Вопрос 1: пэСрД

Полиэтилен среднего давления (СД) получают полимеризацией этилена в растворителе при 130-150 °С и давлении 3,5-4 МПа в присутствии катализаторов, представляющих собой оксиды металлов переменной валентности (Сг, Мо, V), нанесенных на алюмосиликат, который обычно содержит 75-90% диоксида кремния.

Оксидный хромовый катализатор готовят путем пропитки алюмосиликатного носителя водным раствором триоксида хрома (СгОз). Пропитанный оксидами хрома носитель сушат при 100—200 °С. Оптимальное количество оксидов хрома составляет 5-6%.

Для увеличения активности катализатор перед использованием подвергают активации путем нагревания его взвеси в сухом воздухе в течение 5 ч при 500-550°С. В этих условиях 80- 90% хрома остается в шестивалентном состоянии. Активированный катализатор охлаждают сухим воздухом и хранят в герметичной таре.

Процесс состоит из стадий подготовки исходного сырья (этилена, катализатора и растворителя), полимеризации этилена, концентрирования раствора полиэтилена, выделения и грануляции полимера, регенерации растворителя и катализатора.

Схема процесса производства ПЭСрД в жидкой фазе:

1 – аппарат для приготовлении суспаензии катализатороа; 2 – сборник суспензии; 3, 4, 5 – полимеризаторы;6, 7, 8 – подогреватели; 9 – холодильник; 10, 12 – сепараторы; 11 – концентратор раствора ПЭ; 13 – экструдер для выделения и грануляции ПЭ.

Суспензия катализатора в бензине, приготовленная в аппарате, поступает в сборник 2, из которого с помощью дозатора непрерывно подается в первый полимеризатор каскада полимеризаторов 3, 4 и 5. Одновременно в этот полимеризатор подаются этилен и бензин, предварительно нагретые в теплообменнике 6 до 120 °С. В полимеризаторе при температуре 140-145 °С и давлении 4 МПа в присутствии катализатора протекает процесс полимеризации этилена до 8%-ной концентрации ПЭ в бензине. Раствор ПЭ по обогреваемому трубопроводу, а также смесь этилена с бензином через теплообменник 7 подаются во второй полимеризатор, в котором при том же режиме процесс продолжается до концентрации ПЭ в растворе, равной 14%. Далее реакционная смесь поступает в третий полимеризатор, где процесс продолжается до концентрации ПЭ в растворе, равной 18-20%. Съем тепла реакции осуществляется за счет подачи этилена, обогреваемого в теплообменнике 8.

Все три полимеризатора имеют одинаковую конструкцию и представляют собой автоклавы объемом 16 м³, снабженные турбинными мешалками и рубашками для поддержания необходимой температуры.

Парогазовая смесь из полимеризатора поступает в конденсатор 9, охлаж­даемый низкотемпературным хладагентом., Охлажденная до 60 °С смесь по­ступает в сепаратор 10. Этилен и бензин после разделения и очистки возвра­щаются в цикл. Раствор ПЭ отделяется от катализатора фильтрованием и передается в концентратор 11, в котором за счет дросселирования раствора с 4 по 1 МПа в результате испарения бензина и растворенного этилена происходит концентрирование до 35% ПЭ. Смесь поступает в сепаратор-дегазатор 12, в котором концентрированный раствор ПЭ отделяется от этилена и паров бензина. После этого ПЭ поступает в экструдер 13, где за счет дальнейшего дросселирования раствора до атмосферного давления бензин закипает и выделяется, а ПЭ поступает в гранулирующую часть, режется на гранулы, охлаждается и упаковывается.

К достоинствам производства ПЭСрД на оксидно-металлических катализаторах относится меньшая токсичность и большая безопасность применяемых катализаторов по сравнению с металлоорганическими катализаторами, а также возможность их многократной регенерации.

К недостаткам способа относится необходимость проведения дополнительных операций, связанных с выделением и очисткой полимера, большим расходом растворителя и его регенерацией, что усложняет производственный процесс.

Свойства ПЭСрД

ПЭ представляет собой термопластичный полимер плотностью 910-970 кг/м³ и т. разм. 110-130 °С.

Выпускаемый в промышленности разными методами ПЭ различается по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности.

ПЭ высокой плотности (НД и СД)

Плотность, кг/м³ 950—970

Молекулярная масса 80000—800000

Степень кристалличности, % 75—90

В зависимости от свойств и назначения ПЭ выпускается различных марок, отличающихся плотностью, показателем текучести расплава, наличием или отсутствием стабилизаторов.

С повышением плотности ПЭ его температура плавления повышается.

ПЭ обладает высокой водостойкостью.

ПЭ обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

Плотность ПЭ существенно не влияет на его электрические свойства. Примеси, содержащиеся в ПЭВП, увеличивают диэлектрические потери. Однако небольшие диэлектрические потери позволяют применять его в качестве ценного диэлектрика в широком диапазоне частот и температур.

ПЭ не растворяется при комнатной температуре в органических растворителях. При температуре выше 70 °С он набухает и растворяется в хлорированных и ароматических углеводородах.

ПЭ стоек к действию концентрированных кислот, щелочей и водных растворов солей. Азотная кислота и др. сильные окислители разрушают ПЭ.