Производство полиэтилена методом низкого давления
Полиэтилен получают путем полимеризации этилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине и циклогексане. В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частичек полимера с растворителем, так как полиэтилен в бензине и циклогексане не растворяются. Полученные полимеры в дальнейшем освобождаются от растворителя путем фильтрации, промываются метиловым спиртом и высушиваются. Готовая продукция в виде мелкого порошка насыпается в мешки или предварительно формуется в гранулы, а затем насыпается в мешки. В данной работе рассматривается только процесс полимеризации. Процессы дальнейшей обработки получаемой суспензии не рассматриваются. Ниже приведена схема (рис. 1) и дано описание технологического регламента для полимеризации этилена.
Процесс приготовления катализаторного комплекса.
Процесс полимеризации, как было сказано выше, осуществляется в среде слабого раствора катализатора – триэтилалюминия. Кроме катализатора используют также слабый раствор сокатализатора – четыреххлористый титан. В качестве растворителя используют смесь бензина и циклогексана в соотношении 2:1 (по объему).
Чтобы реакция полимеризации шла нормально и получаемый полимер удовлетворял необходимым требованиям, концентрация катализатора и сокатализатора должна быть в пределах 0,2-0,3%, а в цех полимеризации эти вещества поступают, имея концентрацию 5%, следовательно, их надо дополнительно разбавлять.
|
|
|
В соответствии с технологической схемой, 5%-ный раствор триэтилалюминия и четыреххлористого титана поступает в мерники 2 и 5 цеха полимеризации и из них – в смеситель-разбавитель 1. В смеситель подается необходимое количество бензина по линии 3 и циклогексана по линии 4. Смеситель-растворитель имеет мешалку и рубашку для подогрева до 50%. Размеры аппаратов и режимы их работы приведены в табл. 1. Готовый катализаторный комплекс насосом 25 закачивается в полимеризатор 3.
| Рис.1. Производство полиэтилена и полипропилена методом низкого давления: а – принципиальная технологическая схема; |
| 1 21 20 |
| Рис. 1. Производство полиэтилена и полипропилена методом низкого давления: б – план и разрез цеха |
Процесс полимеризации.
Полимеризация этилена и пропилена осуществляется в вертикальном цилиндрическом аппарате. Готовый катализаторный комплекс подают по линии 24 в нижнюю часть полимеризатора, заполняют его и поддерживают все время постоянный уровень жидкости. Газ (этилен) подают также в нижнюю часть полимеризатора по линии 7. Проходя через раствор катализатора, часть газа полимеризуется, образуя мелкие твердые частички полимера, которые стремятся оседать вниз. Реакция полимеризации сопровождается выделением тепла, избыток которого отводят за счет охлаждения циркулирующего (не вступившего в реакцию) газа. Не вступивший в реакцию газ, нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора в циркуляционную сеть, состоящую из циклонных отделителей 10, холодильника-конденсатора 11, сепаратора 13 и насосов 14.
|
|
|
В циклонных отделителях 10 от газа отделяются капли растворителей и частички полимера. Растворитель, содержащий полимер, из нижней части отделителей-сепараторов 13 насосами 14 подается снова в полимеризатор. В холодильнике-конденсаторе 11 газ и пары растворителя охлаждаются водой до 40ºC. При этом пары растворителей конденсируются. Далее охлажденный газ в смеси с конденсатом проходит циклонный сепаратор 13, освобождается от жидкости и по линии 9 подается на смешение со свежим газом, поступившим в цех по линии 6. Смесь свежего и охлаждённого циркулирующего по линии 7 (как было сказано выше) газа подаётся в полимеризатор. Таким образом, температура в полимеризаторе регулируется изменением количества и температуры циркули-рующего газа.
|
|
|
Образующийся в полимеризаторе 8 полимер в виде взвеси твердых частиц в растворителе (в соотношении 1:10) отводится из нижней части аппарата по линиям 23 в сборник 21. Здесь происходит выделение из жидкости растворенного в ней газа за счет снижения давления в сборнике. Выделившийся этилен для улавливания из него растворителя проходит водяной холодильник 22. Смесь газа и растворителя их холодильника поступает на разделение в сепаратор 16. Газ из сепаратора по линии 15 подается в цех очистки, а жидкая фаза по линии 17 поступает в сборники растворителя. Суспензия, освобожденная от газа, из сборника 21 насосом 20 подается в конечный сборник 19 и из него по линии 18 поступает на дальнейшую обработку.
Основные характеристики оборудования приведены в таблицах 1, 2.
Таблица 1
Основные характеристики оборудования
| Позиция на рис.2 | Наименование аппаратов | Режим работы | Размеры | ||
| Р, МПа | t, °С | d или l, м | h, м | ||
| 1 | Смеситель-разбавитель | 0,15 | 34 | 1,4 | 2,2 |
| 2 | Мерник 5% триэтилалюминия | 0,12 | 20 | 0,5 | 1,0 |
| 3 | Линия подачи бензина | 0,15 | 20 | 0,05 | - |
| 4 | Линия подачи циклогексана | 0,15 | 20 | 0,05 | - |
| 5 | Мерник 5% | 0,12 | 20 | 0,5 | 1,0 |
| 6 | Линия свежего этилена | 0,30 | 20 | 75,0 | - |
| 7 | Линия подачи этилена в полимеризатор | 0,30 | 15 | 0,1 | - |
| 8 | Полимеризатор | 0,36 | 80 | 2,6 | 5,6 |
| 9 | Линия циркуляционного газа | 0,30 | 15 | 75,0 | - |
| 10 | Циклонные отделители | 0,30 | 80 | 1,0 | 1,5 |
| 11 | Холодильник-конденсатор | 0,34 | 10 | 1,1 | 3,4 |
| 12 | Линия отвода избыточного газа | ||||
| 13 | Сепаратор | 0,30 | 15 | 1,0 | 1,5 |
| 14 | Насосы циркуляционные | - | - | - | - |
| 15 | Линия отвода газа на отчистку | 0,11 | 20 | 50,0 | - |
| 16 | Сепаратор | 0,11 | 20 | 0,7 | 1,5 |
| 17 | Линия отвода растворителя | 0,10 | 20 | 25,0 | - |
| 18 | Линия подачи суспензии | 0,15 | 70 | 0,1 | - |
| 19 | Конечный сборник суспензии | 0,12 | 70 | 2,0 | 2,5 |
| 20 | Насос суспензионный | 0,20 | 60 | 0,003 | - |
| 21 | Сборник суспензии | 0,25 | 80 | 2,0 | 2,5 |
| 22 | Холодильник-конденсатор | 0,15 | 20 | 0,75 | 2,0 |
| 23 | Линия отвода суспензии | 0,25 | 80 | 0,1 | - |
| 24 | Линия подачи катализаторного комплекса | 0,30 | 40 | 0,05 | - |
| 25 | Насос подачи катализатора | 0,30 | 40 | - | - |
|
|
|
Таблица 2
| Помещение разбавителей и мерников
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||