің қысымынан тәуелді болады. Катализатор белсенділігі төртхлорлы титан мен алюминийалкеннің молярлық қатынасымен анықталады. Осы қатынасты өзгерте отырып полимерлену процесін реттеуге болады. Төртхлорлытитанның құрамын реакция сферасында жоғарылатқанда, этиленнің полимерлену жылдамдығы артады, полиэтилен шығымы көбееді, бірақ оның молекулалық салмағы төмендейді. Мысалы, молекулалық салмағы 70 мыңнан-350 мыңға дейін полиэтилен алу үшін триэтилалюминий мен төртхлорлытитанды қолданғанда, олардың қатынасы 1:1, 1:2 болу керек. Полимерленудің қолайлы температурасы 70-80 ºС, оны одан сайын көтерсе, катализатор ыдырауы нәтижесінде, реакция жылдамдығы бірден төмендейді. Қысымды 3 атм-дан жоғарылатқанда, процесс біршама жылдамдайды, бірақ берілген режимді ұстап тұру қиындайды. Полимердің молекулалық салмағы мен балқыма индексін реттеу үшін реакциялық ортаға сутек енгізеді.
Қазіргі кезде жоғарғы тығыздықты полиэтилен өндірісінде екі негізгі әдіс қолданылады, сұйық фазада және газфазалы.
Сұйық фазалы әдіспен жоғарғы тығыздықты полиэтилен органикалық еріткіштер (гексан, бензин және т.б) ортасында комплексті металорганикалық катализаторлар қатысында алады. Төменгі кысымды полиэтилен алуда технологиялық процестер рецептурасы және технологиялық режимдер бойынша шамалы айырмашылықтар болады. Менің сипаттайтын технологиям ең танымал технология.
Жоғарғы тығыздықты полиэтиленді (950-960 кгм3) төменгі қысымда органикалық еріткішде( бензин және т.б) үзіліссіз әдісімен 0,15-0,5 МПа қысымда және 70-80°C температурада Циглер-Натта катализаторынын қатысында полимеризациялау арқылы алады.
Циглер-Натта катализаторлары - төртхлорлы титан мен алюминий алкилінен(триэтил- және триизобутилалюминий, диэтилалюминийхлорид) тұратын комплексті металорганикалық қосылыс. Олар компоненттін ерітінділері араласқанда пайда болады. Ылғал мен ауа қатысында катализаторлардың бұзылуына немесе олардың өртеніп кетуіне акеледі. Компоненттердін араласуы химиялық реакция арқылы жүреді, олардың біреуінде төртхлорлы титан үшхлорлы титанға айналады, ол триалкилалюминий димерінің араласуымен іске асады, мына теңдеуде көрсетілген:
Al2(C2H5)6 + TiCl4 -- Al2 Cl2(C2H5)4 + TiCl2(C2H5)2
TiCl2(C2H5)2 + TiCl4 -- 2TiCl3C2H5
2TiCl3C2H5 -- 2TiCl3 + C4H10
Алынатын полиэтилен мен этилен полимеризациясының жылдамдығы катализатордың концентрациясы мен белсенділігіне, температура мен процестің қысымына байланысты болады. Полимеризацияның қолайлы температурасы 70-80°C, температураның ары қарай жоғарлауы катализатордың ыдырауына әкеледі, ол процесс жылдамдығы төмендетеді. Қысым 0,5 МПа-дан асқанда процесс жылдамдығы арта түседі, бірақ ол берілген режимді және жылу ауысын қиындатады.
Полимердің молекулалалық массасы мен балқымасының аққыштығының көрсеткіштерін реттеу үшін реакциялық ортаға сутегі, жай эфирлер және басқада қоспалар енгізіледі.
Полимер өндірісінің технологиялық процесстері келесі сатылардан тұрады: катализатор дайындау, этилен полимеризациясы, бөліну, жуу және полимер ұнтақтарын кептіру.
Al(C2H5)2 Cl ·TiCl4 катализаторлық комплексін диэтилалюминийхлорид пен титан тетрахлоридін бензинде араластырып дайындайды, ол 20-25°C смесительге 1 беріледі. Оны 15 минут ұстап, араластырғышта 2 1 гл концентрацияға шейін бензин қосады. Дайын катализатор суспензиясы аралық сыйымдылыққа 3 түседі, ол жақтан мөлшерлеуші насоспен үзіліссіз реакторға 4 беріледі. Сол жерге үзіліссіз этилен мен сутегі қоспасы енгізіледі (молекулалық масса реттеуіші). Полимеризацияны 70-80°C және 0,15-0,2 Мпа қысымда жүргізеді. Этилен конверсиясы 98% жетеді. Суспензияда бензинде полиэтилен концентрациясы шамамен 100 гл болады. Реактор өнімділігі 55-60 кг(м3*сағ).
Этилен полимерлену реакциясының жылуы реактордың жоғарғы жағынан бензиннің булану және этиленнің жартысының жоғалуымен беріледі. Бензин буы, скрубберде суық бензин көмегімен салқындатылып және конденсирленіп, реактордың 4 астынан қайта беріледі, ал салқындатылған этилен жаңа этиленмен беріледі. Берілетін жаңа этилен көлемі реактордағы қысым арқылы белгіленеді, ал қысым 0,15-0,2 МПа аралығында ұстанады.
Бензиндегі полиэтиленнің суспензиясы реактордан 4 үзіліссіз әрекеттегі центрифугаға 5 беріледі. Сығылған полимер 6 аппартқа беріледі, ол жақта 50-70°C және 1,5 айнс жылдамдықта араластырып, бензинмен бірге изопропил спиртімен катализатор қалдығын ыдырату үшін өңдейді.
Полиэтиленнің суспензиясы қайтадан центрифугада 7 центрифугирленеді. Спирт-бензинді қоспаны нейтралдағаннан кейін регенерацияға жібіреді, ал полиэтилен пастасын 8 аппаратта жаңа спирт-бензинді қоспамен жуады. Ақырғы жууды 9 центрифугада өткізеді. Жуылған полиэтилен ұнтақтарын 10 кептіргіште қайнау қабатында ыстық азотпен 0,2% ұшқыштыққа шейін кептіреді, сосын орташалау мен гранулдеуге түседі.
Процесс өнімділігін катализатордың құрылымы мен құрам тұрақтылығын және ерітінді концентрациясы мен реакция температурасын автоматты түрде реттеу арқылы қамтамасыз етеді.
Негізгі аппарат - көлемі 10-40 м3 реактор - татталмайтын тік цилиндрлі, төменгі бөлігінде барботерлейтін құрылғы орналасқан. Реакциялық массаның араласуы этиленмен жүреді, яғни барботермен беріліп тұратын. Бұл процесте жоғарғымолекулалы полиэтиленмен қатар төменгімолекулалы полимер(10% дейін) де пайда болады, яғни воск, бензинде еритін.
Бензиннің немесе оның изопропил спиртімен қоспасының регенерациясы полиэтиленнің майда бөліктер қабатында тұз қышқылын нейтралдап, ұшқыштарды(бензин, изопропил спирті) айдап, оларды бөліп және кептірумен бітеді.
Келтірілген этиленнің Циглер-Натта катализаторының қатысында жүретін полимерлеу әдісінің оң жақтары болғанымен, кейбір маңызды кемшіліктері бар: жануқауіпсіздігі, қолданатын катализатордың регенерацияға мүмкін еместігі, катализатор іздерін толығымен мұқият кетіру қажеттілігі, яғни ол полиэтилен диэлектрлік, жарық және жылутұрақтылығын төмендетеді. Бұл процесте үлкен көлемде бензин және изопропил спирті қолданады, яғни олардың регенерациясы көпсатылы және қиын өтеді.
Катализатордың белсенділігі триэтилалюминий мен төртхлорлы титанның мольдік қатынастарына байланысты. Катализатор компоненттерінің мольдік қатынастары берілген полимердің физика-химиялық қасиеттеріне байланысты таңдалынып алынады. 70000-350000 молекулалық массасымен полиэтилен алу үшін, яғни экструзия және 200-260°C қысым астында құю арқылы қайта өңделетін болу үшін триэтилалюминий мен төртхлорлы титан арақатынасы 1:1 ден 1:2 ге дейін болу керек. 1:1 арақатынасынан жоғарылаған жағдайда, экструзияға қиын түсетін полиэтилен, ал 1:2 төмен болса төменгімолекулалы болып қалады.
Көрсетілген технологиялық схема бойынша төмен қысымда полиэтиленнің сополимерін де алуға болады.
1 - смеситель; 2 - араластырғыш; 3 - аралық сыйымдылық; 4 - реактор; 5,7,9 - үзіліссіз әрекеттегі центрифуга; 6,8 - жуу аппараты; 10 - кептіргіш
2 сурет - Жоғары тығыздықтағы полиэтиленнің төменгі қысымда төртхлорлытитан мен диэтилалюминийхлорид қатысында жүретін өндірісінің сызбасы
1.3.3 Орта қысымда катализатор қатысында полиэтилен алудың өндірістік технологиясы
Орта қысымда этиленнің полимерленуі. Орта қысымда этиленнің полимерленуінің басқа әдістермен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар: ол дегеніміз катализатордың аз улылығы және тез табылуы, оны регенерациялау есебінен бірнеше рет қолданыла алу мүмкіндігі, еріткіш регенерациясының салыстырмалы қарапайымдылығы, сонымен қатар жоғары қысымды полиэтиленмен салыстырғанда полимердің бірқатар қасиеттерінің жоғары көрсеткіштері. Еріткіш қолданылатындықтан жылу бөлінуі біршама жақсы жүреді, катализатор таралуы біркелкі болады, катализатордан полимердің бөлінуі біршама жеңілденеді. Еріткіштер есебінде циклогексан, экстрактциялық бензин, ксилол, т.б. қолданылады. Онда полимер еруі шамамен 100 ºС-та болады, ерітіндіні 35 ºС-қа салқындатқанда, одан барлық полимер фракциялары тұнады. Катализатор ретінде валенттіктері әр түрлі хром тотықтарын және кремний тотығы мен алюминий тотықтарының салмақтық қатынасы 90:10 болатын алюмосиликатты тасымалдағыштар қолданылады. Катализаторды құрғақ ауа қатынасында 500-600 ºС температурада одан ары кептіре отырып , сулы хром ангидридінің алюмосиликатты тасымалдағыштарын сіңіртіп дайындайды. Катализатор белсенділігі тасымалдағыштар құрылымынан, тасымалдағыштардағы хром тотықтарының мөлшерінен және активтену шарттарынан тәуелді болады. Катализатор белсенділігін жоғарылатқанда, этиленнің полимерлену жылдамдығы артады, бірақ полимердің молекулалық салмағы төмендейді.
Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесі келесі сатылардан тұрады:
1. Катализаторды дайындау. Катализатор кремний оксиді мен алюминий оксидінің 9:1 қатынасындай каталитикалық негізінде 2-3%-ды хром тотығынан тұрады. Катализаторды ауа қатысында 500 ºС температурада қыздыру нәтижесінде оны белсенді етеді.
2. Мономерді тазалау.
3. Полимерлеу.
4. Полимерді тазалау мен кептіру.
5. Катализатор мен еріткішті регенерациялау.
Ұқыпты тазаланған этилен мен еріткіш араластырғышы бар реакторға (1) келіп түседі, бұл жерге тағы да катализаторды жібереді. Этилен мен еріткіштің қатынасын этиленнің еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі алынатындай етіп алады. Еріткіштер ретінде толуол, ксилол, пентан, октан, т.б. қолданылуы мүмкін. Катализатордың мөлшері барлық ерітіндінің 0,5% немесе этиленнің 10%-ын құрайтындай етіп есептелінеді. Реактордағы қысым 30-дан 50 тм-ға дейінгі аралықта, ал температура - 100-ден 180 ºС-қа дейін болуы мүмкін. Этиленнің полимерге айналу дәрежесі 100% шамасында.
Полимердің ыстық еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі мен реакцияға түспеген этилен түріндегі полимерлеу өнімі айдау колоннасына (2)келіп түседі, бұл жерде газ бөлінуі жүреді және еріткіштің біршама бөлігі айдалады да, (3) колоннаға бағытталады. Полиэтиленнің ерітіндісі ыстық фильтрлену үшін (4) фильтрлеуші аппартқа барады, бұл жерде катализатор бөлінеді, содан кейін (5) мұздатқышта полиэтилен ерітіндісінен бөліне жүреді, кейін (6) фильтрде. Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесінің кескіні 17.1-суретте бейнеленген: (3) колоннада еріткіштен газ бөлінеді де ол өндіріске қайта оралады, ал еріткіш (7) мұздатқышта суытылады ды, суытылғаннан кейін (8) жинағышта (6) фильтрде бөлінген еріткішпен араласады және өндіріске қайта оралады. (4) фильтрде бөлінген катализатор (9) ыдыста үстіңгі қабатынан полиэтиленнің қалдықтарынан құтылу мақсатымен ыстық еріткішпен жуылады да, сосын (10) катализатордың регенерациясын жүргізетін аппаратқа келеді, одан қайта реакторға барады. (6) фильтрде бөлінген полиэтилен (11) кептіргішке түседі, содан кейін (12) ұнтақты араластырғышқа барады.
Алынатын полиэтиленнің қасиеттеріне процесс жағдайларын өзгертудің әсерін келесідей түсіндіруге болады:
катализатордың активтену температурасы мен полимерлену температурасын жоғарылату молекулалық массаның төмендеуіне алып келеді;
этиленнің қысымын жоғарылату молекулалық массаны жоғарылатады.
Бұл әдістің артықшылықтарымен қатар бірнеше кемшіліктері бар: алынатын полимермен салыстырғанда 10-20 рет көбірек еріткіштерді қолдану мен регенерациялау; катализаторды регенерациялау қажеттілігі.
1 - араластырғышы бар реактор; 2 - айдаушы баған; 3 - қосымша айдаушы баған; 4 - ыстық сүзуге арналған құрылғы; 5,7 - мұздатқыш; 6 - сүзгіш; 8 - жинақтауыш; 9 - ПЭ қалдықтары тазартылатын ыдыс; 10 - катализатор регенерациясы жүретін аппарат; 11 - кептіргіш; 12 - ұнтақты араластырғыш
3 сурет - Орта қысымды полиэтилен алу кескіні
2. Технологиялық бөлім
2.1 Өндіріс әдісін таңдау
Қазіргі кезде полиэтилен өндірудің үш негізгі өнеркәсіптік әдісі бар: жоғарғы қысымдағы этиленнің радикалдық полимерленуі; төмен қысымдағы гетерогенді каталитикалық жүйеде полимерленуі; орташа қысымдағы полимерлену.
Полиэтилен өндірісін таңдаған кезде ол салыстырмалы сипатына байланысты болады. Полиэтиленді орташа қысымда алудың басқа әдістерімен салыстырғанда бірқатар артықшылықтар бар. Ол катализатордың тез табылуы және улы еместігі, оны регенерациялануына байланысты қайтадан бірнеше мәрте қолдана алу мүмкіндігі, еріткіштердің регенерациялануының салыстырмалы қарапайымдылығы, сонымен қатар жоғарғы қысымды полиэтиленмен салыстырғанда бірқатар көрсеткіштерінің артықшылығы болып табылады.
Еріткіштердің қолданылуына байланысты жылу жақсы бөлінеді, катализатор біркелкі таралады әрі катализатордан полимер оңай ажырайды.
Қорытынды: жоғарыда айтылғандарды ескере келе, бұл фирмалар аса бөліп айтатын жалғыз өндіріс емес. Барлық полиэтилен өндірудің әртүрлілігіне байланысты әр фирма өз ерекшіліктерін енгізе отырыпшығатын өнім сұраныс байланысты өз әдісін таңдап алады. Барлық өндіріс әлемдік нарықта сұранысқа ие сапалы өнім өндірілуін қамтамасыз етеді.
2.2 Құрылыс орнын таңдау
Мен өзімнің цехымды Ақтау қаласындағы Пластикалық массалар зауытының территориясында жобалаймын, яғни келесі көрсеткіштерді ескере отырып: шикізат базасына, зауыттың елді мекеннен алыстығына байланысты, отындық, энергетикалық және су ресурстары, еңбек резерві, темір жол орналасуына байланысты. Зауыттың негізгі технологиялық кескіні келесі өндірістермен суреттелген: а) этилен өндірісі; ә) этилбензол - стирол алу бойынша комплекс; б) полистиролды пластиктер өндірісі.
1976-1980 жылдары Ақтау пластикалық массалар зауыты импортты қондырғылар жиындарының негізінде құрастырылды. Бұл үлкен өндіріс КСРО кезінде 1980 жылы франция мамандарының (Литвин фирмасы) қатысуымен құрастырылды, бұл өндірісте стиролдың мономерінің синтезінен бастап дайын полистирол алудың толық технологиялық схемасы құрастырылды және ол ТМД елдерінің ішінде ең ірі полистирол өндіру комплексі болып табылады.
2.3 Өндірілетін өнім сипаттамасы
Орташа қысымды полиэтилен - бұл құрамында жоғарғы және төменгі қысымды полиэтиленнің қасиеттері бар қатты өнім. Бұл материал соққы мен сынуға берік болып келеді, тағы да басқа орташа қысымды полиэтилен төменгі қысымды полиэтиленге қарағанда жырылу мен жарылуға төзімді. Орташа қысымды полиэтиленді термиялық пленкалар, қапшықтар, шаруашылың сумка және винттік қалпақтар өндіру үшін пайдаланады.
2.4 Технолигиялық кескінді суреттеу
1 - араластырғышы бар реактор; 2 - айдаушы баған; 3 - қосымша айдаушы баған; 4 - ыстық сүзуге арналған құрылғы; 5,7 - мұздатқыш; 6 - сүзгіш; 8 - жинақтауыш; 9 - ПЭ қалдықтары тазартылатын ыдыс; 10 - катализатор регенерациясы жүретін аппарат; 11 - кептіргіш; 12 - ұнтақты араластырғыш
3 сурет - Орта қысымды полиэтилен алу кескіні
Ұқыпты тазаланған этилен мен еріткіш араластырғышы бар реакторға (1) келіп түседі, бұл жерге тағы да катализаторды жібереді. Этилен мен еріткіштің қатынасын этиленнің еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі алынатындай етіп алады. Еріткіштер ретінде толуол, ксилол, пентан, октан, т.б. қолданылуы мүмкін. Катализатордың мөлшері барлық ерітіндінің 0,5% немесе этиленнің 10%-ын құрайтындай етіп есептелінеді. Реактордағы қысым 30-дан 50 тм-ға дейінгі аралықта, ал температура - 100-ден 180 ºС-қа дейін болуы мүмкін. Этиленнің полимерге айналу дәрежесі 100% шамасында.
Полимердің ыстық еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі мен реакцияға түспеген этилен түріндегі полимерлеу өнімі айдау колоннасына (2)келіп түседі, бұл жерде газ бөлінуі жүреді және еріткіштің біршама бөлігі айдалады да, (3) колоннаға бағытталады. Полиэтиленнің ерітіндісі ыстық фильтрлену үшін (4) фильтрлеуші аппартқа барады, бұл жерде катализатор бөлінеді, содан кейін (5) мұздатқышта полиэтилен ерітіндісінен бөліне жүреді, кейін (6) фильтрде. Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесінің кескіні 17.1-суретте бейнеленген: (3) колоннада еріткіштен газ бөлінеді де ол өндіріске қайта оралады, ал еріткіш (7) мұздатқышта суытылады ды, суытылғаннан кейін (8) жинағышта (6) фильтрде бөлінген еріткішпен араласады және өндіріске қайта оралады. (4) фильтрде бөлінген катализатор (9) ыдыста үстіңгі қабатынан полиэтиленнің қалдықтарынан құтылу мақсатымен ыстық еріткішпен жуылады да, сосын (10) катализатордың регенерациясын жүргізетін аппаратқа келеді, одан қайта реакторға барады. (6) фильтрде бөлінген полиэтилен (11) кептіргішке түседі, содан кейін (12) ұнтақты араластырғышқа барады.
Алынатын полиэтиленнің қасиеттеріне процесс жағдайларын өзгертудің әсерін келесідей түсіндіруге болады:
катализатордың активтену температурасы мен полимерлену температурасын жоғарылату молекулалық массаның төмендеуіне алып келеді;
этиленнің қысымын жоғарылату молекулалық массаны жоғарылатады.
Бұл әдістің артықшылықтарымен қатар бірнеше кемшіліктері бар: алынатын полимермен салыстырғанда 10-20 рет көбірек еріткіштерді қолдану мен регенерациялау; катализаторды регенерациялау қажеттілігі.
2.5 Негізгі және қосымша көмекші қондырғының таңдалуы
Юнион Карбайд (США) фирмасының реакторы жалған қайнау қабатында газдыфазалы полимерлену жүргізуге арналған, ол жоғарғы бөлігі кеңітілген цилиндрлік ыдыс. Жоғарғы кеңейген бөлігі газды ағын жылдамдығы төмендеуі есебінен жалған қайнау қабатты полиэтиленнің бөлігі әкетілуі тоқтайды.
Реактордың ішінде орнатылған төменгі фланц деңгейінде тор орнатылған, ол полиэтилен ұнтағының қабаты үшін қызмет етеді. Тор 1360 саңылауға ие болады, оның диаметрі 14,3мм. Бұл ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Полимер - қазіргі кезде адам тұрмысындағы ең қажетті заттардың бірі болып отыр. Олар табиғатта кең таралған. Полимерлердің адам тіршілігінде маңызы өте зор.
Полимерлер - молекулалары өзара ұзын сызықты, тармақталған және де кеңістіктік тізбектер құрып, химиялық байланыспен қосылған құрылымы жағынан бірдей немесе әртүрлі атомдар топтарынан тұратын табиғи немесе синтетикалық қосылыстар.
Полимерлер немесе жоғары молекулалық қосылыстар молекулалық массасы бірнеше мыңнан асатын, кейде көптеген миллионға дейін жететін үлкен молекулалардан тұрады.
Этилен мономерінен полиэтилен алуға болады, егер этиленнің n молекуласын бір-біріне қосса.
nCH2=CH2 -- [-CH2-CH2-]n
Полиэтилен - полиолефин класына жататын, синтетикалық термопластық полярсыз полимер. Этиленнің полимерленуі арқылы алынады. Ақ түсті қатты зат. Екі түрде шығарылады: төменгі қысымды полиэтилен (жоғарғы тығыздықты полиэтилен) және жоғарғы қысымды полиэтилен (төменгі тығыздықты полиэтилен). Төменгі қысымды полиэтиленді 2 әдіспен алуға болады: суспензиялық және газфаздық әдіс. Суспензиялық әдіспен алынған полиэтилен төменгі қысымда, кешенді металлорганикалық катализатор арқылы суспензияда алынады. Ал газфаздық әдіспен алынған полиэтилен газ фазасында, кешенді металлорганикалық катализаторы арқылы алынады. Жоғарғы қысымды полиэтиленді құбырлы реакторларда немесе радикалды типті инициаторды қолданған араластырғыш құралы бар реакторларда полимерлеу арқылы алады.
Полиэтиленді диаметрі 2-5 милиметр тұрақтандырылған гранула, боялған және боялмаған түрінде шығарады. Одан басқа өндірісте порошок тәрізді полиэтилен де шығарылады.
Нарықта полиэтиленді - ПЭ деп белгілейді, бірақ одан басқа да белгіленулер бар: PE (полиэтилен); LDPE, PEBD, PELD (төменгі тығыздықты полиэтилен, жоғарғы қысымды полиэтилен); HDPE, PEHD (жоғарғы тығыздықты полиэтилен, төменгі қысымды полиэтилен); MDPE, PEMD (орташа тығыздықты полиэтилен); ULDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); VLDPE (өте төменгі тығыздықты полиэтилен); LLDPE, PELLD (төменгі тығыздықты сызықты полиэтилен); LMDPE (орташа тығыздықты сызықты полиэтилен); HMWPE, PEHMW, VHMWPE (жоғарғы молекулалы полиэтилен); HMWHDPE (жоғарғы тығыздықты жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEVHMW, UHMWPE (өте жоғарғы молекулалы полиэтилен); UHMWHDPE (жоғарғы тығыздықты ультра жоғарғы молекулалы полиэтилен); PEX, XLPE (тігілген полиэтилен); PEC, CPE (хлорланған полиэтилен); EPE (көбіктенген полиэтилен); mLLDPE, MPE (төменгі тығыздықты металлоцендік сызықты полиэтилен).
1.Әдеби шолу
1.1 Полиэтилен өндірісінің даму тарихы мен қазіргі жағдайы
Полиэтилен - жоғарғы молекулалық байланыс, этиленнің полимері болып келеді; ақ қатты өнім, концентірлі азоттан басқа майлардың, ацетонның, бензиннің және басқада еріткіштердің, тағыда күшті қышқылдардың әрекеттеріне төзімді.
1873 жылы, А. М. Бутлеров бірінші этиленнің полимерленуін зерттеген, ал 1884 жылы алюминий бромидін катализатор ретінде пайдалана отырып, орыс химигі Г.Г. Густавсонмен жүзеге асырды. Алынған этилен полимерлері төмен молекулалық өнімді берді. Кейінірек әлемнің түрлі елдерінде, көптеген ғалымдар этилен полимерлерінен жоғары молекулалық өнім алуды проблемаға айналдырады. Тек 1933-1936 жылдарға дейінгі уақытта 100-ден астам МПа қысымда және 200 ° C температурада қатты жоғарғы молекулалық этиленнің полимерін КСРО мен Ұлыбритания елдері ойлап тапты. Полиэтиленнің жоғарғы қысымның қатысында өнеркәсіптік өндірісі 1938 жылы Англияда, сәл кейінірек - Германия, АҚШ және КСРО елдерінде басталды.
Полиэтиленнің жоғарғы қысымда өндірісінің технологиялых процессі қиын болып келеді, себебі ол жоғарғы қысымға төтеп бере алатын аппараттарды талап етеді. Бұл жағдайлар этиленді полимерленудің жаңа жолдарын іздеуді талап етті. Үлкен жаңалықты 1952 жылы К. Циглер басқарған неміс ғалымдар тобы ұсынған, олар металло - органикалық катализаторлар жиындарының қатысында этиленді орташа қысымда полимерлеуді ұсынған. К. Циглер өзінің жұмысын ұсынғаннан кейін, АҚШ та қарапайым металл оксидтерінің қатысында төменгі қысымда (3,5 - 7) полиэтилен алудың бірнеше нұсқаулары ойлап табылған және өндіріске енгізіліп жатқаны хабарланды.
Полиэтилен алудын жаңа түрлері бар, олар сәулену әсерінен немесе электро разрядтан және т.б. Бірақ, қазіргі уақытта полиэтиленнің өндірістік өндіруі үш әдіспен жүзеге асады: 1) Этиленді 120 - 250 Мпа қысымның және катализатор ретінде шағын көлемді оттектің қатысында полимерлеу; 2) Этиленді төменгі қысымда (0,05 - 0,6 Мпа) металлоорганикалық катализаторлардың пайдалануымен полимерлеу; 3) Этиленді орташа қысымда (3,5 - 7 Мпа) полимерлеу.
Полиэтилен өндірісде шикізат ретінде - этилен - C2H4 - түссіз газ, олефиндер қатарының қарапайым көмірсутегі болып келеді. Бұл әдіс қарапайым, бірақ бағалы химиялық шикізат - этил спиртын талап етеды, содықтан қазіргі уақытты полиэтилен алу үшін мұнай және ілеспе газдарын пайдаланады. Соған байланысты полиэтиленнің барлық жаңа өндірістік қондырғыларын мұнай және ілеспе газдарынан алынатын этиленге байланысты жобаланым құрастырылады.
Мұнай газы, крекинг 400 - 450° C және мұнай пиролизі 700° C процессінен пайда болады және құрамында этиленнен басқа сутек, метан, этан, пропан, пропилен, бутан, изобутилен және де т.б. Мұнай өндірісінің кезінде, пайда болатын ілеспе газдар негізінен парафинді көмірсутектерден тұрады: метан, этан, пропан, бутан және т.б., жоғарғы температуралық крекингке ұшырап жеткілікті жоғарғы өнімді этиленге айналады.
1.2 Полиэтилен алуға қолданылатын шикізаттар мен оның қасиеті
Этилен, Этен, CH2=CH2 - органикалық қосылыс. Этилен эфир иісті, түссіз газ, балқу t - 169,5 °С, қайнау t - 103,8 °С, суда нашар, эфирде жақсы ериді. Ауада жарқыраған жалын шығарып жанады да, көміртек қос тотығын және су түзеді:
C2H4+3O2 -- 2CO2+2H2O.
Этилен - реакцияласуға қабілетті, оның химялық қасиеттеріне молекуласындағы қос байланыс әсер етеді, сондықтан қосып алу, полимерлену реакциясына бейім. Этиленді лабораторияда этил спиртінен күкірт қышқылының қатысында дегидраттациялау арқылы, өнеркәсіпте мұнайды әр түрлі әдістермен өңдеу кезінде бөлініп шығаратын газдардан алады. Этиленді полимерлеу арқылы аса маңызды полимерлердің бірі - полиэтилен және хлор мен этиленді әрекеттестіру арқылы катализатор қатысында хлорлы этил алынады. Этилен молекуласының құрылысын шар текті модельмен бейнелеуге болады. Этилен молекуласында әр көміртек атомы екі сутек атомдарымен дара байланыстармен байланысады және өзара қос байланыс арқылы жалғасады. Хлорлы этилді еріткіш, тазартқыш ретінде және медицинада қолданылады Этиленді көптеген маңызды өнімдерді (этанол, этилен тотығы, т.б.) синтездеуде пайдалынылады.
Химиялық қасиеті. Белсенді болғандықтан қанықпаған көмірсутектер таза күйінде табиғатта өте сирек кездеседі. Этилен қатарының көмірсутектерін жоғары температурада сутек бөле отырып, алкандарды айыру арқылы алады. Сутек бөліне жүретін айырылу реакциялары дегидрлену реакциялары деп аталады.
Физикалық қасиеті. Этилен-түссіз, иісі жоққа, ауадан аздап жеңілдеу, суда нашар еритін, жаңғыш газ.
Этиленнің құрамы метан сияқты көміртек пен сутектен тұратындықтан, оның жануы нәтижесінде су мен көміртек(VI) оксиді түзіледі.
Қанықпаған көмірсутектерге қосылу реакциялары тән. Құрамында қанықпаған қос байланыс болғандықтан этилен қосылу реакцияларына оңай түсіп, атомдарды және атом топтарын қосып алады. Реакция нәтижесінде этан немесе оның туындылары түзіледі және көмірсутек молекуласындағы қос байланыстың біреуі оңай түзіліп, дара байланыс қалады.
Өршіткі(никель,платина) қатысында этилен сутекті қосып алып этанға айналады.Сутек қосыла жүретін реакция гидрлену реакциясы деп аталады.
Этилен галогендерді қосып алады. Ол броммен әрекеттескенде бромның қызыл қоңыр түсі жойылып, түссіз диброметан түзіледі немесе бұл этиленнің сапалық реакциясы, бромның түссізденуі бойынша этиленнің бар-жоғын білуге болады. Этиленге хлор қосып, дихлорэтан алуға да болады.
Этилен қос байланыс арқылы су молекуласын қосып алып, этил спиртін түзеді. Бұл реакцияның өнеркәсіптік маңызы зор. Қазақстанда Шымкент пен Атырау химия зауыттарында осы реакция бойынша этиленнен этил спирті алынады.
Этиленнің полимеризациялануы. Егер этиленді 450° дейін қыздырылған шыны түтікше арқылы өткізсек, онда ол бутен-1 ге димерленеді. Бұл реакция радикалды механизм бойынша келесы түрде жүреді:
Этиленді радикалға бөлшектеу нәтижесінде, құрамында 10% сутек, метан және этан қоспасы пайда болады. Сондай-ақ, бутилен 625° температурада жүргізілетін этилен пиролизінің негізгі өнімі болып табылады; осылайша кішкене мөлшерде пропилен және бутадиен пайда болады. Соңғысының қалыптасуы тізбекті реакцияның үзілуіне байланысты жүреді. Осындай әдіспен этилен димеризациясы кезінде, активтендірілген көмірден металл кобальт катализаторы қатысында, өнімділігі 75-80% -ды бутелен қоспасы пайда болады. Ең жоғарғы шығыс 50 атм қысымда және 40° температурада жүзеге асады. Бұл реакциянын қосымша өнімдері гексен (15%) және жоғары олефиндер болып табылады.
Бутен-1 димерленіп пайда болуы, этиленнің алюминий гидриді немесе литийалюминийгидридінің кішкене жоғарғы қысымда және температура 180-200° селиктивті полимерлену нәтижесінде пайда болады. Полимерлену дәрежесін анықтайтын факторлар этилен саны (қысым) және температура болып келеді. Селективты катализаторлар жеткілікті роль атқарады, олар полимерлену дәрежесіне елеулі әсер етеді. Егер қысым төмен болса, онда полимерленуге қатысушы молекула саны онша көп емес, сондықтан құрылатын металлорганикалық қосылыспен төмен молекулярлы алкилды радикалдарымен, жоғарғы температурада ыдырап олефин - этилен полимері пайда болады. Бастапқы пайда болатын - өнім бұл жағдайда триэтилалюминий полимерлену катализаторының функциясына ие болады. Металлорганикалық қосылысқа металлдық никель қосқанда реакция димердің пайда болу кезенінде тоқтайды, ал жоғарғы полимерлер шамалы көлемде құрылады.
Керісінше, титанның кейбір қосылыстары реакцияға былай әсер етеді, соның нәтижесінде қалыпты температурада және орташа қысымда жоғарғы молекулалық қатты полиэтилен алынады.
Қарастырылған этиленнің димеризация процесі ерекше, ең соңғысы, олардың өнеркәсіптік пайдалану тұрғысынан өте перспективті болып табылады, себебі осындай жолмен алынуы мүмкін болатын бутен, маңызды техникалық өнім болып келеді. Изомеризациялағанда одан изобутелен алады, ал дегидрогенизациялағанда - бутадиен-1,3. Соңғы кезде бутеннің дегидрогенизацилық циклизациясынан n-ксилол пайда болу мүмкіндігі анықталған, ол одан әрі тотығып терефталь қышқылына айналады - ол полиэфир және жоғары сапалы синтетикалық талшық терилен өндірісі үшін бағалы өнім. Полиэфирлі терефталь қышқылын, тағыда басқа, технологиялық қондырғыларды коррозиядан қорғау үшін пайдаланады.
Егер этиленнің полимерленуің алюминий гидридінің қатысында төменгі тепературада (100 - 200°) және жоғарғы қысымда жүргізсе, онда алюминий органикалық қосылысты жоғарғымолекулярлы алкилды радикалын алады; осы қосылыстар ыдыраған кезде, сумен молекулалық салмағы 5000 ға дейін қаныққан жоғарғы молекулалық көмірсулар бөлінді, мысалы:
Атап өткендей, бұл жолмен жоғарғымолекулалық полиэтилен құрамында титаннан тұратын катализатор қолданылған кезде пайда болады.
Дәл осылай, алюминий гидридіне және литийалюминийгидридіне және соның ішінде этильді өндірісте, этилен пропил немесе бутиллитке қосылады; осылайша тікелей тізбекті парафиннің жоғарғы гомологтары құрылады, мысалы:
Көміртек атомдарының санына байланысты, бастапқы алкиллиттік парафиндік тізбек тақ немесе жұп көміртек атом саны болады. Қысым 200 атм және температура 60° болғанда реакция төмен жыдамдықпен жүреді. Температура өсуі раекцияны тездетеді, бірақ 80° температуралық шекараны асыруға болмайды, себебі осы шекарадан жоғары алкиллиттық қосылыс олефин және литий гидридіне ыдырайды, мысал:
Этиленнің жылдамдығы артатыны табылған, егер, реакцияны эфирлік ортада жүргізсе. Тіпті бөлме температурасында және қысым 100 атм болғанда полимерлену жеткілікті температурада жүреді.
Этиленнің катиондық полимерленудің шамалы көлемі этилді форсфор немесе күкірт қышқылының қатысында дегидрлеу кезінде ағады.
Этилен алюминий хлорда, хлорлы сутектін қатысында 20 - 40 атм қысымда және бөлме температурасында полимерленгенде, комплекс туындайды, ол реакцияның барлық үш компоненттерінен құрылады.
Алюминий хлордың бір молекуласы этиленнің максимум 10 молекуласына полимерленеді. Полимерленудің бастапқы өнімдері жоғарғы моно-олефиндер болып келеді, бірақ олар процестің келесі сатысында бутаннан бастап тікелей тізбекті қаныққан көмірсутектерге және де циклдік олефиндерге айналады. Сұйық полимердің пайда болуы этиленнің фторлы бром катализаторының қатысында қалыпты температурада және 50 атм қысымда полимерленуі болып табылады, әсіресе кішкене көлемде ұнтақ никель немесе кобальттың қатысында. Бірақ, 0,75% (мономерге) асатын көлемде болмауы тиіс. Мономердің фторлы бромға 10:1 қатынасын құрайды.
Қарастырылған этиленнің полимерленуі, металлорганикалық қосылыстың көмегімен полимерленуін қарастырмағанда, төмен молекулалық салмақты полимерлерді алуғу мүмкіндік береді. Полиэтилен деп аталатын молекулалық салмағы 12000 нан 24000 дейн, тамаша қасиетке ие, жоғарғымолекулалық өнімді, этиленді 3000 атм қысымда полимерлеу арқылы алады; Процесс төмендегі схема бойынша жүреді:
Этиленнің полимерленуі - қатты экзотермиялық процесс. Бөлінетін жылуды жақсы суытқышпен суыту қажет, температураның артуы, жылдамдығын шапшандатқанмен полимерлену сатысына қолайсыз әсер етеді, екіншіден, әсіресе инициатор ретінде процеске оттекті енгізсе, ол жарылыс тудыруы мүмкін. Реакциялық қоспада оттек көп болса, осы қоспаның жарылғыш температурасы төмен болады. Оттегі болмаған жағдайда полимерлену жүрмейді; оттегі саны өссе оның жылдамдығы артады, бірақ полимердің өнімділігі төмендейді.
Сондықтан полимерленуге түсетін этиленнің құрамындағы оттегіні мұқият қадағалау кажет.
Алкатен немесе политен атпен өндірілетін полиэтилен ақ аморфты ұнтақ болып келеді. Қайта өндеу нәтижесінде одан қалындығы 0,72-0,93, парафинге ұқсас пластикалық масса алынады. Алайда, парафиннен ол серпімділігімен және беріктігімен ерекшеленеді. Полиэтилен ашық-көгілдір жалынмен жанады. Ол тек ароматикалық немесе хлорланған көмірсуларда жоғары температурада ериді; қалған органикалық еріткіштерде әдетте ерімейді. Полиэтилен химиялық басқыншыл заттарға елеулі тұрақтылыққа ие. 50° температураға дейн ол концентіріленген тұз және күкірт қышқылына қарсы әрекет етеді, тағыда концентіріленген сілтіге. 50° температурада концентірілген азот қышқылының әсерінен полиэтилен кішкене ісінеді (салмағы 11% артады). Диэлектриктік қасиетіне байланысты полиэтиленді электротехникалық өндірісте кеңінен пайдаланылады. Соңғы уақытта одан ең жоғарғы сапалы ситетикалық талшықтардын бірін шығарады.
Этиленнің полимерленуін бос радикалдармен тудыруға болады. Бір жағдайларда инициатор ретінде бензоил пероксидын пайдаланады. 120° температурада 200 атм қысымда молекулалық салмағы 2000 нан 3000 дейн болатын сұйық полимер пайда болады. Радикалды полимерленуге жарық бастамасымен, бай ультракүлгін сәулесімен және үнсіз электр разрядымен полимерлеу жатады. Соңғы екеуінен сұйық полимерлер алынады. Этиленнің полимерленуін оңай бос радикалдарға ыдырай алатын азобайланыстармен тудыруға болады, мысалы 300° температурада азометенның қатысында.
Этиленнің ортасында диэтилснапты 250-300° температурада ыдыратуға ұшыратсақ, онда олар этиленді тізбекті полимерлеуші иницииатор сынап және этильды радикалдарға ыдырайды.
Этиленнің төртхлор көміртекпен телоген ретінде аз көлемде бензоил пероксидінің қатысында теломерленуі қысымның қатты көтерілуіне(1000 атм ға дейн) және соған байланысты жоғарғы температураға акеледі. Теломер пайда болып полимерлену реті процесс жүретін екі компоненттің қатынасымен және шартымен анықталады. Теломерлену процесі келесі түрде көрсетілген:
Егер осы жағдайда 100 атм қысымды қадағаласақ, онда x=1:4 негізінен қосылыстар алынған және де кішкене көлемде гексахлорэтан, алынған түрлер:
Этиленнен және малон қышқылының этил эфирінен 80° температурада және 900-1000 атм қысымда бензоиль пероксидінің қатысында байланыс пайда болады, ол воск, ланолин және т.б. алмастырғыштары болып табылады.
1.3 Жоғарғы, төмен және орта қысымдық полиэтилен өндіру
1.3.1 Жоғарғы қысымдық полиэтиленді түтікшелі реакторларда және бұлғаушы бар автоклавта өндіру
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
Мұндағы 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 процесі 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].
Жоғарғы қысымда 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. Змеевикті түтікшелі реактор немесе бұлғауышы бар автоклавта өндіріледі. Соңғысының өнімділігі біршама жоғары. Ол мынамен түсндіріледі: оған екі және үш аумаққа этилен мен инициаторды негізуге 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) сүзгішарқылы (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. 16.1-суретте, жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні бейнеленген. (15) сепараторда және (17) фильтрде жиналған төменмолекулалы полимер (13) аппараттан кетеді де, жүйелі түрде жинағышқа (18) тасталынады.
Төмен қысымды бөлгіштен шыққан кезде, сепаратор (19), мұздатқыш (20) және сүзгіш (21) арқылы өтіп, төмен қысымды араластырғышқа (1) түседі. Полиэтилен балқымасы төмен қысымды бөлгіштен шығып, 180-190 ºС температурада тиеуші штутцер арқылы грануляторға (23) бағытталады. Жинағыштан (23) үлестеуші шнегпен (24) грануляторға үздіксіз тұрақтаушы қоспа беріледі (дифенилмен, дифенилдиаминмен бірге фенилαнафтиламин). Түйірледің размері 2-3,5 мм болады. 16.2-суретте, жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні бейнеленген. Стабилизатормен араласқан полиэтилен гранулятор арқылы итеріліп, айналып тұрған кескішпен кесіледі. Түйірлер жабысып қалмау үшін жылдам суытуға тұзсызданған су береді. 60-70 ºС-қа дейін сумен суыған түйірлер виброелекке (25) шығарылады. Жақсылап кептіру үшін жылы ауа беріледі, дайын полиэтилен мешоктарға салынады.
11 - оттежеуіш; 12 - түтікті немесе араластырғышы бар цилиндрлік полимеризатор; 13 - жоғары қысымды бөлгіш; 14 - төмен қысымды бөлгіш; 15 - циклонды сепаратор; 16,20 - түтік ішінде түтік типті мұздатқыш; 17,21 - сүзгіш; 18 - төменмолекулалық полиэтилен жинақтауышы; 19 - сепаратор; 22 - гранулятор; 23 - тұрақтандырушы жинақтауышы; 24 - үлестеуші шнек; 25 - вибрациялық елек.
1 сурет - Жоғары қысымды полиэтилен өндіру процесінің кескіні (полимерлену, грануляция және қайтқан газды тазалау бөлігі)
1.3.2 Төменгі қысымды полиэтиленді сұйық фазада және газдық фазада алудың өндірістік технологиясы
Төмен қысымды әдіспен полиэтилен алудың шикізаты ретінде тазаланған этилен мен металлоорганикалық катализатор - триэтилалюминий мен төртхлорлы титан қоспасы қолданылады. Триэтилалюминийдің орнына диэтилалюминий хлорид, этилалюминий дихлорид немесе триизобутилалюминий қолданылулары мүмкін.
Төмен қысымды полиэтиленді 3-5 атм қысымды 80 ºС температурада комплексті металлоорганикалық катализатордың қатысында алады. Өнеркәсіпте ең көп тараған төртхлорлы титан мен алюминийалкеннен тұратын Циглер-Натта катализаторы қолданылады. Мұндай катализатор қатысында этиленнің полимерленуі иондық механизм бойынша жүреді де, аниондық-координациялық типке жатады. Катализаторлық комплекс ауа мен ылғал қатысында оңай ыдырайды, сондықтан полимерленуді қоспадан тазаланған этилен азот атмосферасында сусыз еріткіш ортасында жүргізеді. Этилен полимерлну жылдамдығы, алынатын полиэтиленнің қасиеттері катализатордың белсенділігінен, концентрациясынан, температура мен процестің қысымынан тәуелді болады. Катализатор белсенділігі төртхлорлы титан мен алюминийалкеннің молярлық қатынасымен анықталады. Осы қатынасты өзгерте отырып полимерлену процесін реттеуге болады. Төртхлорлытитанның құрамын реакция сферасында жоғарылатқанда, этиленнің полимерлену жылдамдығы артады, полиэтилен шығымы көбееді, бірақ оның молекулалық салмағы төмендейді. Мысалы, молекулалық салмағы 70 мыңнан-350 мыңға дейін полиэтилен алу үшін триэтилалюминий мен төртхлорлытитанды қолданғанда, олардың қатынасы 1:1, 1:2 болу керек. Полимерленудің қолайлы температурасы 70-80 ºС, оны одан сайын көтерсе, катализатор ыдырауы нәтижесінде, реакция жылдамдығы бірден төмендейді. Қысымды 3 атм-дан жоғарылатқанда, процесс біршама жылдамдайды, бірақ берілген режимді ұстап тұру қиындайды. Полимердің молекулалық салмағы мен балқыма индексін реттеу үшін реакциялық ортаға сутек енгізеді.
Қазіргі кезде жоғарғы тығыздықты полиэтилен өндірісінде екі негізгі әдіс қолданылады, сұйық фазада және газфазалы.
Сұйық фазалы әдіспен жоғарғы тығыздықты полиэтилен органикалық еріткіштер (гексан, бензин және т.б) ортасында комплексті металорганикалық катализаторлар қатысында алады. Төменгі кысымды полиэтилен алуда технологиялық процестер рецептурасы және технологиялық режимдер бойынша шамалы айырмашылықтар болады. Менің сипаттайтын технологиям ең танымал технология.
Жоғарғы тығыздықты полиэтиленді (950-960 кгм3) төменгі қысымда органикалық еріткішде( бензин және т.б) үзіліссіз әдісімен 0,15-0,5 МПа қысымда және 70-80°C температурада Циглер-Натта катализаторынын қатысында полимеризациялау арқылы алады.
Циглер-Натта катализаторлары - төртхлорлы титан мен алюминий алкилінен(триэтил- және триизобутилалюминий, диэтилалюминийхлорид) тұратын комплексті металорганикалық қосылыс. Олар компоненттін ерітінділері араласқанда пайда болады. Ылғал мен ауа қатысында катализаторлардың бұзылуына немесе олардың өртеніп кетуіне акеледі. Компоненттердін араласуы химиялық реакция арқылы жүреді, олардың біреуінде төртхлорлы титан үшхлорлы титанға айналады, ол триалкилалюминий димерінің араласуымен іске асады, мына теңдеуде көрсетілген:
Al2(C2H5)6 + TiCl4 -- Al2 Cl2(C2H5)4 + TiCl2(C2H5)2
TiCl2(C2H5)2 + TiCl4 -- 2TiCl3C2H5
2TiCl3C2H5 -- 2TiCl3 + C4H10
Алынатын полиэтилен мен этилен полимеризациясының жылдамдығы катализатордың концентрациясы мен белсенділігіне, температура мен процестің қысымына байланысты болады. Полимеризацияның қолайлы температурасы 70-80°C, температураның ары қарай жоғарлауы катализатордың ыдырауына әкеледі, ол процесс жылдамдығы төмендетеді. Қысым 0,5 МПа-дан асқанда процесс жылдамдығы арта түседі, бірақ ол берілген режимді және жылу ауысын қиындатады.
Полимердің молекулалалық массасы мен балқымасының аққыштығының көрсеткіштерін реттеу үшін реакциялық ортаға сутегі, жай эфирлер және басқада қоспалар енгізіледі.
Полимер өндірісінің технологиялық процесстері келесі сатылардан тұрады: катализатор дайындау, этилен полимеризациясы, бөліну, жуу және полимер ұнтақтарын кептіру.
Al(C2H5)2 Cl ·TiCl4 катализаторлық комплексін диэтилалюминийхлорид пен титан тетрахлоридін бензинде араластырып дайындайды, ол 20-25°C смесительге 1 беріледі. Оны 15 минут ұстап, араластырғышта 2 1 гл концентрацияға шейін бензин қосады. Дайын катализатор суспензиясы аралық сыйымдылыққа 3 түседі, ол жақтан мөлшерлеуші насоспен үзіліссіз реакторға 4 беріледі. Сол жерге үзіліссіз этилен мен сутегі қоспасы енгізіледі (молекулалық масса реттеуіші). Полимеризацияны 70-80°C және 0,15-0,2 Мпа қысымда жүргізеді. Этилен конверсиясы 98% жетеді. Суспензияда бензинде полиэтилен концентрациясы шамамен 100 гл болады. Реактор өнімділігі 55-60 кг(м3*сағ).
Этилен полимерлену реакциясының жылуы реактордың жоғарғы жағынан бензиннің булану және этиленнің жартысының жоғалуымен беріледі. Бензин буы, скрубберде суық бензин көмегімен салқындатылып және конденсирленіп, реактордың 4 астынан қайта беріледі, ал салқындатылған этилен жаңа этиленмен беріледі. Берілетін жаңа этилен көлемі реактордағы қысым арқылы белгіленеді, ал қысым 0,15-0,2 МПа аралығында ұстанады.
Бензиндегі полиэтиленнің суспензиясы реактордан 4 үзіліссіз әрекеттегі центрифугаға 5 беріледі. Сығылған полимер 6 аппартқа беріледі, ол жақта 50-70°C және 1,5 айнс жылдамдықта араластырып, бензинмен бірге изопропил спиртімен катализатор қалдығын ыдырату үшін өңдейді.
Полиэтиленнің суспензиясы қайтадан центрифугада 7 центрифугирленеді. Спирт-бензинді қоспаны нейтралдағаннан кейін регенерацияға жібіреді, ал полиэтилен пастасын 8 аппаратта жаңа спирт-бензинді қоспамен жуады. Ақырғы жууды 9 центрифугада өткізеді. Жуылған полиэтилен ұнтақтарын 10 кептіргіште қайнау қабатында ыстық азотпен 0,2% ұшқыштыққа шейін кептіреді, сосын орташалау мен гранулдеуге түседі.
Процесс өнімділігін катализатордың құрылымы мен құрам тұрақтылығын және ерітінді концентрациясы мен реакция температурасын автоматты түрде реттеу арқылы қамтамасыз етеді.
Негізгі аппарат - көлемі 10-40 м3 реактор - татталмайтын тік цилиндрлі, төменгі бөлігінде барботерлейтін құрылғы орналасқан. Реакциялық массаның араласуы этиленмен жүреді, яғни барботермен беріліп тұратын. Бұл процесте жоғарғымолекулалы полиэтиленмен қатар төменгімолекулалы полимер(10% дейін) де пайда болады, яғни воск, бензинде еритін.
Бензиннің немесе оның изопропил спиртімен қоспасының регенерациясы полиэтиленнің майда бөліктер қабатында тұз қышқылын нейтралдап, ұшқыштарды(бензин, изопропил спирті) айдап, оларды бөліп және кептірумен бітеді.
Келтірілген этиленнің Циглер-Натта катализаторының қатысында жүретін полимерлеу әдісінің оң жақтары болғанымен, кейбір маңызды кемшіліктері бар: жануқауіпсіздігі, қолданатын катализатордың регенерацияға мүмкін еместігі, катализатор іздерін толығымен мұқият кетіру қажеттілігі, яғни ол полиэтилен диэлектрлік, жарық және жылутұрақтылығын төмендетеді. Бұл процесте үлкен көлемде бензин және изопропил спирті қолданады, яғни олардың регенерациясы көпсатылы және қиын өтеді.
Катализатордың белсенділігі триэтилалюминий мен төртхлорлы титанның мольдік қатынастарына байланысты. Катализатор компоненттерінің мольдік қатынастары берілген полимердің физика-химиялық қасиеттеріне байланысты таңдалынып алынады. 70000-350000 молекулалық массасымен полиэтилен алу үшін, яғни экструзия және 200-260°C қысым астында құю арқылы қайта өңделетін болу үшін триэтилалюминий мен төртхлорлы титан арақатынасы 1:1 ден 1:2 ге дейін болу керек. 1:1 арақатынасынан жоғарылаған жағдайда, экструзияға қиын түсетін полиэтилен, ал 1:2 төмен болса төменгімолекулалы болып қалады.
Көрсетілген технологиялық схема бойынша төмен қысымда полиэтиленнің сополимерін де алуға болады.
1 - смеситель; 2 - араластырғыш; 3 - аралық сыйымдылық; 4 - реактор; 5,7,9 - үзіліссіз әрекеттегі центрифуга; 6,8 - жуу аппараты; 10 - кептіргіш
2 сурет - Жоғары тығыздықтағы полиэтиленнің төменгі қысымда төртхлорлытитан мен диэтилалюминийхлорид қатысында жүретін өндірісінің сызбасы
1.3.3 Орта қысымда катализатор қатысында полиэтилен алудың өндірістік технологиясы
Орта қысымда этиленнің полимерленуі. Орта қысымда этиленнің полимерленуінің басқа әдістермен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар: ол дегеніміз катализатордың аз улылығы және тез табылуы, оны регенерациялау есебінен бірнеше рет қолданыла алу мүмкіндігі, еріткіш регенерациясының салыстырмалы қарапайымдылығы, сонымен қатар жоғары қысымды полиэтиленмен салыстырғанда полимердің бірқатар қасиеттерінің жоғары көрсеткіштері. Еріткіш қолданылатындықтан жылу бөлінуі біршама жақсы жүреді, катализатор таралуы біркелкі болады, катализатордан полимердің бөлінуі біршама жеңілденеді. Еріткіштер есебінде циклогексан, экстрактциялық бензин, ксилол, т.б. қолданылады. Онда полимер еруі шамамен 100 ºС-та болады, ерітіндіні 35 ºС-қа салқындатқанда, одан барлық полимер фракциялары тұнады. Катализатор ретінде валенттіктері әр түрлі хром тотықтарын және кремний тотығы мен алюминий тотықтарының салмақтық қатынасы 90:10 болатын алюмосиликатты тасымалдағыштар қолданылады. Катализаторды құрғақ ауа қатынасында 500-600 ºС температурада одан ары кептіре отырып , сулы хром ангидридінің алюмосиликатты тасымалдағыштарын сіңіртіп дайындайды. Катализатор белсенділігі тасымалдағыштар құрылымынан, тасымалдағыштардағы хром тотықтарының мөлшерінен және активтену шарттарынан тәуелді болады. Катализатор белсенділігін жоғарылатқанда, этиленнің полимерлену жылдамдығы артады, бірақ полимердің молекулалық салмағы төмендейді.
Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесі келесі сатылардан тұрады:
1. Катализаторды дайындау. Катализатор кремний оксиді мен алюминий оксидінің 9:1 қатынасындай каталитикалық негізінде 2-3%-ды хром тотығынан тұрады. Катализаторды ауа қатысында 500 ºС температурада қыздыру нәтижесінде оны белсенді етеді.
2. Мономерді тазалау.
3. Полимерлеу.
4. Полимерді тазалау мен кептіру.
5. Катализатор мен еріткішті регенерациялау.
Ұқыпты тазаланған этилен мен еріткіш араластырғышы бар реакторға (1) келіп түседі, бұл жерге тағы да катализаторды жібереді. Этилен мен еріткіштің қатынасын этиленнің еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі алынатындай етіп алады. Еріткіштер ретінде толуол, ксилол, пентан, октан, т.б. қолданылуы мүмкін. Катализатордың мөлшері барлық ерітіндінің 0,5% немесе этиленнің 10%-ын құрайтындай етіп есептелінеді. Реактордағы қысым 30-дан 50 тм-ға дейінгі аралықта, ал температура - 100-ден 180 ºС-қа дейін болуы мүмкін. Этиленнің полимерге айналу дәрежесі 100% шамасында.
Полимердің ыстық еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі мен реакцияға түспеген этилен түріндегі полимерлеу өнімі айдау колоннасына (2)келіп түседі, бұл жерде газ бөлінуі жүреді және еріткіштің біршама бөлігі айдалады да, (3) колоннаға бағытталады. Полиэтиленнің ерітіндісі ыстық фильтрлену үшін (4) фильтрлеуші аппартқа барады, бұл жерде катализатор бөлінеді, содан кейін (5) мұздатқышта полиэтилен ерітіндісінен бөліне жүреді, кейін (6) фильтрде. Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесінің кескіні 17.1-суретте бейнеленген: (3) колоннада еріткіштен газ бөлінеді де ол өндіріске қайта оралады, ал еріткіш (7) мұздатқышта суытылады ды, суытылғаннан кейін (8) жинағышта (6) фильтрде бөлінген еріткішпен араласады және өндіріске қайта оралады. (4) фильтрде бөлінген катализатор (9) ыдыста үстіңгі қабатынан полиэтиленнің қалдықтарынан құтылу мақсатымен ыстық еріткішпен жуылады да, сосын (10) катализатордың регенерациясын жүргізетін аппаратқа келеді, одан қайта реакторға барады. (6) фильтрде бөлінген полиэтилен (11) кептіргішке түседі, содан кейін (12) ұнтақты араластырғышқа барады.
Алынатын полиэтиленнің қасиеттеріне процесс жағдайларын өзгертудің әсерін келесідей түсіндіруге болады:
катализатордың активтену температурасы мен полимерлену температурасын жоғарылату молекулалық массаның төмендеуіне алып келеді;
этиленнің қысымын жоғарылату молекулалық массаны жоғарылатады.
Бұл әдістің артықшылықтарымен қатар бірнеше кемшіліктері бар: алынатын полимермен салыстырғанда 10-20 рет көбірек еріткіштерді қолдану мен регенерациялау; катализаторды регенерациялау қажеттілігі.
1 - араластырғышы бар реактор; 2 - айдаушы баған; 3 - қосымша айдаушы баған; 4 - ыстық сүзуге арналған құрылғы; 5,7 - мұздатқыш; 6 - сүзгіш; 8 - жинақтауыш; 9 - ПЭ қалдықтары тазартылатын ыдыс; 10 - катализатор регенерациясы жүретін аппарат; 11 - кептіргіш; 12 - ұнтақты араластырғыш
3 сурет - Орта қысымды полиэтилен алу кескіні
2. Технологиялық бөлім
2.1 Өндіріс әдісін таңдау
Қазіргі кезде полиэтилен өндірудің үш негізгі өнеркәсіптік әдісі бар: жоғарғы қысымдағы этиленнің радикалдық полимерленуі; төмен қысымдағы гетерогенді каталитикалық жүйеде полимерленуі; орташа қысымдағы полимерлену.
Полиэтилен өндірісін таңдаған кезде ол салыстырмалы сипатына байланысты болады. Полиэтиленді орташа қысымда алудың басқа әдістерімен салыстырғанда бірқатар артықшылықтар бар. Ол катализатордың тез табылуы және улы еместігі, оны регенерациялануына байланысты қайтадан бірнеше мәрте қолдана алу мүмкіндігі, еріткіштердің регенерациялануының салыстырмалы қарапайымдылығы, сонымен қатар жоғарғы қысымды полиэтиленмен салыстырғанда бірқатар көрсеткіштерінің артықшылығы болып табылады.
Еріткіштердің қолданылуына байланысты жылу жақсы бөлінеді, катализатор біркелкі таралады әрі катализатордан полимер оңай ажырайды.
Қорытынды: жоғарыда айтылғандарды ескере келе, бұл фирмалар аса бөліп айтатын жалғыз өндіріс емес. Барлық полиэтилен өндірудің әртүрлілігіне байланысты әр фирма өз ерекшіліктерін енгізе отырыпшығатын өнім сұраныс байланысты өз әдісін таңдап алады. Барлық өндіріс әлемдік нарықта сұранысқа ие сапалы өнім өндірілуін қамтамасыз етеді.
2.2 Құрылыс орнын таңдау
Мен өзімнің цехымды Ақтау қаласындағы Пластикалық массалар зауытының территориясында жобалаймын, яғни келесі көрсеткіштерді ескере отырып: шикізат базасына, зауыттың елді мекеннен алыстығына байланысты, отындық, энергетикалық және су ресурстары, еңбек резерві, темір жол орналасуына байланысты. Зауыттың негізгі технологиялық кескіні келесі өндірістермен суреттелген: а) этилен өндірісі; ә) этилбензол - стирол алу бойынша комплекс; б) полистиролды пластиктер өндірісі.
1976-1980 жылдары Ақтау пластикалық массалар зауыты импортты қондырғылар жиындарының негізінде құрастырылды. Бұл үлкен өндіріс КСРО кезінде 1980 жылы франция мамандарының (Литвин фирмасы) қатысуымен құрастырылды, бұл өндірісте стиролдың мономерінің синтезінен бастап дайын полистирол алудың толық технологиялық схемасы құрастырылды және ол ТМД елдерінің ішінде ең ірі полистирол өндіру комплексі болып табылады.
2.3 Өндірілетін өнім сипаттамасы
Орташа қысымды полиэтилен - бұл құрамында жоғарғы және төменгі қысымды полиэтиленнің қасиеттері бар қатты өнім. Бұл материал соққы мен сынуға берік болып келеді, тағы да басқа орташа қысымды полиэтилен төменгі қысымды полиэтиленге қарағанда жырылу мен жарылуға төзімді. Орташа қысымды полиэтиленді термиялық пленкалар, қапшықтар, шаруашылың сумка және винттік қалпақтар өндіру үшін пайдаланады.
2.4 Технолигиялық кескінді суреттеу
1 - араластырғышы бар реактор; 2 - айдаушы баған; 3 - қосымша айдаушы баған; 4 - ыстық сүзуге арналған құрылғы; 5,7 - мұздатқыш; 6 - сүзгіш; 8 - жинақтауыш; 9 - ПЭ қалдықтары тазартылатын ыдыс; 10 - катализатор регенерациясы жүретін аппарат; 11 - кептіргіш; 12 - ұнтақты араластырғыш
3 сурет - Орта қысымды полиэтилен алу кескіні
Ұқыпты тазаланған этилен мен еріткіш араластырғышы бар реакторға (1) келіп түседі, бұл жерге тағы да катализаторды жібереді. Этилен мен еріткіштің қатынасын этиленнің еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі алынатындай етіп алады. Еріткіштер ретінде толуол, ксилол, пентан, октан, т.б. қолданылуы мүмкін. Катализатордың мөлшері барлық ерітіндінің 0,5% немесе этиленнің 10%-ын құрайтындай етіп есептелінеді. Реактордағы қысым 30-дан 50 тм-ға дейінгі аралықта, ал температура - 100-ден 180 ºС-қа дейін болуы мүмкін. Этиленнің полимерге айналу дәрежесі 100% шамасында.
Полимердің ыстық еріткіштегі 5%-ды ерітіндісі мен реакцияға түспеген этилен түріндегі полимерлеу өнімі айдау колоннасына (2)келіп түседі, бұл жерде газ бөлінуі жүреді және еріткіштің біршама бөлігі айдалады да, (3) колоннаға бағытталады. Полиэтиленнің ерітіндісі ыстық фильтрлену үшін (4) фильтрлеуші аппартқа барады, бұл жерде катализатор бөлінеді, содан кейін (5) мұздатқышта полиэтилен ерітіндісінен бөліне жүреді, кейін (6) фильтрде. Полиэтиленнің орта қысымда алынуының технологиялық процесінің кескіні 17.1-суретте бейнеленген: (3) колоннада еріткіштен газ бөлінеді де ол өндіріске қайта оралады, ал еріткіш (7) мұздатқышта суытылады ды, суытылғаннан кейін (8) жинағышта (6) фильтрде бөлінген еріткішпен араласады және өндіріске қайта оралады. (4) фильтрде бөлінген катализатор (9) ыдыста үстіңгі қабатынан полиэтиленнің қалдықтарынан құтылу мақсатымен ыстық еріткішпен жуылады да, сосын (10) катализатордың регенерациясын жүргізетін аппаратқа келеді, одан қайта реакторға барады. (6) фильтрде бөлінген полиэтилен (11) кептіргішке түседі, содан кейін (12) ұнтақты араластырғышқа барады.
Алынатын полиэтиленнің қасиеттеріне процесс жағдайларын өзгертудің әсерін келесідей түсіндіруге болады:
катализатордың активтену температурасы мен полимерлену температурасын жоғарылату молекулалық массаның төмендеуіне алып келеді;
этиленнің қысымын жоғарылату молекулалық массаны жоғарылатады.
Бұл әдістің артықшылықтарымен қатар бірнеше кемшіліктері бар: алынатын полимермен салыстырғанда 10-20 рет көбірек еріткіштерді қолдану мен регенерациялау; катализаторды регенерациялау қажеттілігі.
2.5 Негізгі және қосымша көмекші қондырғының таңдалуы
Юнион Карбайд (США) фирмасының реакторы жалған қайнау қабатында газдыфазалы полимерлену жүргізуге арналған, ол жоғарғы бөлігі кеңітілген цилиндрлік ыдыс. Жоғарғы кеңейген бөлігі газды ағын жылдамдығы төмендеуі есебінен жалған қайнау қабатты полиэтиленнің бөлігі әкетілуі тоқтайды.
Реактордың ішінде орнатылған төменгі фланц деңгейінде тор орнатылған, ол полиэтилен ұнтағының қабаты үшін қызмет етеді. Тор 1360 саңылауға ие болады, оның диаметрі 14,3мм. Бұл ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz