2.4.2.Полимеризация этилена в присутствии катализатора Циглера.

Как уже указывалось, для полимеризации этилена наиболее широко применяются катализаторы Циглера, составленные из четыреххлористого титана и одного из сокатализаторов: диэтилалюминийхлорида, этилалюминийдихлорида, триэтилалюминия или триизобутилалюминия.

Технологический процесс производства полиэтилена в присутствии триэтилалюминия или диэтилалюминийхлорида и четыреххлористого титана может быть как цикличным, так и непрерывным . В настоящее время полиэтилен получается в аг­регатах производительностью 2,5—4 тыс. т/год в одной технологической нитке. Прин­цип работы такого агрегата показан на рис.10.

Рис.10.Схема непрерывной полимеризации полиэтилена.

1-сополимеризатор, 2,3,5,7,13 – сепараторы, 4-газодувка, 6,11,12-холодилбники, 8,9,10-жидкостные насосы.

В полимеризатор 1 емкостью около 10 м² непрерывно подается свежий очищенный и высушенный этилен и пред­варительно приготовленный катализатор в низкокипящем бензине. Этилен подается через систему эрлифта, расположенную в нижней части реактора, и обеспечивает перемешивание реакционной массы. Полимеризация протекает под давлением 3 -4 ат при 80^аС. Теплота реакции отводится за счет осуществляемой газодувкой 4 циркуляции парогазовой смеси через систему сепараторов 2,3,5,7 и холодильник 6.Hепрореагировавший этилен через холодильник 12 и сепаратор 13 направляется на очистку. Растворитель из сепараторов насосами 8,9,10 подается в реактор 1, а полученный полимер направляется на дальнейшую обработку.

В настоящее время создаются агрегаты производительностью 20—25 тыс.т/год в одной технологической нитке. Расчеты показывают, что для этого необходимо повысить съем полимера с 1 м^э ёмкости полимеризатора до 60 кг/м³·час

(в настоящее время полимер и рассчитан на скорость полимеризации этилена 35 кг/м³·час), увеличить давление при полимеризации до 10 ат и емкость основного аппарата до 50 м³.

Суспензия полиэтилена в бензине обрабатывается в настоящее время в аппаратах периодического действия. Вначале на герметичной центрифуге отжимается бензин, а сырая паста полимера, содержащая до 50% бензина, перегружается для промывки в аппарат ёмкостью 40 м³, снабженный мешалкой. Полимер промывается метиловым или н-пропиловым спиртом. При сначала катализатор разлагается, затем отмываются его остатки. Суспензия полиэтилена отжимается на центрифуге. Операции промывки и отжима производятся несколько раз до получения полимера с низкой зольностью.

На агрегате производительностью 4 тыс.т/год применяются центрифуги с диаметром ротора до 2500 мм. Центрифуги непрерывного действия не применяются вследствие значительного проскока порошка полимера. Для создания высокопроизводительного агрегата непрерывного действия на операциях промывок и отжима полиэтилена предлагается замена центрифуг непрерывно действующими гидроциклонами, соединенными последовательно с малогабаритными промывате лями.Схема такого узла непрерывной промывки полиэтилена показана на рис.11.

Рис.11. Схема узла непрерывной промывки полиэтилена на гидроциклонах.

1-ёмкость, 2,5,8,,12 – насосы , 3,6,9,13 – гидроциклоны, 4 – разлагатель, 7-промыватель первой ступени промывки, 10 – подогреватель, 11 -промыватель последней ступени промывки.

Суспензия полиэтилена из промежуточной емкости 1 насосом 2 подается в си­стему гидроциклонов 3, откуда отделившийся растворитель направляется на регене­рацию, а сгущенная пульпа поступает в разлагатель 4 , куда также направляется нагретый промывной раствор. Из разлагателя пульпа с помощью насоса 5 подается в систему гидроцнклонов 6, где отделяется основная масса промывного раствора, на­правляемого на регенерацию; сгущенная пульпа полимера поступает последователь­но в систему промывателей 7,11, гидроциклонов 9,13, где подвергается противоточной промывке. При этом свежая промывная жидкость поступает в промыватель 11- последний по ходу промывок. Промытый продукт отжимается дополнительно на отжимных шнеках и направляется на сушку. Также предлагается способ извлечения катализатора метиловым спиртом в ротационных высокочастотных аппаратах .

Порошок полиэтилена может быть высушен в вакуумных барабанных сушилках или в агрегате непрерывного действия по принципу сушки в «кипящем» слое до со­держания остаточной влаги не более 0,15%. Затем порошок подвергается грануляции.

Бензин, содержащий низкомолекулярные продукты полимеризации, а также бензино-спиртовые смеси подвергаются регенерации и очистке с целью выделения бен­зина, возвращаемого в производство.

Надо полагать, что производство полиэтилена высокой плотности в агрегатах большой производительности по непрерывному методу на всех стадиях процесса (полимеризация, промывка, сушка, регенерация растворителей) будет более эконо­мичным по сравнению с производством полиэтилена низкой плотности.