La polimerización de etileno a alta presión requiere iniciadores de radicales libres. ¿Por qué?

El polietileno de baja densidad fue descubierto por Imperial Chemical Industries (ICI) en 1933. Cuando se polimerizó el etileno a 200 MPa y 170 °C, apareció una pequeña cantidad de polietileno ceroso blanco en la pared del reactor. En 1939, la empresa británica ICI construyó la primera planta industrial de polietileno de baja densidad del mundo con una producción anual de 100 toneladas, desarrollando así el proceso de producción de este producto. El polietileno de alta presión es uno de los plásticos de uso general con gran producción, bajo precio y amplia aplicación en el mundo.

Principio de reacción de 1

La polimerización de etileno en un proceso de alta presión pertenece a la polimerización por radicales libres. El proceso de reacción incluye el inicio de la cadena, el crecimiento de la cadena, la terminación de la cadena y la transferencia de la cadena. La producción industrial de polietileno de baja densidad generalmente utiliza polimerización en masa en fase gaseosa a alta presión, que es el método más importante para producir polietileno de baja densidad, por lo que históricamente el polietileno de baja densidad también se denomina polietileno de alta presión. Utiliza etileno con una pureza de 99,95 como materia prima, utiliza trazas de oxígeno, compuestos azoicos y peróxidos orgánicos o inorgánicos como iniciadores y realiza una polimerización de radicales libres a alta presión en fase gaseosa. La presión de polimerización es de 100 ~ 350 MPa y la temperatura de polimerización es de 150 ~ 30 ℃. Debido a su alta temperatura de reacción y fácil transferencia de cadena, el producto es una macromolécula curva con muchas ramificaciones. El grado de polimerización se ve afectado principalmente por la presión de reacción, la temperatura de reacción, la dosis de iniciador, el regulador del peso molecular y otros factores.

2 Condiciones de reacción

1) Temperatura. La temperatura de polimerización del etileno a alta presión varía según el iniciador. Cuando se inicia con oxígeno, la temperatura de polimerización debe ser superior a 230 °C. Cuando se inicia con peróxido orgánico, la temperatura de polimerización se puede reducir a aproximadamente 65438 ± 050 °C. La velocidad de transferencia de cadena acelerada conducirá a un aumento en las ramas largas y cortas de las macromoléculas de polietileno, reduciendo así la cristalinidad y densidad del producto. Por lo tanto, la temperatura de polimerización generalmente se controla dentro del rango de 130 ~ 280°C. 2) Presión de reacción. El aumento de presión es beneficioso para la reacción de crecimiento de la cadena, pero tiene poco efecto sobre la reacción de terminación de la cadena. Porque el etileno se comprime en una fase estanca a los gases a alta presión. Por lo tanto, la presión de polimerización general está en el rango de 100 ~ 350 MPa. 3) Iniciador. La polimerización de etileno a alta presión requiere la adición de un iniciador de radicales libres, que en la industria suele denominarse catalizador. Los iniciadores utilizados son principalmente oxígeno y peróxido. En los inicios de la producción industrial, el oxígeno se utilizaba principalmente como iniciador. En la actualidad, además de los reactores tubulares, también se puede utilizar oxígeno como iniciador y todos los reactores de tanque se han cambiado a iniciadores de peróxido.

3 Proceso

El proceso de producción de polimerización a alta presión de etileno se puede utilizar tanto en reactores de polimerización en caldera como en reactores de polimerización tubulares. El etileno de materia prima fresca de 3,0 ~ 3,3 MPa procedente del taller de refinación de etileno y el etileno reciclado del separador de baja presión se comprimen una vez a aproximadamente 25 MPa, se mezclan con el etileno reciclado del separador de alta presión y luego ingresan al compresor secundario. La presión máxima del compresor de dos etapas varía según los requisitos del equipo de polimerización. La presión máxima requerida para los reactores tubulares es de 300 MPa o más, y la presión máxima requerida para los reactores de caldera es de 250 MPa. El etileno que alcanza la presión de reacción después de la compresión secundaria se enfría y luego ingresa al reactor de polimerización.

Existen dos tipos diferentes de reactores de polimerización en la industria; los reactores de caldera y los reactores tubulares. El iniciador se bombea al puerto de alimentación de etileno mediante una bomba de alta presión o se inyecta directamente en el equipo de polimerización. Una vez que el material de reacción se enfría adecuadamente, se coloca en un separador de alta presión y la presión se reduce a 25 MPa. El etileno sin reaccionar se separa del polietileno, se enfría para eliminar los oligómeros cerosos y se devuelve al puerto de succión del compresor secundario después de la presurización para su reciclaje. El polietileno ingresa al separador de baja presión y la presión cae por debajo de 0,1 MPa para separar aún más el etileno restante. El etileno se recicla. La resina de polietileno se mezcla con antioxidantes y otros aditivos en un separador de baja presión y luego se extruye y granula para obtener polietileno columnar. El polietileno columnar se envía al vibrador de deshidratación mediante el flujo de agua y luego ingresa al secador centrífugo para eliminar la superficie. accesorio después de que la mayor parte del agua se haya separado de la humedad, y luego retire las partículas no calificadas a través de un tamiz vibratorio, y luego transporte el producto terminado a un dispositivo dosificador para medir el flujo de aire, mezcle para formar un producto terminado primario y luego extruya y granule nuevamente. y secado centrífugo para obtener un producto acabado secundario. El segundo producto terminado se empaqueta y envía a la fábrica como polietileno comercial.