TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYETHYLENE(PE)

Polyetylen (PE) là một sản phẩm của quá trình trùng hợp. Đối với một vật liệu linh hoạt như vậy, nó có một cấu trúc rất đơn giản, đơn giản nhất của tất cả các polyme thương mại. Một phân tử polyethylene chỉ là một chuỗi dài của các nguyên tử carbon, với hai nguyên tử hydro gắn liền với mỗi nguyên tử cacbon.

CÔNG NGHỆ HÓA DẦU

-TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

POLYETHYLENE(PE)

GVHD: TH.S NGUYỄN THỊ LINH.

NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM I.

CÁC KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, ỨNG DỤNG.

LÝ THUYẾT CƠ SỞ.

CÔNG NGHỆ TẠI ÁP SUẤT THẤP

CÔNG NGHỆ TẠI ÁP SUẤT CAO.

NHỮNG KẾT LUẬN VÀ SO SÁNH.

TỔNG QUAN

CÁC KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, ỨNG

DỤNG

Các khái niệm

• Polyetylene(PE) : một sản phẩm của quá trình trùng hợp.

Các khái niệm Trong một vài điều kiện khác nhau, cấu trúc của PE sẽ phức tạp.

Phân loại

PE tỷ trọng rất thấp (VLDPE) 0,880 - 0,915 g/cm³

PE khối lượng phân tử thấp (LDPE) 0,910 - 0,925 g/cm³

PE mạch thẳng, khối lượng phân tử thấp (LLDPE) 0,915 - 0,925 g/cm³

PE khối lượng phân tử trung bình (MDPE) 0,926 - 0,940 g/cm³

PE khối lượng phân tử siêu cao (UHMWPE) 0,935 - 0,930 g/cm³

PEX hay XLPE(thêm các peoxít hữu cơ vào PE trong quá trình gia công) ………

Các ứng dụng của PE

• UHMWPE được ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực do có cơ tính rất tốt.

Các ứng dụng của PE

• HDPE: độ phân nhánh thấp, độ kết tinh cao và độ bền kéo cao,ứng dụng nhiều trong lĩnh vực đóng gói

Các ứng dụng của PE

• LLDPE: bền kéo, tính va đập, kháng đâm xuyên, ứng suất nứt cao hơn LDPE

• LDPE: bền kéo thấp, độ bền va đập cao, tổng hợp bằng phương pháp khơi mào gốc tự do

LÝ THUYẾT CƠ SỞ

Nguyên liệu trùng hợp

• Tính chất của C2H4:

+ to nc = -169oC

+ to s = -103,8oC

+ Khối lượng riêng ở to sôi: d(ts) = 0,57 g/cm3

• Etylen dùng để sản xuất yêu cầu :

C2H4 ≥ 98%

C2H6 ≤ 1 ÷2%

N2 ≤ 0,5 ÷ 1%

C2H2 ≤ 0,1 ÷ 0,3%

Trùng hợp gốc

nCH2=CH2 + CH2=CH2 + mCH2=CH2

=> -(CH2-CH2-)nCH-(CH2 -CH2-)m

│ CH3

• tắt mạch: R•+ R•R

R•+ R-CH2-CH2•R-CH2-CH2-R

•

Trùng hợp ion

Môi trường áp suất cao

• P=1500 ÷ 2500 atm; nhiệt độ cao (180 ÷ 200oC)

• Yếu tố ảnh hưởng: lượng O2 ; nhiệt độ, áp suất

Môi trường áp suất cao

Áp suất trung bình

Áp suất thấp

• Áp suất phản ứng: 3-4 atm; nhiệt độ phản ứng 75-80 oC.

• Dung môi sử dụng có thể hoà tan hoặc không hoà tan polymer: metylic, xiclohecxan, hecxan, heptan, benzen,

n-• Xúc tác được sử dụng rộng rãi để trùng hợp etylen là Xigle-Naptha (TiCl4+Al(C2H5)3)

• hiệu suất ≥ 92 ÷ 95%

CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Các công nghệ trên thế giới.

High Pressure

(áp suất cao) Autoclave( nồi hấp)

Tubular( thiết bị dạng ống)

Low Pressure (áp suất thấp) Slurry phase( pha bùn) Gas phase( pha khí) Solution phase( pha lỏng)

Công nghệ cao áp

SƠ LƯỢC CÔNG NGHỆ:

sản phẩm chủ yếu là LDPE, có sử dụng các gốc tụ do để khơi mào

2 dạng bình phản ứng: dạng ống công suất 130-350 nghìn tấn/năm và dạng nồi hấp có khuấy, công suất khoảng 100 nghìn tấn/năm

 polyme có tỷ trọng 0,912-0,935

Công nghệ cao áp

sơ đồ khối của quá trình

Giống nhau Khác nhau

Dạng autoclave Dạng ống

Đều qua các quy trình sản xuất giống nhau: các máy

nén sơ cấp, thứ cấp, dùng peoxit khơi mào, thiết bị

tách cao áp, thấp áp…

 Dạng nồi chưng

 Công suất nhỏ hơn

 Áp suất làm việc dưới 2000bar

 Việc đưa Peoxit vào dễ hơn

 Thời gian lưu ngắn hơn.

 Bình p.ư rất nhiều ống

 Công suất lớn hơn

 Áp suất khoảng 3000bar

 Dạng ống nằm ngang nên đưa peoxit vào khó hơn

 Thời gian lưu dài hơn.

Công nghệ áp suât thấp

SƠ LƯỢC CÔNG NGHỆ:

Giới thiệu 2 công nghệ trên thế giới: Slurry phase( pha bùn) và Gas phase( pha khí).

Đây là công nghệ sản xuất HDPE và MDPE (PE tỷ trọng trung)

Xúc tác: oxit crom , Xigle-Naptha TiCl4+Al(C2H5)3); tâm kim loại (C5H5)2M

Có đưa thêm dung môi: rượu metylic, xiclohecxan, xăng tinh khiết…

Công nghệ áp suât thấp

CÔNG NGHỆ SLURRY PHASE( PHA BÙN)

• Nhiệt độ phản ứng trong khoảng 70 đến 110°C (160 đến 230°F)

• Áp suất 5 đến 40 bar (73 to 584 psi)

• Comonomer thường là hexane-1, chất pha loãng iso-butan và các chất hỗ trợ xt cần thêm vào

Công nghệ áp suất thấp

QUY TRÌNH GAS PHASE( GIẢ TẦNG SÔI)

• Xúc tác sử dụng (C5H5)2M –metalocene- dạng hạt

• áp suất làm việc từ 1,5MPa - 2,5 MPa, nhiệt độ pư 70-95 °

• Dòng khí đi vào có tốc độ cao, trong thiết bị thì hỗn hợp phản ứng ở dạng giả tâng sôi

CÁC KẾT LUẬN VÀ SO SÁNH.

Bảng số liệu so sánh khi ta sử dụng các dạng bình phản ứng khác nhauCHU TRÌNH CAO ÁP

TIÊU CHUẨN

PHẢN ỨNG Ở PHA LỎNG PHẢN ỨNG TRONG PHA

BÙN

PHẢN ỨNG TRONG PHA KHÍ

CƠ CHẾ. Gốc tự do Trùng hợp ion Trùng hợp ion Trùng hợp ion

loci of polymn monomer phase solvent solid solid

TỶ TRỌNG, g/cm3 0.910 – 0.930 0.910 – 0.970 0.930 – 0.970 0.910 – 0.970

CHỈ SỐ NÓNG CHẢY, g/10

min

0.10 - 100 0.50 - 105 < 0.01 – 80 < 0.01 – 200

Đặc tính Polyethylene tỷ trọng thấp(LDPE) Polyethylene tỷ trọng cao(HDPE)

Điểm nóng chảy 1150C 1350C

Độ kết tinh Độ kết tính thấp(50-60%) Mạch chính bao gồm

nhiều mạch bên 2-4 cacbon,dẫn đến sắp xếp không đều và tính kết tinh thấp (không kết tinh)

Độ kết tinh cao(90%).Bên trong mạch chính chứa 200 nguyên tử cacbon gồm ít hơn một

Tính dẻo Dẻo hơn so với HDPE vì có độ kết tinh thấp hơn Ít dẻo hơn LDPE do độ kết tinh cao hơn

Độ bền Không đêu bằng HDPE do sự sắp xếp không đều

trong mạch polymer

Bền do có sự sắp xếp đều đặn trong mạch polymer

Tính chịu nhiệt Duy trì được tính dẻo trong phạm ci nhiệt độ rộng

lớn nhưng tỷ trọng giảm đột ngột ở nhiệt độ phòng

Được dung trên 1000C

Tính trong suốt Trong suốt hơn do nó vô định hình hơn HDPE Đục hơn LDPE do có tính kết tinh cao hơn

Tỷ trọng 0.91-0.94g/cm3 0.95-0.97g/cm3

Thank you very much!