Полимеризация этилена

       Полимеризация этилена при низком давлении, как  было сказано выше, осуществляется в среде жидких углеводородов, способных растворять триэтилалюминий или диэтилалюминийхлорид и четыреххлористый титан. В качестве растворителей катализатора используют смесь бензина и циклогексана в соотношении примерно 2,5:1 (по объему). Чтобы реакция полимеризации шла с приемлемой скоростью, т. е. была в достаточной степени управляема, а полученный полимер имел требуемый молекулярный вес, — концентрация катализатора и сокатализатора в растворителе должна быть в пределах 0,2—0,3%, давление 2,5—3 атм и температура 75—85°С.

  Для получения высокого качества полимера этилен не должен содержать примесей кислорода, сернистых соединений и других веществ. Такой этилен получают низкотемпературной ректификацией с последующим процессом селективного  гидрирования.

       Контакт этилена с раствором катализатора происходит в полимеризаторах (реакторах) периодического или непрерывного действия.  Полиэтилен  образуется  по  реакции

          n(С₂Н₄)   (-СН₂-СН₂-)_n+Q

       Выделяющееся  при реакции тепло отводится  в реакторах малого объема (до 3 м³) водой, подаваемой в рубашку, а в аппаратах большого объема (20—25 м³) — за счет охлаждения циркулирующего этилена и испарения при этом части растворителя.

       Технологическая схема процесса полимеризации этилена: 

       Из  цеха катализаторов в мерники подается 5%-ный раствор диэтилалюминийхлорида  и  четыреххлористого  титана. Отмеренное количество катализаторов самотеком поступает в смеситель-разбавитель, где катализаторы перемешиваются и при работающей мешалке разбавляются бензином и циклогексаном до концентрации 0,2%. Аппарат имеет рубашку для обогрева раствора до 50°С. Сформированный катализаторный комплекс насосом, закачивается в полимеризатор и поддерживается в нем на определенном постоянном уровне. Этилен подают в нижнюю часть полимеризатора по трубам. Поступая в аппарат через систему эрлифта, этилен обеспечивает перемешивание реакционной массы, отводит тепло полимеризации и частично полимеризуется в полиэтилен. Не вступивший в реакцию этилен, нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора в циркуляционную   систему.

       Циркуляция  этилена осуществляется следующим  образом. Этилен при температуре 80°С проходит последовательно циклонные отделители, в которых улавливаются брызги растворителя и частички полиэтилена. Далее этилен проходит конденсатор-холодильник. В холодильнике этилен и пары растворителя охлаждаются водой до 40°С. При этом часть паров конденсируется и полученная смесь поступает на разделение в аппарат. Этилен, охлажденный и частично очищенный от растворителя, поступает снова в полимеризатор, смешиваясь по пути со свежим этиленом. Таким образом, температура полимеризации поддерживается изменением   количества  и  температуры  циркулирующего   этилена.

       Растворитель, содержащий полиэтилен, из отделителей при помощи насоса возвращается в полимеризатор вместе с циркулирующим этиленом (по линиям). Кроме того, осуществляется непрерывная циркуляция смеси в самих отделителях.

       Образующийся  полимер в виде суспензии (смеси) полиэтилена в растворителе (соотношение 1 : 10) отводится из полимеризатора в сборник. В сборнике происходит выделение растворенного этилена, так как давление в нем (0,1 атм). ниже, чем в полимеризаторе, а температура 70°С. Выделившийся этилен для улавливания паров растворителя проходит холодильник, сепаратор и поступает па очистку или на факел. Суспензия полиэтилена из сборника насосом подается в сборник, из которого насосом подается на дальнейшую обработку.