Курсовая работа: Переробка поліетилену
Для регулювання показника текучості розплаву і молекулярної маси полімера в реакційну суміш вводять водень, прості ефіри та ін [2].
Поліетилен випускають без добавок – базові марки й у вигляді композицій на їхній основі з стабілізаторами й іншими добавками в пофарбованому й незабарвленому вигляді [2].
Базову марку вибирають відповідно до «Переліку базових марок і рецептур добавок, допущених до контакту з харчовими продуктами, виготовлення пляшок, для постачання і для використання в медицині».
Поліетилен повинен випускатися у вигляді гранул з однаковою геометричною формою в межах однієї партії, розмір їх повинен бути 2 – 5 мм. Для базових марок композицій поліетилену допускаються гранули поліетилену більшого розміру, масова частка яких не повинна перевищувати 0,5, а для поліетилену, призначеного для виготовлення плівок спеціального призначення – 0,25%. Для поліетилену 2-го сорту допускаються сірі й окислені гранули, масова частка яких не більше 0,1%. У пофарбованому і незабарвленому поліетилені не допускаються гранули іншого кольору, крім поліетилену 2-го сорту, у якому масова частка гранул іншогокольору не повинна перевищувати 0,04%.
За електричними показниками композиції поліетилену повинні відповідати вимогам ГОСТу.
По технологічній пробі на зовнішній вигляд поліетилен повинен відповідати вимогам, при цьому сорт плівкових марок визначають показниками якості і виду технологічної проби.
У випадку невідповідності поліетилену виду технологічної проби на зовнішній вигляд плівки він може бути використаний для інших призначень, при цьому сорт визначають показниками якості.
Позначення базових марок поліетилену складається з назви «Поліетилен», восьми цифр, сорту і позначення ГОСТу. Перша цифра – 1, вказує на те, що процесс полімеризації поліетилену протікає при високому тиску в трубчастих реакторах з пристроями, що перемішують, із застосуванням ініціаторів радикального типу. Дві наступні цифри позначають порядковий номер базової марки. Четверта цифра вказує на ступінь гомогенізації поліетилену: 0 – без гомогенізації в розплаві; 1 – гомогенізований у розплаві. П'ята цифра умовно позначає группу щільності поліетилену. Останні три цифри вказують десятикратне значення показника текучості розплаву [3].
2. Характеристика сировини та готової продукції
На ділянці будуть використовувати поліетилен високої та низької густини.
Поліетилен низької густини [CH2 – CH2] n представляє собою карбоцепний полімер оліфатичного неграничного вуглеводня олефінового ряду – стилята. Сировиною для отримання поліетилену є етилен, який при нормальних умовах є газом. Етилен отримують термічним розкладанням вуглеводнів та піролізом нафтової сировини.
В промисловості поліетилен високого тиску отримують радикальною полімеризацією етилену при 240 – 280˚С і тиску 115 – 300 МПа.
Для отримання поліетилену з достатньою високою молекулярною масою і густиною полімеризацію проводять при високому тиску, а для забезпечення високих швидкостей процесу при максимально високій температурі.
У промисловості для виробництва поліетилену високого тиску використовуються в основному два типи установок, які розрізняються конструкцією реактора для полімеризації поліетилену. Реактори представляють собою або трубчасті апарати, працюючі за принципом ідеального витискування, або вертикальні циліндричні апарати з перемішуючим пристроєм – автоклави з мішалкою, працюючи за принципом ідеального змішування.
Процеси полімеризації в трубчастому реакторі і автоклаві розрізняються температурним режимом і часом перебування реакційної маси в апараті.
Виробництво поліетилену високого тпску в трубчастому реакторі.
Промислові трубчасті реактори – полімеризатори складаються з послідовно з'єднаних теплообмінників типу «труба в трубі».
Технологічний процес виробництва поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі складається з стадій змішування етилену з поворотним газом та киснем, двостадійного тиснення газу, полімеризації етилену, поступаю чого в рецикл і грануляції продукту [3].
Для зафарбування, стабілізації і наповнення поліетилену високого тиску
поступає на стадію конфекціонування.
При отриманні поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі використання кисню у якості ініціатору забезпечує прийнятну в даному процесі швидкість реакції при температурах реакційної суміші 180 – 200˚С.
Варіюючи параметри процесу, отримують широкий асортимент продуктів з густиною 916 – 935 кг/м³ та ПТР від 3 до 20 г./10 хв.
Виробництво поліетилену високого тиску в автоклаві з мішалкою.
Промислові реактори – автоклави представляють собою вертикальні товстостінні апарати безперервної дії з гвинтовою мішалкою, яка проходе за усією висотою апарата, із зовнішньою охолоджуючою сорочкою.
Технологічний процес виробництва поліетилену високого тиску в автоклаві з мішалкою аналогічний виробництву поліетилену високого тиску в трубчастому реакторі. Ініціатором полімеризації служить перекис ди-третбутила або перекис паурила, які вводяться у вигляді 4%-вого розчину в очищених парафінових маслах. Глибина перетворення мономеру визначається різницею температур на виході і вході в реактор. Максимальна температура процесу може досягати 250˚С, відповідно максимальна конверсія 15%.
Перевагою трубчастого реактору є те, що отримується поліетилен з широким молекулярно-масовим розподіленням, що важливо при виробництві плівки, також те, що можливо застосувати дешевий кисень, як ініціатор.
При виробництві деяких марок поліетилену з підвищеною механічною міцністю процес полімеризації поліетилену проводять у присутності двох різноманітних ініціаторів, які вводять окремо у різні зони реактора. Так для виробництва плівки розроблена нова марка поліетилену, яка отримується з метало ціновими каталізаторами.
При виготовленні плівки до первинної сировини додають вторинний поліетилен, який представляє собою продукт подрібнення або гранулювання некондеційних виробів, обрізів плівки.
На проектованій ділянці будуть використовувати поліетилен наступних марок: