Recycling of HDPE

Непрерывный процесс полимеризации в реакторе с суспензионным баком

В этом процессе полимеризационным растворителем является н-гексан, катализатором является высокоактивный катализатор z-N, этилен и водород смешиваются и поступают в первый реактор, и реакция полимеризации происходит при смешивании с катализатором. Полимер в реакторе суспендируется в гексане в виде суспензии, температура полимеризации составляет около 80 °C, а давление полимеризации составляет менее 10 бар. Этот процесс может производить продукты с диапазоном плотности 0,942~0,965 г/см3, диапазоном индекса расплава 0,2~80, а сомономерами являются пропилен и бутен-1. Он производит традиционный HDPE и бимодальный HDPE. Труба высокой плотности имеет отличные характеристики и подходит для изготовления напорных труб, достигая PE100+.

Характеристики непрерывного процесса полимеризации в суспензионном реакторе: низкое рабочее давление и рабочая температура; реактор с двумя реакторами может производить однопиковые и двухпиковые продукты, принимая различные формы параллельного и последовательного соединения; процесс очень гибкий, конверсия марки продукта быстрая, а требования к чистоте сырья невысокие; сополимерные мономеры используют пропилен и 1-бутен; в качестве растворителя используется гексан, а блок восстановления прост. Особенностью этого процесса является то, что полимеризация проводится в инертном углеводородном разбавителе.

Технологический процесс следующий: полимеризованный этилен (этилен 99,9%, этан 0,1%) отправляется в сушилку, а затем поступает в реактор вместе с циркулирующим разбавителем, состоящим из н-гексана. В качестве катализатора используется марка, содержащая титан и марганец на носителе, и триэтилалюминий в качестве сокатализатора. Для контроля молекулярной массы добавляется небольшое количество водорода. Реакция полимеризации образует полиэтиленовые частицы. Температура реакции составляет 90°C, а давление — 1,8 МПа. Реакцию можно проводить в два этапа в двух реакторах полимеризации. Концентрация полученного шлама составляет 34% (массовая доля), а степень превращения мономера может достигать 97%. Полимер вытекает из второго реактора и испаряется до давления 0,14 МПа. Непрореагировавший этилен, этан в сливе и 2% циклогексанового разбавителя дважды сжимаются и охлаждаются до 2,5 МПа. Башня дегазации извлекает этан для рециркуляции. Оставшийся после вспышки шлам центрифугируется для извлечения большей части разбавителя, а твердый фильтровальный осадок отправляется в сушилку для снижения содержания летучих компонентов примерно до 5% (массовая доля). Сушилка работает в замкнутом цикле с защитой азотом. Высушенный полимерный порошок отправляется в сушилку с псевдоожиженным слоем для удаления всех углеводородных разбавителей. Высушенные полимерные частицы отправляются в секцию смешивания для добавления различных добавок, а затем гранулируются.

Процесс петлевого реактора

Типичными представителями процесса петлевого реактора являются процесс Phillips компании Phillips и процесс Innovene S компании INEOS. Процесс Phillips использует изобутан в качестве разбавителя и хромовый катализатор. Катализатор необходимо активировать перед использованием. Активированный порошок катализатора образует каталитическую суспензию с высокочистым изобутаном под защитой азота, а затем поступает в петлевой реактор. Исходный этиленовый мономер очищается, предварительно смешивается с водородом и сомономером гексеном-1, а затем вводится в петлевой реактор. Этилен генерирует полиэтилен под действием катализатора. Насос осевого потока поддерживает высокоскоростной поток и очень равномерное смешивание материалов в реакторе, а тепло реакции равномерно отводится охлаждающей водой рубашки.

Производственный диапазон MI этого процесса составляет 0,15-100, а плотность составляет 0,936-0,972 г/см3. Характеристики процесса петлевого реактора: меньше оборудования, короткий процесс и низкие инвестиционные затраты; не образуется воск и олигомеры, и нет прилипания к стенкам; порошок имеет хорошую форму и его легко транспортировать; тепло реакции отводится охлаждающей водой рубашки реактора, что легко отводит тепло и удобно для регулировки; требования к сырью высоки и требуют очистки; сомономер - гексен; в качестве растворителя используется изобутан, из которого легко удалить остаточный растворитель.

Технологический процесс выглядит следующим образом: свежий полимерный этилен высушивается, смешивается с регулятором молекулярной массы водородом, антифризом и циркулирующим разбавителем изобутаном, а затем отправляется в многоконтурный непрерывный технологический реактор, а каталитическая добавка изобутан заполняется в реактор. Температура реакции составляет 106,7 градусов по Цельсию, а давление - 3,9 МПа. Полимерная и разбавительная суспензия проходят через петлевой реактор со скоростью 6 м/с с помощью осевого насоса. Водяное охлаждение в рубашке реактора контролирует температуру реакции, а твердые полимеры выгружаются из вертикального отстойника в петлевом реакторе. В результате концентрация суспензии может достигать 55%, а степень конверсии составляет 98%-99%. После выгрузки полимера он испаряется для выгрузки изобутана и остаточных мономеров в устройство для извлечения разбавителя. Другие твердые полимеры смешиваются с добавками и гранулируются.

Метод газофазной полимеризации

Типичным представителем метода газофазной полимеризации (метод газофазного псевдоожиженного слоя) является технология унификации компании DOW Chemical и технология Innovene компании INNOS. В процессе технологии унификации используется реактор с псевдоожиженным слоем газовой фазы низкого давления, катализатор z/n и хромовый катализатор, а очищенное сырье впрыскивается в реактор. Под действием накопителя катализатора происходит реакция полимеризации. Реакция проводится при температуре 85~110. Давление составляет 2,41 МПа, а степень конверсии этилена за один проход составляет около 1%~2%. Отвод тепла реакции в основном осуществляется за счет охлаждения циркулирующего потока. Диапазон ИР получаемого продукта составляет 0,01~150, а диапазон плотности составляет 0,915~0,970 г/см3. Характеристики процесса газофазной полимеризации с псевдоожиженным слоем: низкое рабочее давление и низкая температура; может производить полиэтилен полной плотности; каталитическая система включает титан и хром; металлоценовый катализатор; высокие требования к чистоте сырья, все сырье должно быть очищено; не требуется растворитель, низкое потребление энергии, низкие затраты на обслуживание и эксплуатацию. Производственный процесс: сухие мономеры добавляются в реакторную систему вместе с водородом, а сырье добавляется в большой циркулирующий контур потока пара и поступает в нижнюю часть большого реактора с псевдоожиженным слоем через газораспределение. Согласно проекту, сырьем реактора является 69,57% этилена (содержание этилена составляет 99,9%, 0,1% приходится на этан), 10,43% водорода, 7,56% этана и 12,44% азота. Продукт, полученный из этого состава сырого газа, имеет индекс расплава 8 г/10 мин и плотность 0,964 г/см3. Катализатор представляет собой смесь диоксида магния с трихлоридом титана и тетрагидрофураном в качестве промоторов, а сокатализатором является триэтилалюминий.

Катализатор поступает в реактор в твердом виде вместе с азотом из реакторной части. Рабочая температура составляет 105℃, а конкретная температура определяется в соответствии с маркой продукта. Рабочее давление реактора составляет 2,0 МПа. Реакционный газ выходит из верхней части реакции и отделяется от катализатора, содержащего твердые частицы, с помощью циклонного сепаратора и отправляется обратно в реактор. Затем газ, выходящий из циклонного сепаратора, сжимается и циркулирует в нижней части реактора через циркуляционный охладитель.

Реактор периодически выгружает частицы продукта в резервуар для материала через систему шлюза. Часть газа, поступающего в выпускной резервуар, попадает в систему циркуляции компрессора через верхний буферный резервуар, фильтр, газоохладитель и разделительный резервуар. Полимер выходит из нижней части выпускного резервуара и попадает в продувочный резервуар и систему последующей обработки. Система последующей обработки включает добавление различных добавок к полимеру, плавление, грануляцию и упаковку.