Полимеризации этилена при нормальном давлении в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов. Получение полиэтилена при давлении в присутствии окиснометаллических катализаторов, действие проникающих излучений электрических разрядов.
Аннотация к работе
Полимеризация этиленаВ 1873 г. полимеризацию этилена впервые изучал А.М. В дальнейшем в разных странах мира многие ученые занимались проблемой полимеризации этилена в высокомолекулярные продукты. И только лишь в 1933 - 1936 гг. в СССР и Англии удалось получить при давлении более 100 МПА и температуре около 200°С твердые высокомолекулярные полимеры этилена. Промышленное производство полиэтилена началось в 1938 г. в Англии методом высокого давления, несколько позже - в Германии, США и СССР. Технологический процесс производства полиэтилена методом высокого давления сложен тем, что требуется вести полимеризацию в аппаратуре, выдерживающей большие давления; возникает необходимость в неоднократной циркуляции этилена в реакционной системе изза невысокой степени превращения и т. д.Сырьем для производства полиэтилена служит этилен - С2Н4 - бесцветный газ, представляющий простейший непредельный углеводород класса олефинов. Для получения небольших количеств этилена с высокой степенью чистоты применяют метод дегидратации этилового спирта при температуре 300-400ОС в присутствии Al2O3 Нефтяные газы образуются в процессе крекинга при 400 - 450°С и пиролиза нефти при 700°С и содержат кроме этилена водород, метан, этан, пропан, пропилен, бутан, изобутилен и т. д. Попутные газы, выделяющиеся при добыче нефти и содержащие в основном парафиновые углеводороды: метан, этан, пропан, бутан и т. д., подвергаются высокотемпературному крекингу, в результате чего превращаются в этилен с достаточно высоким выходом.Для уменьшения энергии активации используют инициаторы: в основном кислород, а также перекиси, некоторые нитрильные соединения и т. д. Процесс полимеризации протекает в три стадии: инициирование, рост цепи и обрыв цепи. Инициирование процесса заключается в образовании свободных радикалов за счет распада инициатора при нагревании. Благодаря действию температуры и присоединившегося свободного радикала молекула этилена набирает необходимую энергию активации, в результате чего она становится способной присоединять новые молекулы этилена, передавая им энергию активации и начиная, таким образом, рост цепи полимера. Рост цепи состоит в том, что к активной молекуле мономера последовательно присоединяются новые молекулы этилена, образуя растущую цепь с ненасыщенной активной группой: Обрыв цепи заключается в уничтожении активных конечных групп вследствие рекомбинации или диспропорционирования.Полимеризация этилена под высоким давлением может осуществляться двумя способами: полимеризацией в массе и полимеризацией с растворителем или в суспензии. Этилен, поступающий на полимеризацию, представляет собой смесь нового свежего и возвратного газа. В этилен из баллона вводят инициатор - кислород, количество которого зависит от условий реакции полимеризации. 4, каждому значению температуры полимеризации и давления в системе соответствует определенное количество кислорода в этилене, при котором наблюдается максимальный выход полимера. Ввиду того что катализатор вводится в этилен перед сжатием при давлении более 60 МПА, возникает известная опасность преждевременной полимеризации. поэтому компрессоры 7 имеют водяные холодильники.Сырьем для получения полиэтилена методом низкого давления служит очищенный этилен и смешанный металлоорганический катализатор-триэтилалюминий и четыреххлористый титан. При взаимодействии алюминия с хлористым или бромистым этилом получают промежуточный продукт - сесквигалоид: где Х - галоид (Cl или Br). Действием металлического натрия на сесквигалоид получают триэтилалюминийПолимеризация этилена при низком давлении происходит по анионному механизму по следующее схеме: активация катализатора (образование катализаторного комплекса) рост цепи - выпавший из раствора порошок треххлористого титана адсорбирует на поверхности хлорэтилалюминий, создавая очаги активации; мономерные звенья присоединяются к катализаторному комплексу, образуя растущую цепь путем внедрения этилена между атомом алюминия и алкилом обрыв цепи происходит за счет регенерации активного центра, вследствие передачи цепи на мономер или на растворитель.В настоящее время применяют несколько технологических схем, отличающихся различными конструкциями и объемами реакторов, способами отмывки катализатора от полиэтилена и т. д. Поступая в реактор через систему эрлифта, этилен обеспечивает перемешивание реакционной массы, отводит тепло полимеризации и частично полимеризуется в полиэтилен. Этилен с парами растворителей (t = 80 ОС) последовательно проходит циклонные отделители 7, в которых улавливаются брызги растворителя и частички полиэтилена; конденсатор-холодильник 10, где происходит охлаждение до 40 ОС и частичная конденсация паров растворителя, поступает на разделение в аппарат 11. Растворитель, содержащий полиэтилен, из отделителей 8 и 11 с помощью насосов 9 и 12 возвращается в полимеризатор вместе с циркулирующим этиленом (по линии 20).
План
Содержание
Введение
1. Сырье
2. Получение полиэтилена при высоком давлении
2.1 Механизм полимеризации
2.2 Технология получения
3. Получение полиэтилена при низком давлении
3.1 Механизм полимеризации этилена
3.2 Технология получения
4. Свойства и применение полиэтилена
Введение
В 1873 г. полимеризацию этилена впервые изучал А.М. Бутлеров, а в 1884 г. ее осуществил русский химик Г.Г. Густавсон, применяя в качестве катализатора бромистый алюминий. Полученные полимеры этилена представляли низкомолекулярные жидкие продукты. В дальнейшем в разных странах мира многие ученые занимались проблемой полимеризации этилена в высокомолекулярные продукты. И только лишь в 1933 - 1936 гг. в СССР и Англии удалось получить при давлении более 100 МПА и температуре около 200°С твердые высокомолекулярные полимеры этилена. Промышленное производство полиэтилена началось в 1938 г. в Англии методом высокого давления, несколько позже - в Германии, США и СССР.
Технологический процесс производства полиэтилена методом высокого давления сложен тем, что требуется вести полимеризацию в аппаратуре, выдерживающей большие давления; возникает необходимость в неоднократной циркуляции этилена в реакционной системе изза невысокой степени превращения и т. д. Эти обстоятельства заставили искать новые пути полимеризации этилена. Большим событием явилось открытие в 1952 г. группой немецких ученых, возглавляемой К. Циглером, метода полимеризации этилена при нормальном давлении в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов. Вскоре после опубликования работ К. Циглера появилось сообщение, что в США разработано и внедряется в промышленность несколько вариантов получения полиэтилена при небольшом давлении (3,5 - 7 МПА) в присутствии простых окиснометаллических катализаторов.
Имеются также сообщения о получении полиэтилена принципиально новыми способами полимеризации - под действием проникающих излучений или электрических разрядов и т. д. Но в настоящее время промышленное производство полиэтилена осуществляется тремя методами: 1) полимеризацией этилена при давлении 120 - 250 МПА в присутствии небольших количеств кислорода в качестве катализатора;
2) полимеризацией этилена при низком давлении (0,05 - 0,6 МПА) с использованием комплексных металлоорганпческих катализаторов;
3) полимеризацией этилена при среднем давлении (3,5 - 7 МПА) в углеводородных растворителях с окненомсталлпческими катализаторами.