Как производят полиэтилен высокого давления?

26/062017
Как производят полиэтилен высокого давления?

Полиэтилен высокого давления – широко распространенный синтетический термопласт, получаемый из исходного сырья этилена. Это бесцветный углеводородный газ, который является продуктом пиролиза на нефтеперерабатывающих предприятиях. В России свыше 64% этилена синтезируется на крупнотоннажных установках пиролиза, в которых в качестве сырья используются различные насыщенные углеводороды (этан, пропан, бутан). Далее полученный на установках пиролиза газ отправляется на синтез полиэтилена.

Основные этапы синтеза ПВД

Для синтеза применяют автоклавы или трубчатые реакторы, которые состоят из двух основных частей.

  • В первую часть реактора закачивают этилен, смешанный с инициатором. В качестве инициатора может выступать кислород, лаурил, бензоил или смеси этих веществ в различных пропорциях. С помощью компрессора создается давление порядка 25 МПа.
  • В первой части реактора происходит разогрев смеси этилена с инициатором до температуры около 1800 °С. Таким образом получается расплав. Именно в расплаве и проходит реакция полимеризации.
  • Полученный расплав подается во вторую часть реактора, где температура снижается, а давление, наоборот, увеличивается. Типичными условиями реакции полимеризации являются: давление 130–250 МПа при температуре 190–300 °С. 
  • Этилен находится во второй части реактора около 100 секунд, после чего порядка 20% вещества проходит реакцию полимеризации. Доля прореагировавшего этилена напрямую зависит от правильности подбора инициаторов. 
  • Далее материал очищается от этилена, который не прошел реакцию и охлаждается. Готовый, очищенный от посторонних примесей, жидкий полиэтилен, гранулируют. Полученные гранулы просушивают перед упаковкой. 
  • На выходе получается товарный гранулированный полиэтилен с молекулярным весом от 80 тыс. до 500 тыс. и степенью кристалличности до 60%.

Модификации и особые композиции ПВД

Описанный выше метод позволяет получить базовую марку ПВД, с исходными свойствами данного полимера. Однако современная химическая промышленность пошла далеко вперед, и изготавливает десятки различных марок ПВД, у которых за счет внесения дополнительных компонентов и изменения параметров прохождения реакции может достигаться изменение:

  • Визуальных свойств (самый простой пример – окрашивание, однако применяются и технологии, позволяющие повысить прозрачность материала). 
  • Механических свойств (прочность, эластичность, ударная вязкость, текучесть расплава).
  • Долговечности (устойчивость к фотоокислительному и термоокислительному старению). 

Поэтому современное производство ПВД полностью зависит от того, какую марку необходимо получить на выходе.