Синтетическое топливо и способ его получения. Получение полиэтилена из нефти


Технология производства полиэтилена различных видов

Промышленное производство полиэтиленаПервый опыт полимеризации этилена в конце XIX века получил выходец из России – учёный Густавсон, проведя этот процесс с катализатором AlBr3. На протяжении долгих лет полиэтилен производился в небольших объемах, но в 1938 году процесс промышленного производства освоили англичане. В то время метод полимеризации был ещё не совершенен.

1952 год совершил прорыв в процессе промышленного производства полиэтилена. Немецкий химик Циглер изобрёл эффективный вариант полимеризации этилена под действием металл-органических катализаторов. Впрочем, настоящая технология производства полиэтилена основана именно на данном методе.

Сырье

Исходным материалом для получения является этен – простейший представитель ряда алкенов. Простота данного способа производства сильно зависит от наличия этилового спирта, который используется как сырьё. Современные промышленные линии для получения полимера разрабатывают с учётом их работы на нефтяных и попутных газах – легкодоступных фракций нефти.

Такие газы выделяются при пиролизе или крекинге нефтепродуктов при очень высоких температурах и содержат в себе примеси h3, Ch5, C2H6 и другие газы. Попутный газ в свою очередь содержит такие компоненты как газы-парафины, поэтому при подвергании их термической обработке с высоким выходом получают этилен.

Молекула полиэтилена

Технология производства полиэтилена высокого давления

Процесс получения ПЭ идёт по радикальному механизму. При проведении применяют разного рода инициаторы для снижения активационного порога молекулы. В качестве примера таковых можно привести перекись водорода, органические перекиси, О2, нитрилы. Радикальный механизм, в общем, не имеет отличий от обычной полимеризации:

  • 1 стадия – инициирование;
  • 2 стадия – увеличение цепи;
  • 3 стадия – обрыв цепи.

Цепь инициируется посредством выделения свободных радикалов при термической обработке их источника. Этен реагирует с выделившимся радикалом, наделяется определённой Еакт, увеличивая тем самым число молекул мономера вокруг себя. В дальнейшем наблюдается нарастание цепи.

Оборудование для выпуска полиэтилена

Технология процесса

Существует два варианта процесса полимеризации – либо полиэтилен образуется в массе, либо в суспензии. Первый получил наибольшее распространение и представляет собой совокупность процессов.

Газ этилен, являющийся смесью, а не чистым веществом, вначале проходит путь фильтрации через тканевый фильтр, задерживающий механические примеси. Далее к очищенному этену подводят инициатор в баллоне, объём которого рассчитывается исходя из условий процесса. Поправка делается на наибольший выход полимера.

После, смесь транспортируют, фильтруют и подвергают сжатию в две стадии. На выходе из реактора получают практически чистый полиэтилен с примесью этилена, от которого избавляются дросселированием смеси в приёмнике под низким давлением.

Технология производства полиэтилена низкого давления

Источниками сырья для получения данного вида полиэтилена служат чистый, без примесей этилен и катализатор – триэтилат алюминия и тетрахлорид Ti. Заменой Al(C2H5)3 может послужить как хлорид диэтилалюминия, так и дихлорид этилата алюминия. Катализатор получается в 2 стадии.

Сырьевой полиэтилен в гранулах

Технология процесса

Для данного процесса получения ПЭ низкого давления характерна как периодичность, так и непрерывность. От выбора технологии зависит и схема процесса, каждая их которых различна по конструкции оборудования, объёму реакторов, методу очистки полиэтилена от примесей и др.

Самая распространённая схема получения полимера включает три непрерывных стадии: полимеризация сырья, очистка продукта от остатков катализатора и его высушивание. Аппараты для катализаторной подачи выделяют в мерники пятипроцентный раствор смешанного катализатора, после чего он поступает в бак, в котором смешивается с органическим растворителем до необходимой концентрации в 0.2%. Из бака готовая смесь катализатора отводится в реактор, где поддерживается при необходимом давлении.

Этилен подводится в реактор снизу, где впоследствии перемешиваясь с катализатором, образует рабочую смесь. Для производства полиэтилена при пониженном давлении характерно загрязнение продукта остатками катализаторной смеси, которые изменяют его окраску на коричневую. Очистка основного продукта производится нагреванием смеси, в результате чего происходит разрушение катализатора, дальнейшее отделение примесей и их прямая фильтрация от полиэтилена.

Увлажнённый продукт поступает на сушку в сушильные камеры бункера, где полностью очищается на кипящем слое азота (T = 373 K). Сухой порошок высыпается из бункера на пневмолинию, где отправляется на гранулирование. На эту же линию отправляется пыль с частицами полиэтилена, оставшаяся после очистки азота.

polimerinfo.com

Получение - полиэтилен - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Получение - полиэтилен

Cтраница 1

Получение полиэтилена по методу высокого давления в крупнотоннажных установках с перемешиванием весьма затруднительно и небезопасно без автоматизации производства. Существенным препятствием для интенсификации процесса является противоречие между необходимостью достижения больших скоростей реакций и способностями человека управлять ими. Это противоречие может разрешить автоматизация производства.  [1]

Получение полиэтилена на оксиднохромовом катализаторе проводят также в суспендированном слое.  [2]

Получение полиэтилена методом высокого давления пожаро - и взрывоопасно. Наибольшую опасность представляют сжатие этилена и его полимеризация в трубчатых реакторах.  [3]

Получение полиэтилена на окисных катализаторах экономичнее, чем его получение при низких давлениях в присутствии металлоорганических катализаторов, так как осуществляется на более простых и дешевых катализаторах, безопасных в работе.  [4]

Получение полиэтилена с большим молекулярным весом связано с полимеризацией этилена С2Н4 под высоким давлением ( 1500, 2500 кгс / см2) в присутствии кислорода ( до 0 05 %) или специального окислителя ( инициатора), действующих на процесс каталитически. Имеется несколько схем получения полиэтилена с большим молекулярным весом, отличающихся в основном устройством реактора. Одна из конструкций реактора ( рис. 55), работающего под давлением 2500 кгс / см2, рассматривается ниже.  [5]

Получение полиэтилена при средних давлениях имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами. К ним относятся доступность и нетоксичность катализаторов, возможность их многократного использования за счет регенерации, относительная простота регенерации растворителей, а также более высокие показатели некоторых свойств полимера по сравнению с полиэтиленом высокого давления.  [7]

Получение радиационно-полимеризованного полиэтилена отличается от получения полиэтилена высокого давления более низким давлением, а от получения полиэтилена низкого давления-отсутствием специальной очистки от примесей катализаторов. Стоимость очистки полимера от таких примесей при получении особо чистых полимеров с высокими диэлектрическими характеристиками весьма высока, и в 1 5 - 2 раза выше стоимости полиэтилена, полимеризованного радиационным методом.  [8]

Описано получение полиэтилена на окисных катализаторах, нанесенных на носитель.  [9]

Для получения полиэтилена хорошо очищенный этилен, выделенный из газов нефтепереработки, с небольшой добавкой кислорода в качестве инициатора полимеризации направляется в газгольдер и оттуда поступает в компрессоры. Здесь этилен сжимается до 1000 - 2000 атм и подается в реактор, где примерно при 200 происходит полимеризация. Непрореагировавший этилен возвращается в цикл, а полиэтилен после охлаждения измельчается и затем перерабатывается в различные изделия.  [10]

Возможно получение полиэтилена действием уизлУчения на исходное вещество, причем в зависимости от температурных и других условий может быть достигнута тоже различная степень полимеризации с образованием твердого, воскообразного или жидкого продуктов.  [11]

Для получения полиэтилена требуется чистый этилен, который при высоком давлении ( от 500 до 2000 am) превращается в высокополимерный продукт.  [12]

Для получения полиэтилена по этому способу газообразный этилен сжимается последовательно с помощью нескольких мощных компрессоров до требуемого давления и подается в реактор-автоклав или трубчатый реактор. Туда же поступает в небольшом количестве кислород, который служит инициатором полимеризации. Кислород реагирует с молекулой этилена с образованием неустойчивого соединения - свободного радикала, вызывающего начало роста цепи. Оптимальной температурой реакции является 180 - 200 С. С целью исключения возможности подъема температуры, вследствие экзотермичности реакции, реакторы снабжаются охлаждающими системами различных конструкций. Выход полиэтилена за один цикл полимеризации составляет 15 - 25 %, поэтому с целью максимального использования сырья непрореагировавший этилен после очистки и повторного сжатия вместе с соответствующей частью свежего этилена снова поступает на полимеризацию. Полиэтилен, освобожденный от не вступившего в реакцию этилена, выдавливается в расплавленном виде в формы, удобные для дальнейшей переработки.  [13]

Для получения полиэтилена по этому способу газообразный этилен сжимают последовательно с помощью нескольких мощных компрессоров до требуемого давления и подают в реактор-автоклав с перемешивающим устройством или трубчатый реактор. В качестве инициаторов реакции используют кислород или пероксиды. Непрореагировавший этилен после очистки и повторного сжатия вместе со свежим этиленом снова поступает на полимеризацию.  [14]

После получения полиэтилена и полипропилена проводят усреднение партий, введение стабилизирующих и других добавок, крашение, с тем чтобы выпускаемые марки соответствовали техническим требованиям. Эти операции в крупнотоннажных производствах осуществляются в специальных отделениях или цехах.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Производство полиэтилена

Полиэтилен занимает первое место в мировом производстве полимеров, синтезируемых методом полимеризации. Одним из методов производства является полимеризация этилена под высоким давлением. Этилен получают пиролизом предельных углеводородов в печах пиролиза с получением пирогаза.

Производством полиэтилена занимаются все крупные компании нефтехимической промышленности. Главным сырьем, из которого получают полиэтилен, является этилен. Производство осуществляется при низком, среднем и высоком давлениях. Как правило, он выпускается в гранулах, которые имеют диаметр от 2 до 5 миллиметров, иногда в виде порошка. На сегодняшний день известны четыре основных способа производства полиэтилена. В результате, получают:

  1. полиэтилен высокого давления (ПВД)
  2. полиэтилен низкого давления (ПНД)
  3. полиэтилен среднего давления (ПСД)
  4. линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД)

Полиэтилен высокого давления давления образуется при высоком давлении в результате полимеризации этилена, компримированного до высокого давления, в автоклаве или в трубчатом реакторе. Полимеризация в реакторе осуществляется по радикальному механизму под воздействием кислорода, органических пероксидов, ими являются лаурил, бензоил или их смесей. Этилен смешивают с инициатором, затем нагревают до 700°С и сжимают компрессором до 25 МПа. После этого он поступает в первую часть реактора, в которой его нагревают до 1 800°С, а потом во вторую часть реактора для осуществления полимеризации, которая происходит при температуре в пределах от 190 до 300°С и давлении от 130 до 250 МПа. Всего этилен находится в реакторе не более 100 секунд. Степень его превращения составляет 25%. Она зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляется тот этилен, который не прореагировал, после чего продукт охлаждают и упаковывают. ПВД производят в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул.

Производство полиэтилена низкого давления осуществляется по трем основным технологиям:

  • Полимеризация, происходящая в суспензии
  • Полимеризация, происходящая в растворе. Таким раствором служит гексан
  • Газофазная полимеризация

Наиболее распространенным способом считается полимеризация в растворе. Полимеризация в растворе осуществляется в температурном промежутке от 160 до 2 500°С и давлении от 3,4 до 5,3 МПа. Контакт с катализатором осуществляется примерно на протяжении 10-15 минут. Выделение полиэтилена из раствора производится удалением растворителя сначала в испарителе, а после этого в сепараторе и в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром. ПНД производится в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул, а иногда и в порошке.

Производство полиэтилена среднего давления осуществляется в результате полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен среднего давления получается при температуре примерно 150°С, под давлением не более 4 МПа, в присутствии катализатора. ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев. Продукт, полученный вышеописанным образом, отличается средневесовым молекулярным весом не более 400 тысяч, степенью кристалличности не более 90%.

Производство линейного полиэтилена высокого давления осуществляется при помощи химической модификации ПВД. Процесс происходит при температуре 150°С и примерно 3,0-4,0 МПа. Линейный полиэтилен низкой плотности по своей структуре напоминает полиэтилен высокой плотности, однако он отличается более длинными и многочисленными боковыми ответвлениями. Производство линейного полиэтилена выполняется двумя способами:

  • Газофазная полимеризация
  • Полимеризация в жидкой фазе – наиболее популярный в настоящее время способ. Она осуществляется в реакторе со сжиженным слоем. В реактор непрерывно подается этилен и отводится полимер с сохранением в реакторе постоянного уровня сжиженного слоя. Процесс происходит при температуре около 100°С, давлении от 0,689 до 2,068 МПа

Эффективность данного способа полимеризации в жидкой фазе ниже, чем у газофазного, однако для него характерны и свои плюсы, а именно: размер установки намного меньше, чем у оборудования для газофазной полимеризации, и гораздо ниже капиталовложения.

Практически аналогичным является способ в реакторе с устройством для перемешивания с применением циглеровских катализаторов. При этом образуется максимальный выход продукта. Не так давно для производства линейного полиэтилена стали использовать технологию, в результате которой применяются металлоценовые катализаторы. Такая технология дает возможность получить более высокую молекулярную массу полимера, благодаря чему возрастает прочность изделия. ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются друг от друга, как по своей структуре, так и по свойствам, соответственно, и используются они для решения различных задач. Кроме вышеперечисленных способов полимеризации этилена имеются и иные, только в промышленности они распространения не получили.

На сегодняшний день полимер выпускается двух основных марок ПВД и ПНД.

Существуют и другие виды полиэтилена, каждый из которых имеет свои свойства и сферу применения. В гранулированный полимер в процессе производства добавляются различные красители, позволяющие получить черный полиэтилен, красный или любого другого цвета.

Получение полиэтилена высокого давления происходит в автоклавах, трубчатых реакторах. Марок ПВД изготовленных в автоклаве, согласно ГОСТу, существует восемь. Из трубчатого реактора получают двадцать один тип полиэтилена высокого давления.

Для синтеза ПНД требуется соблюдение следующих условий:

  1. температурный режим – от 200 до 250°С
  2. катализатор – чистый кислород, пероксид (органический)
  3. давление от 150 до 300 МПа

Полимеризированная масса в первой фазе имеет жидкое состояние, после чего перемещается в сепаратор, далее в гранулятор, где происходит формовка гранул готового материала. Качества ПЭВД используются для производства упаковочных пленок, термопленок, многослойной упаковки. Также полиэтилен высокого давления применяется в автомобильной, химической, пищевой промышленностях. Из него делают качественные прочные трубы, используемые в жилом секторе.

Блок-схемаБлок-схема

Важнейшими задачами предприятий по производству полиэтилена являются модернизация оборудования, совершенствование технологии пиролиза, конверсии, повышение мощности производства. В этом направлении «ЛЕННИИХИММАШ» выполняет следующие виды работ:

  • разработка оборудования для оснащения печей пиролиза при их модернизации
  • обследование существующего состояния предприятия
  • анализ, технико-экономическое обоснование и выбор оптимального варианта реконструкции
  • модернизация оборудования
  • проектирование зданий и сооружений

Основное оборудование производства полиэтилена:

  • реакторный блок
  • компрессоры
  • блоки рецикла высокого и среднего давления (отделитель, сепаратор, теплообменник)
  • станция горячей воды с насосами
  • холодильная установка
  • насосы
  • емкости, в т.ч. с перемешивающим устройством

Предварительное обследование существующего состояния оборудования

Холодильники рецикла высокого давленияХолодильники рецикла высокого давления

Трубчатый реакторТрубчатый реактор

Отделитель низкого давления      Узел конфекционирования
Отделитель низкого давления V=12 м3 Узел конфекционирования

Опыт «ЛЕННИИХИММАШ»

В период активного строительства в СССР заводов по производству из пирогаза этилена и пропилена для последующей выработки полимерных материалов ЛЕННИИХИММАШ являлся основным разработчиком и поставщиком колонного и теплообменного оборудования низкотемпературных блоков для установок различной мощности от 45 до 300 тыс.т этилена в год (Э-45, ЭП-60, Э-100, Э-200, ЭП-300). В последующие годы для действующих производств выполнялись работы по их реконструкции с целью повышения производительности по перерабатываемому пирогазу, реализованы технические решения по стабилизации работы установок, снижению потерь целевых продуктов (повышение коэффициента извлечения), повышению качества продукции. При этом проводилось оснащение установок дополнительной аппаратурой, замена контактных устройств колонн, оптимизация технологической схемы. В низкотемпературных блоках этиленовых производств при разработке колонной аппаратуры использованы результаты проведенных ЛЕННИИХИММАШ научно-исследовательских работ, разработанные методики гидравлического расчета тарелок, результаты обследования блоков разработанного оборудования на этиленовых производствах. Для производства полиэтилена высокого давления для Новополоцкого, Сумгаитского, Томского комбинатов и производства в Германии ЛЕННИИХИММАШ было разработано специальное оборудование: поршневые этиленовые компрессора (бустер-компрессор, компрессора этилена высокого давления на оппозитной базе (I каскада – до давления 25 МПа и II каскада – до 230 МПа), реакторное оборудование, емкости. Это оборудование продолжает успешно эксплуатироваться и в настоящее время.

В 2010 году для производства ПЭВД на предприятии «Лукойл Нефтехим Бургас АД» (Болгария) разработано предложение по реконструкции технологических линий с целью увеличения мощности производства, совершенствования технологии, замены устаревшего оборудования, экономической целесообразности.

В состав действующего производства входят:

  • Установка производства ПЭВД с трубчатым реактором производительностью 50 тыс. т/год (процесс фирмы АТО - Франция)
  • Установка получения ПЭВД с автоклавным реактором (две технологические линии мощностью по15 тыс. т/год каждая, общей производительностью – 30 тыс. т/год) процесс фирмы ICI- Англия

Специалистами ЛЕННИИХИММАШ было проведено обследование, в процессе которого выявлены следующие резервы по основному и вспомогательному оборудованию:

По установке с трубчатым реактором резерв имеются резервы по производительности, что делает целесообразным не заменять установку в полном объеме. Возможна частичная модернизация с увеличением мощности основных технологических блоков:

  • реакторный блок без демонтажа реактора
  • блок компрессии с частичной заменой оборудования без изменения строительной части
  • блок рецикла низкого давления сохранится без крупных изменений
  • блок рецикла высокого давления требует значительной реконструкции

Предложено проектирование новой холодильной установки, которая значительно увеличит производительность, составлен перечень нового и модернизируемого оборудования блоков с основными техническими характеристиками.

реконструкция трубчатого реактораВариант реконструкция трубчатого реактора – переход на трехзонныйреактор во 2 и 3 вариантах реконструкции с введением жидкостногоинициирования

Схема работы холодильной установкиСхема работы холодильной установкиМодернизация компрессоровМодернизация компрессоров - Мульти компрессор бустер/первый каскадфирмы Burckhardt

Предложено три варианта реконструкции. В зависимости от объема реконструкции суммарная производительность двух производств может быть повышена с 80 тыс.т ПЭ в год до:

  • Вариант 1 – 90 тыс. т/год
  • Вариант 2 – 130 тыс.т/год
  • Вариант 3 – 128 тыс.т/год

В 2016 году в связи с реконструкцией цеха пиролиза и очистки газа завода этилена ПАО «Казаньоргсинтез» разработаны основные технические решения, а в 2017 году ведется техническое проектирование наружной установки « Четырехкамерная печь пиролиза этана П-810/815/820/825», в составе узла пиролиза этановой и пропановой фракции в трубчатых печах. Целью работы является привязка 4-х камерной печи, проектируемого и поставляемого компанией Technip, к существующим технологическим коммуникациям завода этилена ПАО «Казаньоргсинтез» и строительство вспомогательных объектов для обеспечения соответствия параметров, качественных и расходных показателей технологических потоков, необходимых для работы печного блока. Строительство новой 4-х камерной печи пиролиза и вспомогательных объектов предусматривается для обеспечения резервирования существующих печей пиролиза.

В состав проекта входит разработка узла нагрева и подготовки сырья и топливного газа, узла редуцирования пара, узла дозирования диметилдисульфида (ДМДС) – ингибитора коксообразования, система подготовки и насосная питательной воды, узел продувочных вод.

www.niihimmash.ru

Полиэтилен - Справочник химика 21

из "Химия диэлектриков"

Наиболее рентабельно получение этилена из нефтяных газов. Новые производства полиэтилена проектируются исключительно на базе нефтяного сырья, ресурсы которого непрерывно повышаются с ростом добычи нефти и развитием нефтеперерабатываю-щ,ей промышленности. [c.93] Современная технология нефтепереработки направлена в основном на максимальное получение бензинов. Поэтому после прямой отгонки бензиновых фракций остаточные продукты подвергаются термической обработке (крекингу) с целью получения дополнительных ресурсов бензина. Наряду с получением целевого продукта — бензина — образуются более легкие продукты расщепления — газообразные углеводороды непредельного характера. К наиболее легким углеводородам принадлежит интересующий нас этилен. Суммарное количество газов и содержание в них этилена зависит от условий термической обработки. При обычном термическом крекинге (400—450° С) количество крекинг-газа от взятого нефтепродукта составляет 7%, а при каталитическом — около 20%. Количество этилена от массы всех газов - 2%. Термическая обработка нефти, протекающая при значительно более высокой температуре (пиролиз, порядка 700 С), дает выход газов до 40%, этилена в них до 19—20%. [c.93] При пиролизе нефти, как и при крекинге, газы — побочные продукты, так как основное назначение процесса — получить специальные продукты, главным образом ароматические углеводороды. Чтобы увеличить ресурсы этилена, целесообразно проводить высокотемпературный пиролиз тяжелых нефтепродуктов, попутных газов, крекинг-газов. [c.93] Этилен из газовой смеси должен быть выделен по возможности наиболее чистым. Для этого газы охлаждают до минус 100 — минус 118° С и в жидком состоянии подвергают фракционной перегонке, используя разницу в температуре кипения этилена и других углеводородов. Этиленовая фракция содержит 97—98% этилена, а пропиленовая — 80% пропилена. Этилен для полимеризации должен быть свободен от примесей диеновых углеводородов, пропилена, предельных углеводородов (СН4, СгНб), кислорода и окислов. [c.94] Получение полиэтилена при высоком давлении. Этилен вследствие полной симметричности и неполярности молекул вступает в реакцию полимеризации с большим трудом. Чтобы заставить-молекулы этилена соединиться друг с другом, необходимо создать весьма жесткие условия, а именно давление до 1500 ат (в некоторых случаях до 3000 ат) и температуру порядка 200° С. На применении таких высоких давлений основан один из способов получения полиэтилена, который до 1954—1955 гг. был единственным. [c.94] Для получения полиэтилена по этому способу газообразный этилен сжимают последовательно с помощью нескольких мощных компрессоров до требуемого давления и подают в реактор-автоклав или трубчатый реактор. Туда же поступает в небольшом количестве кислород — инициатор полимеризации. Кислород, реагируя с молекулой этилена, образует свободный радикал, вызывающий начало роста цепи. Оптимальная температура реакции 180—200° С. Реакторы охлаждают, чтобы температура не поднималась выше 200° С. Выход полиэтилена за один цикл 15—25% Непрореагировавший этилен после очистки и повторного сжатия вместе со свежим этиленом снова подают на полимеризацию. Полиэтилен, освобожденный от невступившего в реакцию этилена, выдавливают в виде жгутов, которые после охлаждения в водяной ванне гранулируют. [c.94] Полиэтилен, получаемый при высоком давлении (полиэтилен высокого давления), выпускают двух марок молекулярный вес 18 000—25 000 и 26000—35 000. Кроме того, для кабельной промышленности выпускают специальный полиэтилен, представляющий собой композицию полиэтилена с полиизобутиленом. [c.94] Недостаток описанного способа получения полиэтилена — необходимость использовать сложное компрессорное хозяйство для создания весьма высоких давлений. Только сравнительно недавно найден путь активирования молекул этилена с помощью катализаторов, который открыл возможность получать полиэтилен при низком (1—6 ат) и среднем давлении (30—70 ат). [c.95] Полиэтилен низкого давления получают двумя методами периодическим и непрерывным. По второму методу, более производительному, этилен и катализатор, распределенный в низкоки-пящем бензине, подают в реактор непрерывно. Полимеризация протекает под давлением 3—4 ат при 80 С. Непрореагировавший этилен и бензин поступают на очистку, а продукт полимеризации — на переработку. Она заключается в отделении бензина с помощью центрифуги и. многократной промывке полимера в аппаратах при непрерывном перемешивании с помощью метилового или н-пропилового спирта. Полученный порошок полиэтилена сушат в вакуумных сушилках. [c.95] Полимеризацию можно регулировать, создавая нужное мольное соотношение алюминийалкила (или алкилалюминийхлори-да) и четыреххлористого титана. Если увеличить содержание первого компонента, молекулярный вес возрастет и при соотношении 2 1 достигнет 10 Оптимальное соотношение 1 1,2—1 1. Наряду с технологическими преимуществами в сравнении с получением полиэтилена под высоким давлением этот метод имеет недостатки огнеопасен, катализатор не регенерируется, необходимо тщательно очищать полимер от следов катализатора и регенерировать растворитель. [c.95] Технологические условия процесса зависят от характера применяемого окисла. Полимеризацию с помощью трехокиси хрома СгОз ведут под давлением 30—40 ат и при 160—175° С. Способ полимеризации на молибденовых катализаторах (МоОз), не отличаясь принципиально технологией и аппаратурным оформлением, требует применения более высокой температуры (200—275° С) и давления 70 ат. [c.96] Способ получения полиэтилена на окисных катализаторах в сравнении с получением при низком давлении, требующем ме-таллорганические катализаторы, более экономичен, так как осуществляется в присутствии простых и дещевых катализаторов, безопасных в обращении и позволяет более простым способом регенерировать растворитель. [c.96] Боковые ответвления очень сильно сказываются на степени кристалличности и на свойствах полимеров. Боковые метильные и этильные группы препятствуют образованию участков с упорядоченным расположением цепей (кристаллитов), поэтому чем меньше ответвлений, тем больше кристаллическая часть. Полиэтилен низкого давления, молекулы которого построены практически в виде линейных цепей, содержит 80—90% кристаллической фазы, а полиэтилен высокого давления — 55—65%. [c.97] ОТ способа получения полиэтилена и могут колебаться в ту и другую сторону в зависимости от молекулярного веса. [c.98] Полиэтилен высокого давления имеет плотность 0,92—0,93 г см и температуру плавления 105—110° С. Диэлектрические свойства характеризуются следующими данными диэлектрическая проницаемость 2,2—2,3, удельное объемное сопротивление порядка 10 ОМ см, удельное поверхностное сопротивление порядка 10 ом, тангенс угла диэлектрических потерь при 10 гц 0,0002—0,0004, электрическая прочность 45—60 кв1мм. [c.98] Водопоглощение за 30 суток 0,095%. Полиэтилен практически не изменяется при комнатной температуре под действием концентрированных кислот (серной, соляной) и щелочей. Предел прочности при растяжении полиэтилена высокого давления зависит от молекулярного веса и колеблется в пределах 120—160 кгс1см , относительное удлинение при разрыве 150—600%. Температура хрупкости —70° С. [c.98] Низкая температура хрупкости обусловлена наличием аморфной фазы, температура стеклования которой очень низка. Полиэтилен высокого давления имеет очень хорошие технологические свойства легко перерабатывается методом шприцевания и литья под давлением, а также легко поддается механической обработке путем резания, сверления, фрезерования и др. [c.98] Полиэтилен низкого давления отличается более высокой плотностью, находящейся в пределах 0,94—0,96 г1см . Поэтому для полиэтилена низкого давления часто применяют название полиэтилен высокой плотности отдельные сорта полиэтилена классифицируются по степени плотности. Этот полиэтилен выгодно отличается от полиэтилена высокого давления повышенной температурой плавления (120—125° С). Высокая температура плавления, так же как и повышенная плотность, обусловлены более высокой степенью кристалличности полимера. С этой же особенностью структуры связан более высокий предел прочности при растяжении 220—320 кгс/см . [c.98]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Синтетическое топливо и способ его получения

Изобретение относится к способу получения синтетического топлива, который заключается в том, что в теплоизолированный топливный бак загружают брикеты твердого полиэтилена, нагревают их в баке до температуры более 85°С и подают в бак углеводородное топливо (церезин, керосин, дизтопливо), чем обеспечивают интенсивное растворение полиэтилена до жидкой фазы, после чего прогревают раствор до температуры 110-130°С и в виде жидкого топлива подают в горелки котельной, поршневой или турбинной энергетической установки внутреннего сгорания. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность применения отходов полиэтилена в качестве топлива и упрощение технологического процесса его получения.

 

Изобретение относится к области производства топлива для котельных и малых, в том числе мобильных, энергетических установок, работающих на альтернативном топливе. В частности на бытовых и промышленных отходах полиэтилена в отличие от гранулированной древесины и торфяных брикетов.

В технической литературе даны физико-химические свойства полиэтилена (см. Политехнический словарь, изд. «Советская энциклопедия», М., 1976 г., стр.378), которые показывают, что применение полиэтилена в твердом виде в качестве топлива практически невозможно. Потому что нет способа подачи 15 объемов воздуха на один объем топлива для нормального горения полиэтилена в твердом и вязком состоянии.

Ближайшим техническим решением с предлагаемым изобретением является способ применения полиэтилена и органического сырья в качестве топлива (см. пат. РФ №2275416, кл. С10L 5/48), где изложен способ термохимической переработки органического сырья в топливные компоненты. Здесь производят предварительную загрузку сырья в реактор-топливный бак и затем вводят туда катализатор и осуществляют предварительный прогрев реактора введением газообразного теплоносителя.

Из топливного бака (реактора) подвергнутые термодиализу до газообразного состояния топливные компоненты попадают к горелкам котельной установки.

Такая сложная система фазового превращения синтетических материалов в топливо является очень сложной. Этот способ получения синтетического топлива кроме высокой стоимости не обеспечивает его стабильных параметров и универсальности применения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности применения отходов полиэтилена в качестве топлива и упрощение технологического процесса его получения.

Указанная техническая задача решается следующим образом.

1. Синтетическое топливо образовано из брикетов твердого полиэтилена, спрессованного из бытовых упаковочных пакетов, полиэтиленовой тары и промышленных отходов полиэтилена с добавлением к ним углеводородного топлива (керосина, дизтоплива).

2. В термоизолированный топливный бак загружают синтетическое топливо, брикеты твердого полиэтилена из промышленных и бытовых отходов, где твердый полиэтилен нагревают до температуры 85°С и подают в бак углеводородное топливо, например керосин, церезин, дизтопливо), чем обеспечивают интенсивное растворение полиэтилена до жидкой фазы, после чего перегревают раствор до 110-130°С и в виде жидкого топлива подают через фильтр в горелки котельной установки поршневые или турбинные энергетические установки.

Синтетическое топливо получено из бытовых отходов (упаковочных пакетов, полиэтиленовых емкостей и т.д.), спрессованных в брикеты.

Кроме того, для топливных брикетов можно использовать полиэтиленовую тару и промышленные отходы полиэтилена.

После загрузки брикетов полиэтилена в термоизолированный топливный бак, полиэтилен в баке нагревают до температуры свыше 85°С. Нагревание производят с помощью электрических ТЭНов, горячих выхлопных газов энергетических установок или посредством топливных горелок. При этом тепло подводят к внутреннему объему термоизоляционного бака.

После достижения твердым полиэтиленом в баке более 85°С в бак подают углеводородное топливо (церезин, керосин, дизтопливо) или другие углеводороды (бензин). Для предварительного растворения полиэтилена.

Как известно, полиэтилен, нагретый свыше 80°С, хорошо растворяется в углеводородах (см. Политехнический словарь, ст. «Полиэтилен», стр.378, М., 1976, изд. «Советская энциклопедия»).

Температура самовоспламенения дизтоплива, керосина, бензина находится в пределах 345-500°С. Поэтому нагрев полиэтилена в теплоизолированном баке ниже 200°С является пожаробезопасным, простым в техническом исполнении и технологически несложным.

Полиэтилен в твердом виде без применения катализаторов имеет температуру плавления в зависимости от способа получения 105-130°С.

Поэтому можно не использовать углеводороды для предварительного быстрого превращения твердого полиэтилена в жидкое топливо.

Загруженные в термоизолированный бак твердые брикеты полиэтилена можно нагреть до 140°С, и получится жидкое топливо.

Жидкий полиэтилен полностью сгорает без образования сажи и копоти. При его сгорании с коэффициентом избытка воздуха (α=1,1-1,2) полиэтилен сгорает полностью без образования СО, CO2 (окислов углерода) и окислов азота.

Затрачивание энергии на превращение твердого полиэтилена в жидкое топливо составляет всего 5-8% от полученной энергии при утилизации и использовании полиэтилена в качестве альтернативного топлива.

Перспективным углеводородом для предварительного растворения полиэтилена при температуре более 80°С является церезин. Как известно, церезин является промышленным отходом при добыче и переработке нефти. Церезин - твердый углеводород, температура плавления природного церезина 57-80°С (см. Политехнический словарь, ст. «Церезин», стр.553, М., 1976, изд. «Советская энциклопедия»).

При использовании церезина его брикеты загружают в термоизолированный бак совместно с полиэтиленом.

После полного превращения полиэтилена в баке под действием катализатора и высокой температуры в жидкое синтетическое топливо - жидкий полиэтилен из бака с помощью насоса через фильтр подают в горелки котельной установки. Процесс регулирования горения предлагаемого синтетического топлива является типичным для жидких топлив.

Такой способ получения жидкого топлива из твердых отходов полиэтилена не требует сложных пиролизных установок, которые имеют большую стоимость по сравнению с нагреванием полиэтилена в термоизолированном баке с предварительным раствором его углеводородами.

По сравнению с пиролизом - процессом термической переработки углеродосодержащих сырьевых ресурсов (твердых, жидких бытовых и промышленных отходов) путем высокотемпературного нагрева без доступа воздуха предложенное в изобретении синтетическое топливо и способ его получения имеют большую теплотворную и экономическую эффективность. А также простую технологию и конструкцию установки для его получения и реализации.

Способ получения синтетического топлива, включающий применение полиэтилена, органического сырья, включающий загрузку топлива в реактор - топливный бак и осуществляют предварительный прогрев бака, отличающийся тем, что в термоизолированный бак, где твердый полиэтилен нагревают до температуры более 85°С и подают в бак углеводородное топливо (например, керосин, дизтопливо, церезин), чем обеспечивают интенсивное растворение полиэтилена до жидкой фазы, после чего прогревают раствор до температуры 110-130°С и в виде жидкого топлива подают через фильтр в горелки котельной установки, поршневые или турбинные энергетические установки внутреннего сгорания.

www.findpatent.ru


Смотрите также