Технология производства полиэтилена высокого давления
Вопрос - ответ 

Технология производства полиэтилена высокого давления

Автор: Redactor

Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена (C2H4) – газообразного соединения, относящегося к классу ненасыщенных углеводородов. Двойная ковалентная связь между атомами углерода в молекуле этилена служит тем ресурсом, благодаря которому радикалы CH2 соединяются в длинные цепочки – макромолекулы полиэтилена.

Реакция синтеза

Одна из существующих сегодня технологий синтеза полиэтилена требует давления 120 – 300 МПа, нагрева до 200-260 °С и присутствия инициатора – вещества, благодаря которому преодолевается потенциальный барьер внутримолекулярных связей «углерод-углерод» и запускается процесс полимеризации этилена. Получаемый при этом материал получил название «полиэтилен высокого давления» (ПВД).

Реакция полимеризации полиэтилена носит цепной характер и протекает с выделением тепла. Под действием инициатора, в качестве которого чаще всего используется кислород, в исходном веществе возникают радикалы CH2. Радикал соединяется с молекулой этилена, образуя цепочку —CH2—CH2—CH2—. Имея свободные ковалентные связи, эта цепочка продолжает захватывать другие молекулы этилена. Происходит образование макромолекулы, которая может быть линейной, а может иметь боковые ответвления, длина которых может не уступать длине основной части. Свойства полиэтилена высокого давления коротко описаны на сайте unitreid-group.com.

Реакторы для синтеза

Для производства этого ПВД используются трубчатые или автоклавные реакторы. В автоклаве исходные компоненты перемешиваются специальным устройством. В трубчатых реакторах происходит вытеснение реакционной массы вновь поступающим сырьем, а однородность массы в каждом сечении обеспечивается турбулентным характером ее перемещения.

Трубчатый и автоклавный реакторы различаются условиями теплоотвода и контроля параметров реакционной массы, в том числе, концентрации в ней инициатора. Для трубчатого реактора характерно одинаковое время нахождения молекул в зоне реакции. В автоклавном реакторе существует значительный разброс по времени роста макромолекул. Эта и другие особенности оборудования порождают некоторые различия в структуре и свойствах получаемого материала.

Технологическая схема

Независимо от типа используемого реактора схема производства ПВД одинакова:

  • подача в реактор этилена и инициатора;
  • разогрев смеси и повышение давления;
  • промежуточная подача этилена и инициатора (для автоклавных реакторов большой высоты и для трубчатых реакторов);
  • отделение непрореагировавшего этилена и его накопление для повторного использования;
  • отделение полиэтилена, его охлаждение, сброс давления;
  • грануляция полиэтилена, промывка, сушка, упаковка.

Весь процесс требует точного контроля давления и температуры, поскольку при разогреве реакционной смеси скорость преобразования возрастает с соответствующим усилением нагрева за счет экзотермичности реакции.