Ответы на вопросы № 1-15 к экзамену по дисциплине "Оптимизация химико-технологических процессов" (Периодический метод синтеза новолачных феноло-формальдегидных смол. Непрерывный метод производства ПВС), страница 7

3. Технологическая схема получения ПЭВП суспензионным методом

1 – Смеситель; 2 – Реактор; 3 – Газоотделитель; 4 – Центрифуга; 5 – Сушилка; 6 – Приёмный бункер;

Стадии процесса: 1. Приготовление суспензии; 2. Полимеризация этилена; 3. Выделение и сушка ПЭ (в виде порошка)

Описание процесса: в смесителе (1) готовится суспензия катализатора (катализатор приготавливается отдельно) в растворителе (тяжёлые растворители: бензин, гексан, гептан; лёгкие: сжиженный пропан, бутан). В смеситель (1) также подаётся этилен (Эт) и водород – регулятор ММ. Эта смесь подаётся в реактор (2), где и идёт полимеризация (условия см. выше) в течение 3,5 – 6 – ти часов. Образующийся ПЭ не растворяется в используемом растворителе и образует суспензию. Т.о., ПЭ полимеризуется на частицах катализатора (наращивается на них), диаметр образующихся частиц достигает 350 мкм. По завершении полимеризации, суспензия подаётся в газоотделитель (3), где отделяется Эт, подаваемый затем реактор (2). Далее, суспензия подаётся в центрифугу (4) (или фильтр), где она разделяется на твёрдую и жидкую фазы. Отделённый растворитель подаётся на регенерацию, а ПЭ идёт в двухконтурную сушилку (5). 1-я часть сушилки – труба, 2-я – спиральный канал, где происходит сушка ПЭ в кипящем слое горячим азотом, подаваемым в нижнюю часть сушилки.

Высушенный ПЭ, содержащий менее 0,2% летучих подаётся в бункер (6). При отделении и сушке, диаметр частиц может увеличиваться в три раза (до 1000 – 1500 мкм), что позволяет достичь значительной насыпной плотности порошка ПЭ.

Достоинства метода: - практически не образуется низкомолекулярных фракций; из-за отсутствия низкомолекулярных фракций (восков), они не налипают на стенки реактора; высокая насыпная плотность полимера; ρ_насып= 400 ÷ 450 кг / м³, что облегчает транспортировку; метод позволяет легко регулировать ММ, ММР, Показатель Текучести Расплава, ρ(полимера); позволяет получать сверхвысокомолекулярный ПЭ с ММ > 10⁶; возможно получение сополимеров ПЭ

4. Технологическая схема получения ПП на катализаторах Ц-Н

3-го поколения

1 – Смеситель; 2 – Реактор; 3 – Отделитель ПП; 4 – Центрифуга; 5 – Теплообменники; 6 – Ап-парат отделения атактического ПП; 7 – Аппарат отгонки растворителя; 8 – Сушилка; 9 – Сборник тов-го ПП.

 Катализатор 3-го поколения, имеет большую производительность позволяет получать изотактического стереорегулярного ПП, позволяет контролировать ММР.

Стадии: 1. Приготовление суспензии катализатора; 2. Полимеризация; 3. Отделение атакти-ческого ПП; 4. Выделение ПП; 5. Сушка.

 Условия процесса: p = 1 – 3 МПа; T = 60 ÷ 80 ⁰C;

 Описание процесса: в смеситель (1) загружают растворитель (тяжёлые: гексан, этан; лёгкие: пропан-пропиленовая фракция). Далее, загружается тонкодисперсный катализатор и при работе мешалки, готовится его суспензия, в которой растворяют Пр. Смесь подаётся в реактор (2) (обычно, устанавливается два или три последовательных реактора), в котором происходит полимеризация Пр, который не растворяется в реакционной массе, а также образует суспензию. По окончании полимеризации, содержимое реактора (2) подаётся в отделитель (3), в котором сбрасывается давление, за счёт чего, происходит выделение не прореагировавшего Пр, который возвращается в цикл. Суспензия ПП из отделителя (3) поступает в центрифугу (4), где происходит разделение смеси на жидкую (растворитель) и твёрдую фазу (катализатор, ПП). Жидкая фаза из центрифуги (4) подаётся в теплообменник (5), где он охлаждается, поступает в аппарат (6) для отделения атактического ПП, который за счёт дополнительного охлаждения выделяется из раствора и оседает, а оставшийся растворитель идёт в аппарат отгонки (7) и возвращается в цикл. Атактический ПП, накапливающийся в сливном аппарате (6) сливают. Твёрдая фаза (набухший в растворителе ПП) из центрифуги (4) идёт в сушилку (8), сушильным агентом в которой служит горячий азот. Остатки растворителя в частицах ПП отделяются. Из сушилки (8) порошкообразный ПП идёт в сборник (9) и поступает на грануляцию или модификацию с последующей грануляцией. На современных катализаторах получают практически чистый кристаллический продукт, что позволяет обходиться без стадий отделения при переработке.