Теоретические процессы полимеризации. Механизм реакции полимеризации олефинов. Технологии производства полиэтилена высокого давления, описание технологической схемы. Оборудование, применяемое в технологическом потоке. Сравнение двух типов реакторов.
Аннотация к работе
Процесс полимеризации имеет большое промышленное значение для получения полиолефинов Полиолефины - высокомолекулярные углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией, соответствующих олефинов. Однако в настоящее время для получения полиолефинов применяются и некоторые другие а-олефины, способные полимеризоваться в присутствии стереоспецифических катализаторов с образованием высокомолекулярных продуктов. Ценные механические свойства полиолефинов обусловлены их высокой молекулярной массой и регулярностью строения. Удачное сочетание в полиолефинах механической прочности, химической стойкости, хороших диэлектрических показателей, низкой газо-и влагопроницаемости, а также легкость переработки в изделия всеми известными способами, низкая стоимость и доступность сырья позволили полиолефинам занять первое место в мире по валовому выпуску пластмасс.При полимеризации происходит последовательное присоединение к одной молекуле олефина других молекул вследствие разрыва двойной связи (у одной или нескольких молекул). При соединении двух молекул мономера в одну получаются так называемые димеры, при соединении трех молекул - тримеры и т. д. Как все полимеры с высокой молекулярной массой - высокополимеры, полиэтилен представляет собой смесь молекул различной величины, построенных по одному типу, - полимергомологов.Полимеризацией называется реакция соединения друг с другом большого числа молекул одного и того же вещества (мономер) в одну большую молекулу (полимер). Это соединение происходит за счет освобождения валентностей при разрыве двойных связей. При атмосферном давлении реакция со значительной скоростью идет только при температуре 600-700 °С, причем получается смесь низкомолекулярных жидких углеводородов.Полимеризация может протекать как по радикальному, так и ионному механизму. Будет рассмотрен радикальный механизм как механизм, имеющий большее практическое значение. Свободные радикалы, образующиеся как нестойкие промежуточные продукты реакции, обладают большой активностью. При этом образуются другие свободные радикалы, которые действуют на другие молекулы, из которых опять образуются свободные радикалы.Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) получают методом радикальной полимеризации при 200-270 ?С и 150-400 МПА в присутствии инициаторов (кислород, органические пероксиды): NCH2 = СН2 (-СН2-СН2-)n При использовании в качестве инициатора кислорода первичным актом инициирования, по-видимому, является образование пероксида этилена: СН2 = СН2 О2> СН2-СН2 Образование пероксида этилена при высоком давлении может происходить при сравнительно низких температурах, но для его последующего распада и образования свободных радикалов необходима температура выше 150 ?С До последнего времени мощность одного потока по производству полиэтилена в трубчатых реакторах составляла 6 тыс. т в год (два трубчатых реактора), в реакторах автоклавного типа - до 12 тыс. т в год.Свежий этилен чистоты не ниже 99,9% из газгольдера под давлением 8-12 кгс/см2 и возвратный этилен, не вступивший в реакцию полимеризации, поступают в смеситель, куда подается кислород в случае его применения как инициатора полимеризации. Между каждой ступенью этилен пропускают через холодильники для охлаждения газа, нагретого теплом, выделяющимся при сжатии, и сепаратор, для отделения масла, которое просачивается через уплотнение компрессора в этилен. После последней ступени сжатия компрессором первого каскада этилен с давлением 250-300 кгс/см2 и температурой 40-45 C, пройдя холодильник и сепаратор, поступает в смеситель, куда также поступает возвратный этилен из фильтра после отделителя высокого давления. После последней ступени сжатия второго каскада этилен с температурой 70-75 ?С поступает через фильтр и огнепреградитель на полимеризацию в реактор. При таком давлении в присутствии следов кислорода и температуре около 200 ?С происходит полимеризация части этилена с образованием жидкого полиэтилена.Длинная боковая цепь вырастает из центра, образовавшегося в результате межмолекулярного обмена водородом между растущей цепью и неактивной молекулой полиэтилена. По жесткости полиэтилен занимает промежуточное положение между такими твердыми пластиками, как полистирол, и эластомерами, например поливинилхлоридом с высоким содержанием пластификатора. Полиэтилен отличается очень высокой химической инертностью; он разлагается только под действием галогенов и концентрированной азотной кислоты. Полиэтилен обладает высокой стойкостью к действию серной, плавиковой, соляной и уксусной кислот при комнатной температуре и на него не действуют концентрированные едкие щелочи. Полиэтилен с молекулярным весом в пределах 10 000 - 40 000 можно прясть из расплава, полиэтилен более высокого молекулярного веса можно прясть из раствора.Контролируется и регулируется технологический процесс дистанционно (т.е. на расстоянии) с центрального пульта управления, причем давление и температура регулируются автоматически.
План
Содержание
Введение
1. Полимеризация низших олефинов
1.1 Теоретические основы процесса полимеризации
1.2 Механизм реакции полимеризации олефинов
2. Производство полиэтилена высокого давления
2.1 Технологии производства полиэтилена высокого давления и описание технологической схемы
2.2 Оборудование, применяемое в одном технологическом потоке. Сравнение двух типов реакторов
2.3 Свойства полиэтилена высокого давления
2.4 Контроль за технологическим процессом
Заключение
Литература
Введение
Процесс полимеризации имеет большое промышленное значение для получения полиолефинов
Полиолефины - высокомолекулярные углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией, соответствующих олефинов. Наиболее важными представителями этого класса соединений являются полиэтилен, полипропилен и их многочисленные сополимеры.
Основным видом сырья для производства полиолефинов являются этилен и пропилен. Однако в настоящее время для получения полиолефинов применяются и некоторые другие а-олефины, способные полимеризоваться в присутствии стереоспецифических катализаторов с образованием высокомолекулярных продуктов.
Ценные механические свойства полиолефинов обусловлены их высокой молекулярной массой и регулярностью строения. Молекулярная масса технических образцов полиолефинов колеблется от 30000 до 2000000 и более.
Удачное сочетание в полиолефинах механической прочности, химической стойкости, хороших диэлектрических показателей, низкой газо- и влагопроницаемости, а также легкость переработки в изделия всеми известными способами, низкая стоимость и доступность сырья позволили полиолефинам занять первое место в мире по валовому выпуску пластмасс.
Полиэтилен
Впервые полиэтилен был получен в лабораторных условиях в 1933-1936г. английскими химиками Фосетом и Джиббсом и независимо от них советским химиком Динцесом. Полимеризацию проводили при 200?С и давлении 100 МПА в присутствии небольших количеств кислорода. Однако трудности аппаратурного оформления процесса надолго задержали его развитие.
Промышленное производство полиэтилена было начато в Англии в 1938 г. В 1952 г. Циглером были найдены катализаторы, которые вызывали полимеризацию этилена с образованием высокомолекулярного твердого продукта при атмосферном давлении. Немного позже в США фирмой Phillips был разработан катализатор, состоящий из оксидов металлов переменной валентности, для полимеризации этилена при небольшом давлении. В дальнейшем промышленное производство полиэтилена стало быстро развиваться. полимеризация олефин полиэтилен реактор