Производство полиэтилена

Полиэтилен (—СН2—СН2—)„ представляет собой карбоцепной полимер этилена. По способам получения различают полиэтилен низкого, высокого и среднего давления.

Полиэтилен низкого давления получают при давлении 0,1 — 0,6 МПа и температуре 60 — 80 °С.

Полиэтилен низкого давления имеет строго линейное строение, молекулярную массу до 70 000 и температуру плавления на 20 °С более высокую, чем полиэтилен высокого давления.

Полиэтилен среднего давления получают методом полимеризации при давлении 3 — 4 МПа и температуре 150 °С. Процесс ведут в растворе с использованием в качестве катализаторов оксидов металлов переменной валентности.

Полиэтилен высокого давления получают методом полимеризации этилена под давлением 100 — 300 МПа и при температуре 180 — 200 °С. Полимеризацию проводят в расплаве. В качестве инициаторов используют небольшие дозы кислорода или органических пероксидов.

Процесс полимеризации осуществляют в системе толстостенных наклонно расположенных труб внутренним диаметром 50 — 100 мм и длиной до 1 200 м. Полученная смесь расплавленного

полиэтилена и непрореагировавшего этилена поступает в сепаратор. После снижения давления газ отделяют от полимера и вновь направляют на полимеризацию. Степень превращения этилена в полиэтилен за один проход составляет 10 —12%. За счет многократной циркуляции газа достигают суммарной степени конверсии равной 95 — 97 %.

Изделия из полиэтилена высокого давления можно использовать при температурах до 70 °С.

представляет собой продукт по-

димеризации пропилена

Изотактической структурой полимера называют такую конфигурацию, при которой все группы СН3 находятся по одну сторону от плоскости цепи:

Полимер такого строения представляет наибольшую ценность. Его получают с молекулярной массой 80 000 — 200 000.

Структура полимера зависит от состава катализатора, который применяют при полимеризации. На практике используют катализатор Циглера—Натта. При мольном соотношении алюминиевого комплекса к хлориду титана А1(С2Н5)2С1: TiCl3 =2:1 проявляется максимальная активность катализатора.

Полимеризацию проводят при температуре 50—100 °С. В качестве растворителей применяют насыщенные углеводороды — гексан, гептан, бензин.

Приготовление катализаторного комплекса осуществляют в смесителе при взаимодействии 5%-го раствора А1(С2Н5)2С1 с порошкообразным TiCl3. Суспензию катализатора непрерывно подают в реакционную емкость. При температуре 70 °С и давлении 0,1 МПа процесс полимеризации длится 6 ч. Степень конверсии пропилена в полипропилен составляет 98 %. После завершения процесса реакционную смесь промывают изопропанолом или бутанолом для отделения катализатора.

Рис.

Отходы производства полипропилена. При производстве пропилена образуются следующие отходы: кислотные сливы со стадии приготовления катализатора. Они образуются в небольших объемах; щелочные сливы процессов полимеризации и рекуперации. Они содержат NaA102 и взвеси в концентрации 200 — 400 мг/л, а также органические загрязнители. Объем — от 100 до 300 л на 1 т полимера; жидкие отходы кондиционирования и гранулирования. Они содержат значительные (от 100 до 150 мг/л) количества поверхностно-активных агентов и диспергаторов.

Общая схема очистки жидких отходов процесса полимеризации пропилена изображена на рис. 10.3.

Жидкие отходы, насыщенные изопропанолом, отгоняются паром, а затем нейтрализуются подкислением. Образуется шлам, в который переходят гидроксиды титана и алюминия в количестве 0,5—1,0 г/л. После осветления уровень ХПК и БПК5 невысок, что позволяет проводить биологическую обработку на пленочных фильтрах за один этап.

В случае процессов кондиционирования после стадии окончательной промывки возрастает содержание растворенной фракции с БПК5. В этом случае необходимо проведение очистки с использованием активного ила. Продолжительность аэрации при этом возрастает.

При очистке щелочных сливов первоначально производят разделение. Затем легкие органические фракции отгоняют с паром. После этого воду нейтрализуют и направляют на биологическую очистку.

Производство полистирола. Характеристика отходов

получают полимеризацией не-

насыщенного углеводорода — стирола.

По масштабу производства полистирол занимает третье место после производства полиэтилена и поливинилхлорида. Его выпуск по России оценивают в 10 млн т в год.

Полистирол — термопластичный материал с высокими электроизоляционными свойствами. Его недостатком является невысокая механическая прочность и низкая теплопроводность. Эти показатели улучшают добавлением в полимер различных присадок, а также выбором метода проведения полимеризации.

В промышленности полистирол получают методами блочной полимеризации по непрерывному способу, суспензионной полимеризацией по периодическому способу и блочно-суспензионной полимеризацией.

На рис. 10.4 приведена схема получения полистирола методом блочной полимеризации стирола с неполной конверсией мономера.

Рис. 10.5. Схема обработки жидких отходов производства полистирола

Из емкости / стирол после подогрева в теплообменнике 2 поступает в каскад реакторов на полимеризацию. В первом реакторе температура поддерживается в пределах 110 — 120 °С и степень полимеризации составляет 30 %.

Во втором реакторе при температуре 125— 135 °С конверсия достигает 60 %. В третьем реакторе процесс завершается при температуре 140— 150 °С. Суммарная степень конверсии равна 80 — 85%.

При получении полистирола образуются сточные воды в количестве 4 — 5 м3 на 1 т полистирола. Они имеют сильно кислый характер (pH 0,7—1,0) и примерный состав, мг/л:

РО^-              20-50

неионные детергенты              8—12

анионные детергенты              30 — 40

взвеси              0,5 — 3

растворимая фракция с БПК5              40 — 60

На рис. 10.5 приведена общая схема обработки сточных вод производства полистирола. После предварительной декантации стоки нейтрализуют и направляют на стадию напорной флотации.

Процесс завершают стадией биологической очистки. Можно использовать как пленочный биофильтр, так и активный ил. В последнем случае удается достичь более полного выведения фосфора. В табл. 10.3 приведены показатели процесса очистки после стадий напорной флотации и биологической обработки.

Таблица 10.3. Показатели очистки сточных вод процесса получения

полистирола