Содержание
Технология производства полиэтилена | ЮНИТРЕЙД
Полиэтилен – полимер, синтезируемый путем полимеризации этилена в различных условиях и при разных катализаторах. В зависимости от температуры, давления и присутствия разных катализаторов возможно получение материалов с принципиально различными свойствами.
Сырье для изготовления полиэтилена
- Мономер – этилен. Представляет собой простейший олефин (или алкен), при комнатной температуре это бесцветный горючий газ, который легче воздуха.
- Вещества, необходимые для прохождения реакции. Для полиэтилена высокого давления (ПВД) может применяться кислород или пероксид в качестве инициатора реакции полимеризации. Для полиэтилена низкого давления (ПНД) используют катализаторы Циглера – Натты.
- Другие мономеры, которые могут участвовать в реакции при изготовлении сополимеров этилена с улучшенными свойствами. Например, бутен или гексен.
- Присадки и вспомогательные вещества, которые модифицируют итоговые товарные свойства материала.
К примеру, некоторые присадки увеличивают долговечность материала, некоторые – ускоряют процесс кристаллизации и т.п.
К примеру, некоторые присадки увеличивают долговечность материала, некоторые – ускоряют процесс кристаллизации и т.п.
Технология производства полиэтилена
На практике встречается три вида полиэтилена: низкого, среднего и высокого давления. Принципиальная разница существует между материалом низкого и высокого давления, полиэтилен среднего давления можно считать разновидностью ПНД. Потому рассматривать стоит два кардинально различных процесса полимеризации:
- Полиэтилен высокого давления (или низкой плотности) получают при температуре не менее 200 °C, при давлении от 150 до 300 МПа, в присутствии инициатора кислорода. В промышленных условиях применяют автоклавы и трубчатые реакторы. Полимеризация проходит в расплаве. Получаемое жидкое сырье гранулируют, на выходе получают небольшие белые гранулы.
- Полиэтилен низкого давления (или высокой плотности) изготавливается при температуре 100 — 150 °C при давлении до 4 МПа. Обязательное условие прохождения реакции – присутствие катализатора Циглера – Натты, в промышленных условиях чаще всего применяется смесь хлорида титана и триэтилалюминий или другие алкилпроизводные вещества. Чаще всего полимеризация проходит в растворе гексана. После прохождения полимеризации вещество проходит грануляцию в вакуумных условиях, приобретая товарную форму.
Чаще всего полимеризация проходит в растворе гексана. После прохождения полимеризации вещество проходит грануляцию в вакуумных условиях, приобретая товарную форму.
Технология производства линейного полиэтилена средней плотности и низкой плотности
Отдельно следует сказать о производстве линейного полиэтилена. Он отличается от обычного полимера тем, что имеет особую структуру: большое количество коротких молекулярных цепочек, дающих материалу особые свойства. Продукт сочетает эластичность, легкость и увеличенную прочность.
Процесс производства предполагает присутствие других мономеров для реакции сополимеризации, чаще всего – бутена или гексена, в редких случаях – октена. Наиболее эффективный способ производства – полимеризация в жидкой фазе, в реакторе с температурой около 100 °C. Для повышения плотности линейного полиэтилена применяют металлоценовые катализаторы.
Производство полиэтилена, поливинилхлорид
Производство полиэтиленаПоливинилхлоридПолиэтилен, полипропилен, полистирол
Производство полиэтилена
Родоначальник ряда алкенов — этилен оказался для химиков «крепким орешком» — вплоть до 1933 г.
производство полиэтилена — его полимеризация из этилена — учёным не удавалась.
Первой была открыта радикальная полимеризация этилена и, как это часто бывает, обнаружили её случайно. В 1933 г., проводя эксперименты по получению стирола из смеси бензола с этиленом при высоком давлении, исследователи выделили из продуктов реакции вязкую прозрачную массу — первый образец полиэтилена.
Через четыре года, в 1937 г., английские химики разработали первый промышленный способ производства полиэтилена, а в 1946 г. начался выпуск полиэтиленовых бутылок.
Для осуществления радикальной полимеризации этилена в качестве инициатора используется кислород. Смесь этилена с кислородом, в которой содержание кислорода составляет 0,01 %, нагревают до 200 °С под давлением 1000 атм., при этом получается полиэтилен высокого давления:
Макромолекулы такого полимера имеют много разветвлений в цепи, и потому материал характеризуется малой степенью кристалличности и невысокой прочностью.
В 1954 г. Карл Циглер и Джулио Натта открыли новый металлоорганический катализатор, благодаря чему производство полиэтилена им удалось осуществить ионную при атмосферном давлении и температуре 60 °С.
Полимеризацию этилена при низком давлении часто проводят в смеси с высшими алкенами: бутеном-1; гексеном-1; 4-метилпентеном-1 и др. У полиэтилена этого вида в молекулах очень мало разветвлений, он регулярный, кристаллический и прочный.
Прослеживается любопытная закономерность: при высоком давлении образуется полиэтилен низкой плотности и прочности, а при низком — наоборот. Ещё одно отличие: у полиэтилена низкого давления большая степень полимеризации: она достигает 300 000; а у полиэтилена высокого давления — 50 000.
Полиэтилен — один из самых распространённых синтетических полимеров. Это и всем известная полиэтиленовая плёнка — прекрасный упаковочный материал, и не поддающиеся коррозии полиэтиленовые трубы, и лёгкая, удобная в обращении посуда.
Полипропилен
Ближайший гомолог этилена — пропилен. В 1955—1956 гг. Джулио Натте удалось получить полипропилен регулярного строения методом ионной полимеризации, используя комплексный катализатор на основе триэтилалюминия (С2Н5)3Аl и тетрахлорида титана TiCl4.
Полипропилен — родственник полиэтилена обладает ценными свойствами: у него высокая температура размягчения (около 170 °С), повышенные жёсткость и прочность по сравнению с полиэтиленом. Благодаря этим свойствам, а также доступности исходного мономера, полипропилен применяют при изготовлении трубопроводов, химической аппаратуры и различных предметов домашнего обихода.
Полистирол
При замещении одного из атомов водорода в молекуле этилена на бензольное ядро образуется новая «заготовка» для получения полимеров — винилбензол (стирол) СН2=СН—С6Н5.
Радикальная полимеризация стирола приводит к образованию нерегулярного полистирола:
В таком полимере нерегулярные макромолекулы, содержащие объёмные неполярные заместители, не могут образовывать кристаллы.
Поэтому полистирол легко плавится и растворяется во многих органических жидкостях, а при комнатной температуре находится в аморфном состоянии. При 100 °С полистирол размягчается, а при 185 °С — превращается в вязкую жидкость.
Полистирол получил широкое распространение из-за своей дешевизны и лёгкости обработки. Однако есть у него один серьёзный недостаток — это очень непрочный и хрупкий материал, в чём может убедиться каждый, наступив на корпус шариковой ручки. Прозрачные корпуса авторучек, коробки для кассет и лазерных дисков, детские игрушки, сувениры и другие предметы, для которых не требуется высокой прочности материала, — все они изготовлены из полистирола.
Поливинилхлорид
При замене в этилене атома водорода на хлор образуется ещё один мономер — винилхлорид СН2=СН—Cl. Впервые его полимеризацию осуществил в 1872 г. немецкий химик Эйген Бауман (1846 — 1896). Заслугой этого исследователя стала разработка способа радикальной полимеризации винилхлорида в присутствии органических пероксидов.
При этом получается регулярный полимер, образованию которого способствует высокая полярность молекулы винилхлорида — в процессе полимеризации ей выгодно подойти к растущему концу макромолекулы только одной стороной.
Активное практическое использование поливинилхлорида (сокращённо ПВХ) началось сравнительно недавно — только с середины XX в. Проблема была в том, что чистый поливинилхлорид обладает многими недостатками. При комнатной температуре он очень хрупок и неэластичен. Кроме того, его трудно растворить или расплавить, а это сильно затрудняет переработку полимера. В 30-х гг. учёным удалось найти специальные вещества — стабилизаторы, увеличивающие стойкость поливинилхлорида к действию тепла и света. Новый материал — пластифицированный поливинилхлорид получил широкое распространение. Сейчас из него делают изоляцию для электрических проводов — здесь он вытеснил более горючую и менее химически стойкую резину. Дождевые плащи, игрушки, паркетные плитки, один из видов искусственной кожи — вот далеко не полный список предметов повседневного обихода, сделанных из «старейшего» полимера — поливинилхлорида.
The Various Manufacturing Processes of Polyethylene
Products Menu
Backer Rods
Soft Backer Rod
Spline
Pool Noodles
Pipe Insulation
Polyethylene Foam
Backer RodsSoft Backer RodSplinePool NoodlesPipe InsulationPolyethylene Foam
Blog
2020 -05-08
Различные процессы производства полиэтилена
Вспененный полиэтилен используется в различных отраслях промышленности. Наиболее часто используемый в упаковочных приложениях, нет никаких сомнений в полезности этого материала. Но откуда именно берутся пенопласты на основе полиэтилена?
Как следует из названия, вспененный полиэтилен производится из полиэтиленового пластика. Полиэтилен — это то, что называют термопластом, пластиковым материалом, который становится гибким при более высоких температурах и затвердевает при более низких температурах. Полиэтиленовые пластики делятся на две основные категории: низкой плотности и высокой плотности.
В сегодняшнем блоге мы кратко расскажем, что происходит в процессах производства полиэтиленовых пластиков как низкой, так и высокой плотности.
Полиэтилен низкой плотности (LDPE)
LDPE является наиболее распространенным типом используемого полиэтилена. Свойства LDPE позволяют им быть очень гибкими для использования в более широком диапазоне приложений по сравнению с HDPE. Смолы LDPE обеспечивают повышенную долговечность и прочность, пригодность для печати и эластичность, что делает LDPE оптимальным для использования в производстве упаковки.
Существуют два распространенных процесса, которые используются для производства LDPE: трубчатый и автоклавный. Процесс производства труб включает полимеризацию полиэтилена в трубчатом реакторе. Внутренняя часть реактора, где происходит полимеризация, должна выдерживать чрезвычайно высокие температуры, чтобы химические превращения происходили эффективно.
Автоклавный процесс включает ряд реакторов с перемешиванием для проведения полимеризации. Как только материал выходит из реактора, он проходит через сепараторы низкого и среднего давления, которые удаляют этилен из исходного полимера ПЭНП. Как только это происходит, полимеры подвергаются процессу гранулирования для дальнейшей обработки.
Полиэтилен высокой плотности
ПЭВП производится с использованием процесса, называемого «крекинг». Крекинг включает применение интенсивного нагревания нефти в контролируемых условиях для получения газообразного этилена. В процессе производства молекулы газообразного этилена начнут присоединяться и образовывать полимеры, которые затем можно будет использовать для производства полиэтилена.
Вспененный полиэтилен
Вспененные материалы на основе полиэтилена изготавливаются путем нагревания полимерных соединений с различными добавками, которые могут влиять на его конечные свойства после нагревания материала и его экструдирования до состояния твердой пены.
В зависимости от области применения, для которой производится пена, формула будет варьироваться для достижения различных результатов свойств.
вернуться в блог
Комментарии пользователей
Комментариев пока нет…
Оставить комментарий
*** Ваш адрес электронной почты не будет опубликован.
Электронная почта:
Комментарий:
В 2022 году в Северной Америке будет произведено 4 миллиона тонн нового полиэтилена, половина из которых пойдет на экспорт | Reuters Events
В 2022 году в Северной Америке будут запущены новые ежегодные производственные мощности для почти четырех миллионов тонн полиэтилена, пластиковой смолы, которая чаще всего используется в форме пакетов для продуктов или молочных кувшинов, которые имеют множество применений для упаковки.
Изображение предоставлено Postcardtrip-Pixabay.
×
Запуск производства включает два проекта на побережье Мексиканского залива США, один на северо-востоке, а также одно расширение на границе США и Канады в часе езды от Детройта. Все они найдут рынки сбыта в Северной Америке или за границей, сказал топ-менеджер ведущей американской химической компании.
Из четырех миллионов тонн годовых мощностей, которые будут введены в эксплуатацию в Северной Америке в 2022 году, примерно «половина предназначена для экспортного рынка», — заявил 27 января генеральный директор Dow Джим Фиттерлинг. Он прокомментировал стартапы конкурентов, обсуждая прибыль, согласно стенограмме обсуждения в четвертом квартале на сайте компании.
Первые 1,3 миллиона тонн новых мощностей по производству полиэтилена на предприятии Exxon Mobil и Sabic в Корпус-Кристи, штат Техас, были запущены в январе. Bayport Polymers, также в Техасе, запустит в этом году 625 000 метрических тонн полиэтилена в год.
Shell в 2022 году запустит завод в Монаке, штат Пенсильвания, с годовой мощностью 1,6 миллиона тонн в год. В этом году Nova Chemicals завершит расширение производства на 455 000 тонн в Сарнии, Онтарио, Канада, или примерно в часе езды к северу от Детройта.
Преимущество этана
Новое производство, которое будет запущено в эксплуатацию, не будет иметь проблем с поиском отечественных потребителей или покупателей за рубежом, учитывая, что ценовое преимущество этана в США превзойдет цены на пеллеты из нафты или угля, добавил Фиттерлинг.
И есть место для более крупных заводов по производству полиэтилена, построенных в местах с таким преимуществом в отношении исходного сырья, сказал Фиттерлинг.
На каждый процент роста валового внутреннего продукта в мировой экономике «нужно запустить два-три завода по производству полиэтилена мирового масштаба», — сказал он.
Около половины новых мощностей по производству полиэтилена в мире в период с настоящего момента до 2025 года будут введены в эксплуатацию в регионах с высокими затратами и будут использовать в качестве исходного сырья нафту, полученную из нефти, уголь или метанол, которые являются более дорогими по сравнению с этаном в США, добавил он.
«Учитывая преимущество Канады, США, Аргентины, Ближнего Востока, мест с действительно хорошими структурными позициями по низкозатратному этану, у нас будет хорошее место. И операционные показатели будут очень высокими», — сказал Фиттерлинг.
Повышение цен
«По нашему мнению, в начале квартала у нас было два повышения на рынке, плюс четыре, плюс четыре (цента за фунт). И я думаю, что они будут выглядеть так, как будто они выстроятся в очередь на февраль и март, сказал Фиттерлинг.
Небольшие поставщики смол обычно предлагают лучшую цену, предлагаемую лидером отрасли. Dow является ведущим поставщиком полимеров в Северной Америке.
Полиэтилен является основным продуктом производства этилена, который в свою очередь является структурным элементом нефтехимической промышленности. Полиэтилен в основном используется в качестве упаковочного материала.
Фиттерлинг также сказал, что маржа может снизиться в среднем в 2022 году по сравнению с предыдущим годом.
В 2021 году сочетание погодных явлений и перебоев с поставками привело к резкому росту цен на пластик и рекордной марже и доходам производителей пластика.
Ограничения по объему, Азия
«В конце года мы были немного ограничены по объему из-за некоторых наших собственных незапланированных событий», включая ураганы, — сказал он.
В 2021 году производители полиэтилена в США столкнулись с проблемами обеспечения внутреннего рынка и не стремились активно экспортировать в Азию, как в предыдущие годы. Нехватка товарных запасов не позволила увеличить поставки грузов на азиатские рынки.
«Декабрь был лучшим месяцем для морских упакованных грузов на экспорт с марта прошлого года. Мы еще не вернулись к тому, чего хотели бы, но я думаю, что мы увидим признаки постепенного улучшения», — сказал он.
Снижение маржи
Производители пластиковых смол добились рекордной маржи и прибыли в течение большей части 2021 года на фоне очень ограниченных запасов, вызванных погодными явлениями и проблемами с цепочками поставок.