Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

21 июня 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

Полиолефины представляют собой полимеры, полученные из олефина или алкена в качестве мономера. В органической химии алкен или олефин представляет собой ненасыщенную химическую молекулу, содержащую по меньшей мере одну двойную связь углерод-углерод. Самым простым алкеном является этилен. Особое семейство этих олефинов представляют собой -олефины, которые имеют двойную связь в первичном положении. Благодаря своим двойным связям олефины представляют интересный потенциал синтеза для химических реакций. Ранее были многочисленные попытки, особенно с низкомолекулярными представителями, этеном и пропеном, для производства более длинных углеводородов со связями C-C. Такое расположение двойной связи повышает реакционную способность молекулы и делает ее полезной для ряда применений.

Наиболее распространенным промышленным путем синтеза алкенов является крекинг сырой нефти. Крекинг — это процесс, при котором сложные органические молекулы распадаются на более простые молекулы (например, легкие углеводороды) путем разрыва углерод-углеродных связей в предшественниках. Паровой крекинг — это нефтехимический процесс, при котором насыщенные углеводороды распадаются на более мелкие, часто ненасыщенные, углеводороды. Это основной промышленный метод получения более легких алкенов (олефинов), включая этен (или этилен) и пропен (или пропилен). При паровом крекинге газообразную или жидкую углеводородную сырьевую нафту, LPG (газ низкого давления) или этан разбавляют паром и затем кратковременно нагревают в печи, очевидно, без присутствия кислорода. Как правило, температура реакции очень высокая (около 850 °С), но реакция может протекать очень быстро. В современных крекинг-печах время пребывания сырья сокращается даже до миллисекунд (в результате чего скорости газа достигают скоростей, превышающих скорость звука), чтобы улучшить выход желаемых продуктов.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

После того, как температура крекинга достигнута, газ быстро охлаждают, чтобы остановить реакцию в теплообменнике подающей линии. Продукты, получаемые в реакции, зависят от состава сырья, от соотношения углеводорода и пара, а также от температуры крекинга и времени пребывания в печи. Легкие углеводородные исходные материалы (такие как этан, сжиженный нефтяной газ или легкие нафты) дают потоки продуктов, богатые более легкими алкенами, включая этилен, пропилен и бутадиен. Более тяжелые углеводородные (полносортовые и тяжелые нафты, а также другие продукты нефтепереработки) дают некоторые из них, но также дают продукты, богатые ароматическими углеводородами, подходящие для включения в бензин или мазут. Более высокая температура крекинга способствует выработке этена и бензола, тогда как более низкая приводит к относительно большему количеству пропена, С4-углеводородов и жидких продуктов. Этилен синтезируется паровым крекингом; однако пропилен является просто побочным продуктом. Пропилен синтезируется другими методами, такими как дегидрирование пропана. FCC LPG (жидкий каталитический крекинг сжиженного нефтяного газа) является важным источником пропилена и бутилена.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

Что касается классов полиолефинов, то их три: полиэтилен, полипропилен и полибутен-1, который часто называют полибутиленом, хотя полибутилен с химической точки зрения представляет собой совершенно другое вещество. Полиэтилены также делятся на три группы: HDPE (ПНД или ПЭВП, полиэтилен низкого давления и высокой плотности), LDPE (ПВД или ПЭНП, полиэтилен высокого давления и низкой плотности), а также LLDPE (ЛПВД или ЛПЭНП, линейный полиэтилен высокого давления и низкой плотности). Разумеется каждый из этих полимеров (особенно полиэтилен и полипропилен) имеет немало различных сополимеров, то есть материалов с измененной химической структурой (например, PE-RT, PE-X, PP-R, PP-B, PP-RCT и т. д.). А начнем мы с описания одного из самых распространенных полиолефинов — полиэтилена низкой плотности и высокого давления (LDPE, ПВД или ПЭНП). Его получают путем свободнорадикальной полимеризации в автоклаве или трубчатых реакторах высокого давления и высокой температуры с использованием этилена в жестких условиях полимеризации.

Условия в автоклавах: 1500-2000 атм, +180-290 ° С, в трубчатых реакторах: 1500-3500 атм, +140-180 ° С. Регулирование нагрева является одной из важнейших характеристик процесса производства полиолефинов. Приведенный ниже пример иллюстрирует экзотермическое тепло, выделяемое в процессе полимеризации, по сравнению с полистиролом. Пример для производительности 27 т / час. LDPE: eDHp ¼ 800 ккал / кг для C2H4, PS: eDHp ¼ 160 ккал / кг для PS. Трубчатый реактор похож на длинный теплообменник. Этилен циркулирует через компрессор. Основное повышение давления подаваемого потока осуществляется с помощью гиперкомпрессора для создания давления, необходимого для свободнорадикальной полимеризации. Эта свободнорадикальная полимеризация использует пероксидные инициаторы или кислород для ускорения реакций полимеризации.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

Коммерческие трубчатые реакторы обычно имеют длину от 1000 до 2500 м. Они состоят из труб высокого давления, каждая длиной 10-15 м, в серпантиноподобной структуре в бетонном отсеке. Первая секция реактора используется в качестве предварительного нагревателя. Температура этилена должна быть достаточно высокой, чтобы начать реакцию. Хотя в качестве инициатора для автоклавного реактора используются только органические пероксиды, кислород (воздух) также используется для генерирования свободных радикалов, необходимых для инициирования реакции полимеризации в трубчатом реакторе. Поэтому температура инициирования может варьироваться от +140 (пероксиды) до +180 °С (кислород). Когда в качестве инициатора используется кислород, воздух добавляется к этиленовому газу в зонах низкого давления процесса. В следующей части продолжим рассказ о технологиях производства полиолефинов.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 1

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад