Techniczne metody otrzymywania

polimerów winylowych i polidienów:

POLIOLEFINY – Polietylen

i Polipropylen

(proces technologiczny)

POLIETYLEN

• LDPE

– polietylen o niskiej gęstości (915 –

935 kg/m

3

) miękki i elastyczny,

zastosowanie: folia opakowaniowa

• HDPE

– polietylen o wysokiej gęstości

(>940 kg/m

3

) sztywny i twardy,

zastosowanie: do produkcji rur, skrzyń i
cienkich folii

• LLDPE

– polietylen liniowy o niskiej

gęstości (<940 kg/m

3

) zastosowanie: do

opakowań i folii wielowarstwowej

Instalacje do produkcji

polietylenu

Instalacja wg. Licencji ICI (Imperial

Chemical Industries):

Parametry procesu:
• Ciśnienie: sprężanie etylenu dwustopniowo

od 1,1 do 135 MPa

• Temperatura: 180°C - 280°C
• Inicjator polimeryzacji: nadtlenki

organiczne w roztworze oleju parafinowego
CH3-O-O-CH3

Instalacje do produkcji

polietylenu

Instalacja wg. Licencji ATO
Parametry procesu:
• Ciśnienie: sprężanie etylenu

dwustopniowo od 1,1 do 250 MPa

• Temperatura: 305°C - 315°C
• Inicjator polimeryzacji: tlen

Instalacje do produkcji

polietylenu

Instalacja wg. Technologii Hostalen
Parametry procesu:
• Ciśnienie: >1 MPa
• Temperatura: >85°C
• Katalizator: metaloorganiczne

katalizatory Zieglera-Natty
(TiCl

3

·[AlCl(C

2

H

5

)

2

]

2

; (Cp)

2

TiCl

2

·AlCl

3

,

gdzie Cp – cyklopentadienyl

Schemat instalacji ICI

Dwustopnio

we

sprężanie

etylenu

Etylen o

ciśnieniu

1,1 MPa

Etylen

o

ciśnieni

u 135

MPa

280°C

REAKTOR

AUTOKLAWOWY

(zawartość

etylenu: 100 kg)

180°C

Nadtlenki organiczne w roztworze

oleju parafinowego

SEPARATOR

Mieszanina

poreakcyjna:

polietylen +

nieprzereagowa

ny etylen

SYSTEM

CHŁODNIC

WYTŁACZAR

KA

Ciekły
polietylen

Etylen
z
separator
a

Etylen po
ochłodzeniu

POLIMERYZACJ

A

WYTŁACZANIE

GRANULOWAN

IE

GRANULOWAN

IE

Wytłoczy
ny
polietyle
nu

ZBIORNIK

DZIENNY

Granulowa

ny

polietylen

powietrze

Pozostałoś

ci etylenu

Schemat instalacji ATO

Dwustopnio

we

sprężanie

etylenu

Etylen

o

ciśnieni

u 250

MPa

Zawór nr 2

315°C

REAKTOR

RUROWY

(zawartość

etylenu: 400 kg)

305°C

Zawór nr 1

tlen

SEPARATOR

Mieszanina

poreakcyjna:

polietylen +

nieprzereagowa

ny etylen

SYSTEM

CHŁODNIC

WYTŁACZAR

KA

Ciekły
polietylen

Etylen
z
separator
a

Etylen po
ochłodzeniu

POLIMERYZACJ

A

WYTŁACZANIE

GRANULOWAN

IE

GRANULOWAN

IE

Wytłoczy
ny
polietyle
nu

ZBIORNIK

DZIENNY

Granulowa

ny

polietylen

Etylen o

ciśnieniu

1,1 MPa

powietrze

Pozostałoś
ci etylenu

Schemat instalacji Hostalen

1-buten, wodór

Etylen + zawiesina
katalizatora Zieglera – Natty
w heksanie

Reaktor 1

T=>85°C

P=>1 Mpa

*Środowis

ko

heksanu

Reaktor 2

T=>85°C

P=>1MPa

*środowis

ko

heksanu

Reaktor 3

T=>85°C

P=>1MPa

*środowis

ko

heksanu

Multimodalne odmiany

polietylenu

POLIMERYZACJA

WIRÓWKA

ODŚRODKOW

A

heksan

Gorący

azot

Polietylen +

pozostałości

heksanu

heksan

Polietylen

(w formie

proszku

polimerowe

go)

1 etap:

Para

wodna

Pozostałości

katalizatora

ODDZIELENIE HEKSANU I

SUSZENIE POLIMERU

neutralizacja

destylacj

a

WYTŁACZARKA

DWUŚLIMAKOW

A

*stapianie

*homogenizowa

nie

*granulowanie

2 etap:

stabilizatory

+

modyfikator

y

POMOCNIC

ZE SEKCJE

PROCESOW

E

Multimodalne

odmiany

granulowanego

polietylenu

GRANULOWAN

IE

I

SKŁADOWANIE

POLIPROPYLEN

• PP ataktyczny

– o losowym rozmieszczeniu

grup metylowych; rzadko stosowany ze
względu na słabe właściwości mechaniczne

• PP izotaktyczny

– grupy metylowe znajdują

się po jednej stronie łańcucha polimeru;
stosowany do produkcji rur, opakowań, folii

• PP syndiotaktyczny

– o naprzemiennym

rozmieszczeniu grup metylowych; do
produkcji przedmiotów o złożonym
kształcie np. zabawek

Instalacje do produkcji

polipropylenu

• Instalacja wg. Technologii MITSUI:
Parametry procesu:
• Ciśnienie: >1 MPa
• Temperatura: >85°C
• Katalizatory: zawiesina katalizatora

Zieglera – Natty w heksanie

Instalacje do produkcji

polipropylenu

• Instalacja wg. Procesu SPHERIPOL:
Parametry procesu:
• Ciśnienie: 3 MPa
• Temperatura: 70°C
• Katalizatory: układ katalityczny:

składowa tytanowa, trietyloglin +
komponent silanowy

Schemat instalacji MITSUI

REAKTOR

ZBIORNIKOW

Y T=>85°C

P=>1MPa

*środowisko

heksanu

SUSZAR

KA

ODGAZOWA

NIE

ROZDZIELAC

Z

KOLUMN

A

MYJĄCA

ZBIORNIK

POMPA

WYSOKOCIŚ

NIE-NIOWA

WYPARKI

FILMOWE

*ODOLEJAN

IE

ZBIORNIK

POMPA

SUSZAR

KA

*HOMOGENI

Z-OWANIE

*WYTŁACZAN

IE

*GRANULACJ

A

propylen

wodó
r

Odgazowany

propylen

Nieprzereagowan

y propylen

Ciasto

polipropyleno

we

Proszek PP

Proszek PP +

0,3% heksanu

Granulowany

polipropylen

Heksan +

rozpuszczony

PPA

glin

Heksan +

rozpuszczony

PPA

Heksan +

rozpuszczony

PPA

heksan

PPA

REGENERAC

JA

Odolejon

y PPA

POMPA

PPA

handlowy

zawiesina

katalizatora Zieglera

– Natty

w heksanie

Schemat instalacji

SPHERIPOL

REAKTOR

PREPOLIMERYZAC

YJNY

Monomer:

propylen

Układ katalityczny:

składowa tytanowa,

trietyloglin +

komponent silanowy

Prepolimer

REAKTOR

PĘTLICOW

Y 1

T=70°C

P=3 MPa

*środowis

ko

ciekłego

monomer

u

REAKTOR

PĘTLICOW

Y 2

T=70°C

P=3 MPa

*środowis

ko

ciekłego

monomer

u

PREPOLIMERYZACJA

POLIMERYZACJA

*polipropylen

izotaktyczny

*kopolimery

statystyczne

(PP+>5% PE)

*usunięcie

monomeru

*deaktywa

cja

pozostałoś

ci

katalizator

a

Proszek

polimerowy

*suszenie

*granulacja

Proszek

polimerowy

Granulaty

polimerowe

REAKTOR

Heterofazowy

kopolimer PP

+ 5-12% PE

homopolime

r

KOPOLIMERYZACJA

OBRÓBKA KOŃCOWA

PODSUMOWANIE

Polietylen ICI

Polietylen ATO

Typ reaktora

autoklaw

Rurowy

Objętość reaktora

[m

3

]

0,25

1,35

Ciśnienie w reaktorze

[MPa]

140

245

Temperatura reakcji

[°C]

180-280

310-315

Maksymalna zdolność

produkcyjna

[ton/dobę]

130

330

Maksymalna zdolność

produkcyjna [tys.

Ton/rok]

43

110

PODSUMOWANIE

Polietylen Hostalen

Typ reaktora

kaskadowy

Objętość reaktora [m

3

]

250

Ciśnienie w reaktorze [MPa]

1

Temperatura reakcji [°C]

85

Maksymalna zdolność

produkcyjna [ton/dobę]

Maksymalna zdolność

produkcyjna [tys. Ton/rok]

PODSUMOWANIE

Polipropylen MITSUI

Polipropylen

SPHERIPOL

Typ reaktora

zbiornikowy

pętlicowy

Objętość reaktora

[m

3

]

Ciśnienie w reaktorze

[MPa]

1

3

Temperatura reakcji

[°C]

85

70

Maksymalna zdolność

produkcyjna [tys.

Ton/rok]

100

400

Bibliografia

• Edward Grzywa, Jacek Molenda –

„Technologia podstawowych
syntez organicznych” tom II, WNT

• BasellOrlen Polyolefins:

http://basellorlen.pl

• Najlepsze dostępne technologie –

Przemysł polimerów:

http://ippc.mos.gov.pl