Strona główna

I. wiadomości wstępne nie ma chyba działu gospodarki, w którym tworzywo sztuczne nie znajdowało by zastosowania


Pobieranie 235.87 Kb.
Strona2/4
Data17.06.2016
Rozmiar235.87 Kb.
1   2   3   4

3. Podział tworzyw sztucznych według zadań funkcjonalnych

Według zadań funkcjonalnych dzieli się tworzywa sztuczne na konstrukcyjne, powłokowe, adhezyjne i impregnacyjne. Tworzywa te są stosowane do następujących celów:

- tworzywa konstrukcyjne - do formowania przedmiotów o charakterze użytkowym

- tworzywa powłokowe - do produkcji farb i lakierów zwykłych i antykorozyjnych

- tworzywa adhezyjne - do wyrobów klejów i kitów

- tworzywa impregnacyjne - w postaci roztworów i emulsji - do nasycania tkanin, papieru, drewna itp. w celu podwyższenia ich wytrzymałości i odporności na działania wody lub innych szkodliwych czynników.



III. OTRZYMYWANIE TWORZYW SZTUCZNYCH
Związki wielocząsteczkowe stanowią podstawowy składnik tworzyw sztucznych powstających w wyniku wielokrotnej reakcji (polireakcji) związków prostych.

Istnieje zależność ustalająca związek między budową cząsteczek produktów wyjściowych i możliwością uzyskania z nich polimerów. Powstanie związku wielocząsteczkowego jest możliwe tylko w tym przypadku, jeżeli cząsteczki substratów posiadają zdolność do polireakcji. tzn. mają co najmniej dwa osirodki aktywne. Warunek ten spełnia obecność wiązania nienasyconego w cząsteczce wyjściowej albo występowanie dwóch ewentualnie wielu grup funkcyjnych podatnych do reakcji np: (OH, H). Innym typem ośrodka aktywnego są nietrwałe ugrupowania pierścieniowe np: pierścienie epoksydowe lub ruchliwe atomy wodoru.



Jeżeli produkt o jednej grupie funkcyjnej występuje w reakcji z produktem mu podobnym mogą powstawać tylko proste małocząsteczkowe związki. Inaczej przebiega reakcja, gdy produkty wyjściowe reagują ze sobą wielofunkcyjnie. W przypadku cząsteczek dwufunkcyjnych powstają makrocząsteczki o budowie limowej i teoretycznie reakcja może przebiegać aż do zaników substratów. Jeżeli reagują ze sobą cząsteczki o trzech lub więcej grupach funkcyjnych to w nowo powstałych makrocząsteczkach limowych pozostają swobodne grupy funkcyjne, co umożliwia reakcje między drobinami łańcuchowymi i daje w rezultacie polimer o budowie przestrzennej. Tworzywa sztuczne otrzymuje się przez zastosowanie następujących metod takich jak:

a) polimeryzacje

b) polikondensację

c) poliaddynacje

ad.a) Polimeryzacja
Przez polimeryzację rozumie się metodę syntezy tworzyw sztucznych , w której monomery łączą się w łańcuchy makrocząsteczek bez wydzielania produktów ubocznych . Produkt procesu nazywa się polimerem. Niezbędnym , lecz niewystarczającym warunkiem do polimeryzacji materiału są wielokrotne wiązania węgla. Tego rodzaju „nienasycone” materiały są podatniejsze na reakcje niż nasycone. Na przykład przemiana etylenu na polietylen.

H H


| |

C = C


| |

H H


Za pomocą czynnika zewnętrznego (np. ogrzania) monomery są pobudzone (aktywowane) tzn. wiązania podwójne są otwierane i pojawiają się wolne elektrony walencyjne.
H H

| |


- C - C - - rodnik etylenowy

| |


H H

Wiele rodników tworzy łańcuch


[Rys.1] - reakcja wzrostu
Proces jest egzotermiczny , może prowadzić do bardzo gwałtownej reakcji . Jest on prowadzony w obecności katalizatorów i sterowany (doprowadzanie ciepła) za pomocą regulacji temperatury.
Reakcja przerywająca proces łańcuchowy może nastąpić przy zużyciu substancji wyjściowej lub przez sparowanie uwolnionych elektronów walencyjnych na końcach łańcucha , które zostaną nasycone innymi grupami lub przez wędrówkę atomu wodoru jak przedstawiono dalej

[Rys.2] – Makrocząsteczka etylenu


W rzeczywistości atom wodoru nie wędruje wzdłuż jednego łańcucha , lecz zazwyczaj przechodzi do przypadkowo napotkanego końca innej makrocząteczki .

Jeżeli łączą się jednakowe monomery , to nazywa się to izopolimeryzacją lub krótko polimeryzacją . W przypadku , gdy w łańcuchy są powiązane różne monomery , rozłożone mniej lub bardziej równomiernie w łańcuchu , to nazywa się to kopolimeryzacją . W tym celu łączy się ze sobą przed polimeryzacją różne materiały.


Jako przykład służy wytworzenie kopolimeru z chlorku i octanu winylu.
Przy stosunku chlorku winylu 3:1 otrzymuje się kapolimer

H H

| |


C = C

| |


H Cl

H H

| |


C = C

| |


O H

| |


CO - CH3

[Rys.3]


Polimeryzację można przeprowadzić trzema metodami :


  1. Polimeryzacja w masie Podczas polimeryzacji w masie stopniowo przekształca się na stały polimeryzat substancja monomeru będąca w stanie ciekłym . Ze względu na złe przewodnictwo cieplne trudno jest utrzymać w całej objętości właściwą temperaturę procesu.




  1. Polimeryzacja w roztworze Podczas polimeryzacji w roztworze monomery rozpuszczane w cieczach układają się obok siebie tworząc makrocząsteczkę . W metodzie tej można łatwo utrzymać temperaturę . Uzyskuje się tylko niewielkie stopnie polimeryzacji na skutek przyspieszenia reakcji przerywającej proces łańcuchowy wywołanej wpływem rozpuszczalnika. Usuwanie rozpuszczalnika zwiększa ponadto koszt. Zastosowanie – lakiery.




  1. Polimeryzacja emulsyjna

Podczas polimeryzacji emulsyjnej , emulgowane w wodzie monomery (np.przy pomocy mydła) ulegają przemianie w obecności katalizatora. Otrzymuje się tą metodą sztuczny lateks (lateks – mleczko kauczukowe) , który zostaje osuszony i ma postać drobnoziarnistego prosalu. Metoda ta jest najtańszym i najczęściej stosowanym sposobem polimeryzacji.

ad.b) Polikondensacja


Przez polikondensację rozumie się połączenia wielu monomerów z makrocząsteczką z jednoczesnym wytworzeniem niskocząsteczkowych produktów ubocznych . Jest to najczęściej woda , rzadziej amoniak . Proces jest kontrolowany ilością doprowadzanego ciepła , katalizatorami i odprowadzaniem produktów ubocznych . Jako przykład służy jedno z możliwych połączeń ferolu z formaldehydem w żywicę ferolową , podczas ogrzewania w obecności katalizatora zachodzi reakcja
ferolu i formaldehydu w o – alkohol ferylowy

[Rys.4]


Powstająca grupa OH reaguje natychmiast z atomem U sąsiedniej cząsteczki tworząc H2O co uwalnia elektrony walencyjne , z pomocą których zostają związane pozostałe cząsteczki np.:

[Rys.5]


[Ryd.6]

ad.c) Poliaddycja


Podczas poliaddycji dwie różne składowe tworzą makrocząsteczkę bez wydzielania produktu ubocznego i bez wzajemnego nasycenia podwójnych wiązań węgla . Jako przykład służy reakcja między oliolem (alkohol z dwiema grupami OH) i dwuizocyjanianem (związek z dwiema grupami izocyjanianowymi – N = C = O). Dla lepszej orientacji rozpisano tylko grupy izocyjanianowe i OH . pozostałe części oznaczono przez R1 i R2.
[Rys.7]

[Rys.8]


Podwójne wiązanie atomów zostało otwarte. Do elektronu walencyjnego N dąży atom H grupy OH , podczas gdy uwolniony elektron walencyjny atomu O wiąże się z wolnym elektronem walencyjnym atomu C. Wynik nazywa się poliadduktem.

IV.SUROWCE DO WYTWARZANIA TWORZYW SZTUCZNYCH –

ŻYWICE SYNTETYCZNE
Żywice syntetyczne mogą być otrzymywane z produktów przerobu trzech rodzajów surowców :

1.Węgla kamiennego

2.Ropy naftowej

3.Gazu ziemnego

w mniejszym zakresie z surowców roślinnych.
ad.1)

Rysunek 1 ilustruje schematycznie ważniejsze rodzaje żywic syntetycznych otrzymywanych z produktów przerobu węgla kamiennego , takich jak : koks, gaz koksowniczy , smoła z węgla kamiennego i olej lekki.


Koks – z wapnem daje w piecach elektrycznych węglik wapnia (karbid) , który jest głównym źródłem otrzymywania acetylenu. Z acetylenu można wyprodukować aldehyd octowy , kwas octowy , szereg pochodnych winylowych oraz kauczuku syntetycznego . Acetylen znajduje również zastosowanie do produkcji butaolienu – surowca wyjściowego do otrzymywania kauczuków butaolienowych .Jest najtańszym surowcem do otrzymywania melaminy – produktu wyjściowego do syntezy wysokogatunkowych żywic. Gaz wodny uzyskiwany przez traktowanie rozżarzonego koksu parą wodną jest jednym ze źródeł otrzymywania metanolu i aldehydu mrówkowego (formaldehydu).
Gaz koksowniczy – jest źródłem otrzymywania takich produktów jak cyjanowodór , amoniak , benzen surowców do otrzymywania szeregu żywic syntetycznych.
Smoła węglowa – głównymi składnikami smoły z węgla kamiennego stosowanymi w syntezie żywic są : benzen , ferol , krezole , frakcje kumaronowe – indenowe i naftalen .

Z ferolu , krezoli , jak również z frakcji kumaronowo – indenowej , można bezpośrednio otrzymać żywice tego typu , jak ferolowo – aldehydowe , krezolowo – aldehydowe oraz kumaronowo – indenowe . Z naftalenu otrzymuje się jeden z najważniejszych związków wyjściowych do wyrobu żywic poliestrowych – bezwodnik ftalowy . Pozostałe składniki smoły i węgla kamiennego , jak karbazol , cyklopentaolien oraz dwucyklopentaolien , są stosowane do produkcji żywic w ograniczonych ilościach . Benzen służy jako surowiec do produkcji styrenu , który po spolimenyzowaniu tworzy poliestren. Z benzenu uzyskuje się również ferol.


ad.2)

Produkty przerobu ropy naftowej .



Ropa naftowa stanowi złożoną mieszaninę węglowodorów porafinowych . olefinowych , naftenowych i aromatycznych oraz nieznacznej ilości innych związków. Podstawowym surowcem do syntezy organicznej są niskowrzące parafiny , jak również olefiny wchodzące w skład gazowych produktów pirolizy , oraz krakowania ropy naftowej (rys.2).
Na podanym schemacie przedstawione są również podstawowe produkty otrzymywane z metanu . Acetylen dotychczas nie jest otrzymywany na dużą skalę z ropy naftowej , jakkolwiek potencjalne możliwości w tym zakresie są bardzo znaczne . Syntezy etylenu stały się jedną z szeroko rozwiniętych gałęzi przemysłu chemii organicznej wykorzystywanych w przemyśle tworzyw sztucznych. Szczególnie dużo różnych związków otrzymuje się z chlorohydryny , glikolu etylowego , dwuchloroetanu oraz tlenku etylenu. Wielkie znaczenie mają żywice polietylenowe , otrzymywane przez polimeryzację etylenu pod wysokim lub niskim ciśnieniem . Synteza chlorku etylu z etylenu stopniowo wypiera metodę otrzymywania tego związku z alkoholu etylowego. Chlorek etylu zużywany jest w wielkich ilościach do produkcji etylocelulozy stosowanej w przemyśle farb i lakierów.

Propylen jest surowcem wyjściowym do otrzymywania polipropylenu . Jednym z produktów przerobu propylenu jest alkohol izopropylowy , który jest wykorzystywany głównie jako rozpuszczalnik oraz jako surowiec wyjściowy do syntezy acetonu. Aceton jest z kolei surowcem do otrzymywania bezwodnika octowego oraz estrów kwasu metakrylowego i odpowiednich żywic. Z propylenu można uzyskać alkohol akilowy są wykorzystywane do syntezy przeźroczystych żywic akilowych spośród węglowodorów o czterech atomach węgla najważniejszy jest izobutylen , z którego otrzymuje się szereg związków . Przez polimeryzację izobutylenu otrzymuje się produkty ciekłe , stosowane jako oleje smarne , jak również polimery podobne do kauczuku , które są cennym materiałem antykorozyjnym.

W wyniku kapolimeryzacji izobutylenu z izopropenem lub butolienem powstaje kauczuk syntetyczny.

Z mieszaniny poliizobutylenu oraz polietylenu otrzymuje się produkty stosowane jako wysokogatunkowe powłoki izolacyjne .


ad.3)
Produkty przerobu gazu ziemnego .

Niezmiernie cennym surowcem dla syntezy żywic stał się gaz ziemny i jego składniki . W skład gazu ziemnego wchodzą liczne węglowodory szeregu parafinowego jak metan , etan , propan , butan , heksan , heptan , w ilościach odwrotnie proporcjonalnych do ciężaru cząsteczkowego węglowodorów. Zawartość poszczególnych składników waha się w szerokich granicach. Oprócz węglowodorów występują w gazach ziemnych wodów , azot , hel , tlen , dwutlenek węgla , siarkowodór , dwusiarczek węgla . Rozwiniany jest gaz ziemny suchy (kopalniany albo gazolinonowy) zawierający ponad 90 % metanu , Gaz mokry towarzyszy zazwyczaj ropie , przy czym zawartość w nim cięższych składników zależy od ciśnienia gazu w złożu. Wyższe ciśnienie sprzyja wykraplaniu się cięższych składników.


Gaz ziemny jest cennym surowcem chemicznym stosowanym poza produkcją sadzy (metodą tunelową lub termiczną) , jako wypełniacz do frabrykacji opon , czernideł , farb drukarskich , płyt gramofonowych i innych. Przez konwersję gazu suchego z parą wodną w wysokiej temperaturze przy użyciu katalizatora niklowego otrzymuje się mieszaninę tlenku węgla i wodoru , która stanowi gaz do syntez metanoli , wyższych alkoholi itp. Z gazu też można otrzymać wodór po uprzednim przeprowadzeniu konwersji tlenku węgla z parą wodną po katalizatorze żelaznym. Przy zużyciu miedzi jako katalizatora utlenia się metan do metanolu. Również na drodze katalistycznej można z metanu otrzymać acetylen i szereg innych produktów cennych dla syntezy żywic.

V. PRODUKCJA TWORZYW SZTUCZNYCH




  1. polichlorek winylu

  2. polietylen

ad.A) Produkcja polichlorku winylu




  1. Chemizm i przebieg produkcji chlorku winylu z etylenu.

Przed kilkunastu laty dominującą metodą produkcji chlorku winylu była synteza z acetylenu.

[Rys.9]


Obecnie za najbardziej ekonomiczną motedą uważa się jego syntezę z etylenu . Najpierw syntezę tę prowadzono metodą Shella . Polegała ona na chlorowaniu ciekłego etylenu w celu otrzymywania 1,2 – dwuchloroetanu (DCE) , który następnie ogrzewano dla spowodowania jego termicznego rozkładu (krakowanie).

[Rys.10]


[Rys.11]

Schemat ideowy produkcji chlorku winylu z etylenu

rys.3
W metodzie tej kłopotliwy jest powstający ubocznie chlorowodór. Rozwiązanie tego problemu przyniosło dopiero opracowanie technologii produkcji chlorku winylu z etylenu , w której wprowadzono dodatkowo proces katalitycznego oksychlorowania etylenu .

[Rys.12]


Tak więc w instalacji produkcyjnej kieruje się część etylenu do bezpośredniego chlorowania , a część do oksychlorowania . Chlorowodór z krakowania nie jest więc już kłopotliwym produktem ubocznym , a substratem oksychlorowania. Najczęściej do strumienia tego chlorowodoru dołącza się HCl z procesów chlorowania metanu lub innych węglowodorów wprowadzanych w celu produkcji rozpuszczalników chloroorganicznych. Wytwarzanie chlorku winylu z etylanu łączy się bowiem najczęściej z tą produkcją w sposób przedstawiony na rysunku VI.12. O ważności czterochlorku węgla jako surowca do produkcji freonów była mowa . Wiadomo również że podstawową trudnością w procesie chlorowania metanu jest konieczność zagospodarowania chlorowodoru . Właśnie z tego względu spotyka się często powiązanie produkcji CCl4 z produkcją chlorku winylu w ramach jednej wytwórni składającej się z instalacji realizujących procesy technologiczne uwidocznione na rys.VI.12. Łatwo zauważyć , że równoczesność takiej wytwórni polega przede wszystkim na pełnym wykorzystaniu produktów ubocznych oraz na racjonalnym obiegu półproduktów (DCE). Obok wspomnianego już „zamknięcia” bilansu chlorowodoru warto jeszcze zwrócić uwagę na wykorzystanie ciężkich frakcji chloroorganicznych (tworzących się ubocznie podczas chlorowania etylenu i krakowania DCE). Frakcje te stanowią surowiec do produkcji rozpuszczalników chloroorganicznych (TETRA , PER). Z rysunku VI.12. widać , że część DCE , która nie ulega krakowaniu oddziela się od chlorku winylu przez destylację i łączy ze strumieniem DCE z oksychlorowania . Ten surowy DCE kieruje się do instalacji oczyszczania . Do węzła tego dopływają również produkty bezpośredniego chlorowania etylenu . Oczyszczanie polega na wyodrębnieniu (przez destylację) czystego DCE , który poddaje się krakowaniu. Otrzymany chlorek winylu kieruje się do polimeryzacji .


  1. Polimeryzacja chlorku winylu (otrzymywanie PCV).

Polimeryzację chlorku winylu prowadzi się w emulsji . Otrzymany polimer ma następującą budowę :

[Rys.13]


Masa cząsteczkowa polimeru przekracza zwykle 100.000. Mniejszą masę cząsteczkową (np. 30.000) można uzyskać prowadząc polimeryzację w wysokiej temperaturze . Polimery takie stosuje się do produkcji lakierów.

Schemat procesu polimeryzacji chlorku winylu przedstawiono na rys. VI.13. W mieszalnikach 1a i 1b przygotowuje się eniulgatora i katalizatora (nadtlenodwusiarczan potasowy lub nadtlenki ) w odmineralizowanej wodzie . Otrzymaną emulsję dozuje się w sposób ciągły do autoklawu 2 , do którego wprowadza się jednocześnie ciekły chlorek winylu. Przebiegająca polimeryzacja jest reakcją egzotermiczną . Autoklaw jest chłodzony wodą (płaszcz) w celu utrzymania temp. 50-60 stopni C. Odbierane z dołu autoklawu mleczko zawiera ok.50 % suchej substancji (PCV) , którą należy wydzielić . Najpierw trzeba usunąć nieprzereagowany chlorek winylu. W tym celu mleczko kieruje się do kolumny rozprężenia 3. Mleczko spływa po półkach (lub po wypełnieniu) a gazowy chlorek winylu zasysa pompa próżniowa i tłoczy do instalacji oczyszczania CW.

Wydzielenie proszku PCW z mleczka gromadzącego się w zbiorniku (z mieszadłem) 4 następuje w suszarce rozpyłowej 5. Suszenie mleczka przebiega w strumieniu gorącego (150 stopni C) powietrza tłoczonego dmuchawą 6 przez podgrzewacz parowy 7.

Główną masętego powietrza wprowadza się bezpośrednio do górnej części suszarki . Reszta jest kierowana do specjalnych dysz , przez które rozbryzguje się mleczko do wnętrza komory suszącej. Otrzymany w wyniku suszenia proszek zatrzymuje się w filtrach rękawowych 8 , spod których powietrze transportuje go poprzez cyklony 9 do silosów gotowego produktu (surowego PCW).



  1. Schemat ideowy produkcji chlorku winylu z etylenu Rys.3

  2. Schemat produkcji polichlorku winylu Rys.4



  1. Rodzaje i zastosowanie tworzyw polichlorowinylowych.

Surowy PCV można dalej przerabiać , stosując jedną z trzech metod :

1.przeróbkę bez zmiękczaczy na PCW twardy

2.przeróbkę ze zmiękczaczem na PCW miękki

3.chlorowanie zawiesiny PCW i CCl4


Ad.1) Twardy PCW . Surowy PCW przerabia się w temp. 160 stopni C, w której ma on odpowiednią plastyczność . W temperaturze tej zaczynają się już jednak reakcje rozkładu polegające na odszczepieniu HCl.

Sygnalizuje to brunatnienie PCW . Obróbkę na gorąco prowadzi się więc w obecności stabilizatorów hamujących rozkład . Najczęściej używanymi stabilizatorami są metalorganiczne związki baru , kadmu i wapnia

Lub związki organiczne typu omin. W przemyśle stosuje się najczęściej walcowane proszki PCW zmieszanego ze stabilizatorami w walcach grzanych to temp.160 stopni C . Otrzymana z walców taśma jest poźniej poddawana dalszej przeróbce w zakładach przetwórstwa tworzyw.
Ad.2) Miękki PCW. Duża część surowego PCW przerabia się na tzw. PCW miękki. W tym celu miesza się proszek PCW ze zmiękczaczami. Najczęściej używanymi zmiękczaczami są ftolan dwubutylu i fosforan trójkrezylu . Zmiękczaczy dodaje się w ilości 20-40 % . Mieszanina proszku zmiękczacza , stabilizatora , ewentualnie barwnika tworzy pastę , którą przerabia się dalej różnymi metodami. Podgrzewanie pasty PCW gorącym powietrzem lub promieniami podczerwonymi powoduje rozpuszczanie się polichlorku w zmiękczaczu . Powstaje przezroczysta masa , która po oziębieniu zastyga w elastyczną substancję . Wyroby z PCW zmiękczonego znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle , budownictwie , oraz jako przedmioty używkowe . Do najważniejszych wyrobów otrzymywanych z PCW zmiękczonego należą : folie , taśmy transportowe , tkaniny powlekane , węże , profile , kable , buty , rękawiczki itp.
Ad.3) Chlorowany PCW. Proszek PCW zawiesza się w rospzuszczalnikach , będących chlorowcopochodnymi węglowodorów (chloroform , czterochloroetan ) . Przez zawiesinę przepuszcza się gazowy chlor. Część atomów wodoru w limowych cząsteczkach polichlorku winylu zostaje zastąpiona atomami chloru. Zawartość chloru w polimerze wzrasta do ok.60 %. Dzięki temu polimer staje się rozpuszczalny w wielu rozpuszczalnikach (np. w ketonach).

Chlorowany polichlorek winylu służy głównie do produkcji włókien sztucznych . Wykonuje się z niego płótna filtracyjne dla przemysłu chemicznego , sieci rybackie itp.


Ad.B) Produkcja polietylenu .
Polietylen otrzymywany przez polimeryzację etylenu można porównać do długołańcuchowego alkanu. Budowę cząsteczki polietylenu przedstawia ogólnie wzór (-CH2 - CH2 -)n. Zależnie od sposobu prowadzenia polimeryzacji powstające makrocząsteczki mają łańcuch prosty lub też łańcuch słabo albo mocno rozgałęziony. Własności fizyczne polietylenu zależą jednak głównie od jego masy cząsteczkowej. Stosując wyższe ciśnienie , otrzymuje się polietylen o większej masie cząsteczkowej. Aby otrzymać określony produkt wybiera się zatem nisko lub wysoko ciśnieniową metodę polimeryzacji etylenu.

Polietylen ma kilka cennych własności , dzięki którym znajduje on liczne zastosowania w technice i życiu codziennym. Wyroby z polietylenu zachowują swą elastyczność nawet w temp. –70 stopni C.

Są one odporne na działanie wody i pary wodnej , a w temperaturze do 60 stopni C nie ulegają zupełnie działaniu stężonych kwasów i zasad. Dzięki tym zaletom polietylen znalazł szerokie zastosowanie do wyrobu przedmiotów gospodarstwa domowego oraz w produkcji opakowań i w budowie aparatury i armatury chemicznej , Bardzo cenne są również dielektryczne własności polietylenu , dzięki którym używa się go w produkcji przewodów i kabli elektrycznych.


  1. Przebieg i parametr procesu polimeryzacji etylenu .

Polimeryzacja etylenu metodą wysokociśnieniową przebiega bez roszpuszczalnika. Proces prowadzi się w temp. 150 – 260 stopni C i pod ciśnieniem 150 – 200 MPa (1500 – 2000 at.). Inicjatorem reakcji są nadtlenki organiczne lub niewielkie ilości tlenu. Zawartość tlenu nie może przekraczać 0,05 % obj. gdyż większe ilości tlenu nie tylko wpływają ujemnie na budowę polimeru , ale mogą spowodować wybuch mieszaniny reakcyjnej. Etylen kierowany do polimeryzacji musi być bardzo czysty (99,8 – 99,9 % C2H4 ). Domieszki wodoru lub acetylenu wpływają bowiem bardzo niekorzystnie na jakość otrzymywanego polimeru. Na rysunku VI.11 przedstawiono schemat produkcji polietylenu metodą wysokociśnieniową . Do zbiornika kloszowego 1 wprowadza się mieszaninę etylenu świeżego i nieprzereagowanego etylenu powrotnego. Ze zbiornika tego zasila się instalację . Etylen sprężony jest w sprężarkach 2a , 2b i 2c kolejno do ciśnienia 1,2 , 25 i 180 MPa (12 , 250 , 1800 at). Pomiędzy tymi sprężarkami pracują ciśnieniowe zbiorniki butonowe 3a i 3b.

Sprężarka 2c wtłacza etylen do reaktora 4 , w którym przebiega polimeryzacja . Reaktor jest aparatem wytrzymującym bardzo wysokie ciśnienie . Ma on płaszcz grzejno – chłodzący i mieszadło

łopatkowe , które może obracać się z prędkością 18 tys. obr./min.

Tak szybkie obroty mieszadła są konieczne , aby dokładnie wymieszać roztwór inicjatora nadtlenkowego w oleju , który wtryskuje się ze zbiornika 5 za pomocą pompy zębatej 6 . W reaktorze utrzymuje się temp. 200-260 stopni C (para lub woda do płaszcza) , przy czym wyższa temperatura panuje w jego dolnej części . Wytwarzający się polietylen jest gęstą substancją o konsystencji modru. Puszcza się go przez zawór redukcyjny 12 (redukcja ciśnienia do 25 Mpa ~ 250 at) do zbiornika redukcyjnego 7. Zbiornik ten jest zwykle ogrzewany , gdyż należy utrzymać polietylen w stanie ciekłym , a zestalanie następuje już w temp. 130 stopni C . Ze zbiornika 7 odbiera się nieprzereagowany etylen , który przez filtr 9 zawraca się do obiegu.

1   2   3   4


©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość