13.3 Применение этилена

 

Наиболее важное применение этилена – производство полимеризационных смол (полиэтилена) – термопластиков (размягчающееся при нагреве и твердеющие при охлаждении пластмассы).

Производство пластмасс основано на реакции полимеризации газообразного этилена  при соответствующих условиях:

– полиэтилен высокого давления при температуре 200 - 300ºС и давлении 150 – 350 МПа;

– полиэтилен среднего давления при 3 – 4 МПа и 150ºС;

– полиэтилен низкого давления при 0,2 – 0,5 МПа и 80ºС.

Полиэтилены, полученые этими способами, отличаются свойствами и способами переработки в изделия. Например, прочность на разрыв полиэтилена высокого давления 220 – 400 кг/см2  против 120 – 160 кг/см2  у полиэтилена низкого давления.

Скорость полимеризации и выход полиэтилена зависит от степени чистоты маномера, температуры и давления полимеризации (рис. 13.2). Существенным является то, что в установках непрерывного действия за один проход этилена в реакторе успевает полимеризоваться лишь небольшая часть газа.

Поэтому после отделения полимера остаточный газ опять направляется в реактор, смешиваясь со свежим газом, т.е. процесс прокачки газа циклический. Для этого в установке предусматривается циркуляционный контур.

Поэтому промышленные производства полиэтилена основываются на установках сверхвысокого давления (до 300 МПа), которые являются уникальными технологическими системами по сложности оборудования (рис. 13.3).

 

При высоком давлении 150-300 МПа и температуре 220-280ºС в присутствии небольшого количества кислорода полимеризацию производят на специальных установках (рис.13.3).

 

Степень полимеризации (конверсии) составляет 10-20%, а при многократной циркуляции – 95 - 97%.          

Полиэтилен из приемника подвергают стабилизации, окрашивают, гранулируют, а затем перерабатывают в изделие.

Полимеризация при среднем давлении 30-70 кг/см2 проводится в присутствии катализатора (окись хрома) при температуре 110-140 ۫۫С.

При низком давлении (2-6 кг/см2) и 60-80оС также с катализатором.

В обоих этих случаях полимеризация происходит в бензине, в котором растворяют этилен.

Полиэтилен высокого давления отличается низкой плотностью и высокими механическими свойствами. Кроме того, он менее теплостоек и стоек к действию кислот, но более эластичен и легче перерабатывается в изделия, особенно сложной формы.

Установки, работающие при низком и среднем давлении, малопроизводительные и дают сырье не очень высокого качества, прежде всего по механическим свойствам.

Поэтому промышленное производство полиэтилена основывается на установках сверхвысокого давления (до 300 МПа).