¿Cómo se produce el etileno industrial? ¿Contaminará el medio ambiente circundante?
Tecnología de producción principal: Actualmente existen muchas empresas con tecnología de polietileno en el mundo, incluidas 7 empresas con tecnología LDPE, 10 empresas con LLDPE y tecnología de densidad total, y 10 empresas con tecnología HDPE 12. Desde la perspectiva del desarrollo tecnológico, la producción de LDPE a alta presión es el método más maduro en la producción de resina de PE, y tanto el método de caldera como el método tubular están maduros. Actualmente ambas tecnologías de producción coexisten. Las empresas extranjeras generalmente utilizan catalizadores de baja temperatura y alta actividad para iniciar sistemas de polimerización, que pueden reducir la temperatura y presión de la reacción.
La producción de LDPE mediante el método de alta presión evolucionará hacia la producción tubular a gran escala. El método de baja presión para producir HDPE y LLDPE utiliza principalmente catalizadores a base de titanio y catalizadores compuestos. La mayor parte de Europa y Japón utilizan catalizadores a base de titanio, y la mayor parte de Estados Unidos utiliza catalizadores compuestos.
Actualmente existen 11 tipos de tecnologías de producción de polietileno que se utilizan principalmente en el mundo, y hay 8 tipos de tecnologías de producción de PE en mi país.
(1) Procesos de reacción tubular y de caldera de alta presión
(2) Método CX del método de lodos de baja presión de Mitsui Chemicals
(3) Gas BP fase de innovación Proceso de producción
(4) Proceso LPE del reactor de doble circuito Chevron-Phillips
(5) Proceso bimodal Basta de la industria química nórdica
(6) Unipol El proceso utiliza un método de fase gaseosa a baja presión
(7) Proceso Hostalen de Basel Polyolefins
(8) Proceso de producción de la solución Sclartech
Tecnología de catalizador: El catalizador es una parte clave del proceso del polietileno y el foco de su desarrollo tecnológico. Especialmente en 1991, los catalizadores de metaloceno se industrializaron en los Estados Unidos, llevando la tecnología de producción de PE a una nueva etapa de desarrollo.
Actualmente, la mayoría de los principales fabricantes de PE del mundo participan en la producción de PE metaloceno (mPE), como Dow Chemical, Eastman, Asahi Kasei, Atofina, Chevron-Phillips, etc.
La japonesa Asahi Kasei Chemical Co., Ltd. compró el catalizador de metaloceno Insite patentado de Dow y utilizó el método de suspensión para producir polietileno de alta densidad de metaloceno (mHDPE) bajo la marca Creolex. Debido a sus propiedades superiores, se ha comercializado mPE1995 y el consumo mundial de resina mPE se duplica cada año. Se espera que para 2010, la capacidad de producción mundial de mPE alcance las 170.000 toneladas, incluidos 7 millones de toneladas de LDPE ml y 6 millones de toneladas de MH dpe.
En la actualidad, los catalizadores de PE se han convertido en la tercera generación. Mitsui Chemicals y Dow Chemical de Japón han desarrollado una nueva generación de catalizadores postmotores. A diferencia de los catalizadores tradicionales de metaloceno y Z-N, este catalizador puede polimerizar monómeros polares como el metacrilato de metilo y el acetato de vinilo con olefinas, por lo que puede usarse para desarrollar nuevos productos con propiedades adhesivas, de resistencia al aceite y de barrera a los gases de la resina de poliolefina.
Mi país concede gran importancia a la tecnología de producción de PE, y la innovación en tecnología de producción de PE se ha incluido en el plan nacional de innovación tecnológica. En vista del problema de que la producción nacional de PE está dominada por procesos en fase gaseosa, los grados de los productos son difíciles de cambiar y existen muchos materiales de transición. En los últimos años, los fabricantes nacionales de PE han dependido de la transformación de las tecnologías de producción de polietileno existentes para transportar. Realizar polimerización por condensación de polietileno en fase gaseosa, procesos de polimerización por supercondensación y procesos en suspensión. El desarrollo del proceso de circulación externa de polietileno ha logrado resultados prácticos.
En la actualidad, la mayoría de los equipos de producción del proceso Uuipol nacional utilizan tecnología de condensación nacional para la reconstrucción y expansión, y la producción ha excedido la capacidad de diseño original del equipo en un 120% ~ 200%.
Más de la mitad de la producción total de film de polietileno de baja densidad se transforma en películas mediante moldeo por soplado. Este tipo de película tiene buena transparencia y cierta resistencia a la tracción, y se usa ampliamente como material de embalaje para diversos alimentos, ropa, medicinas, fertilizantes, productos industriales y películas agrícolas (ver imagen en color). También se puede transformar en una película compuesta mediante el método de extrusión para envasar objetos pesados. A partir de 1975, también se desarrollaron películas de polietileno de alta densidad, que tienen alta resistencia, resistencia a bajas temperaturas, resistencia a la humedad, buena imprimibilidad y propiedades de procesamiento. El mayor uso del polietileno lineal de baja densidad es en la fabricación de películas. Su resistencia y tenacidad son mejores que las del polietileno de baja densidad, y su resistencia a la perforación y rigidez también son mejores. Aunque su transparencia es pobre, sigue siendo ligeramente mejor que el polietileno de alta densidad. Además, los recubrimientos de polietileno se pueden extruir sobre papel, papel de aluminio u otras películas plásticas para crear compuestos poliméricos.
El polietileno de alta densidad (HDPE) es adecuado para productos huecos debido a su alta resistencia. Se pueden moldear por soplado contenedores como botellas, barriles, latas y tarros, y se pueden fundir contenedores grandes como camiones cisterna, cisternas y tanques de almacenamiento.
Las tuberías de polietileno se pueden producir mediante extrusión de láminas tubulares. Las tuberías de polietileno de alta densidad tienen una alta resistencia y son adecuadas para su instalación subterránea. Los paneles extruidos se pueden procesar dos veces. El polietileno de alta densidad también se puede convertir en plásticos de baja formación de espuma mediante extrusión e inyección de espuma, que se utilizan como tablas para camas y materiales de construcción (consulte Materiales poliméricos para la construcción).
La fibra se llama fibra de etileno en China y generalmente se hila hasta obtener fibra sintética a partir de polietileno de baja presión. El polietileno se utiliza principalmente para fabricar redes de pesca y cuerdas, o se hila en fibras cortas para guata, y también se puede utilizar en tejidos industriales resistentes a ácidos y álcalis. Se han desarrollado fibras de polietileno de resistencia ultraalta (resistencia de hasta 3 ~ 4 GPA) que pueden usarse como materiales compuestos para chalecos antibalas, automóviles y operaciones en alta mar.
Los productos diversos producidos mediante moldeo por inyección incluyen artículos de primera necesidad, flores artificiales, cajas de facturación (ver imagen en color), contenedores pequeños, piezas de bicicletas y tractores, etc. En la fabricación de componentes estructurales se debe utilizar polietileno de alta densidad.
Las variedades modificadas de polietileno modificado incluyen principalmente polietileno clorado, polietileno clorosulfonado, polietileno reticulado y * * * variedades modificadas mixtas.
El polietileno clorado es un cloruro aleatorio que se obtiene sustituyendo parcialmente los átomos de hidrógeno del polietileno por cloro. La cloración se inicia mediante luz o peróxido y se produce principalmente industrialmente mediante el método de suspensión en agua. Debido a las diferencias en el peso molecular y su distribución, grado de ramificación, grado de cloración después de la cloración, distribución de átomos de cloro y cristalinidad residual, el polietileno clorado se puede obtener desde caucho hasta plásticos duros. Se utiliza principalmente como modificador del cloruro de polivinilo para mejorar su resistencia al impacto. El propio polietileno clorado también se utiliza como aislamiento eléctrico y material para suelos.
Polietileno clorosulfonado Cuando el polietileno reacciona con cloro que contiene dióxido de azufre, algunos de los átomos de hidrógeno de la molécula son reemplazados por cloro y una pequeña cantidad de grupos de cloruro de sulfonilo (-SO2Cl), dando como resultado el polietileno clorosulfonado. El principal método industrial es el método de suspensión. El polietileno clorosulfonado tiene buena resistencia al ozono, resistencia a la corrosión química, resistencia al aceite, resistencia al calor, resistencia a la luz, resistencia a la abrasión y resistencia a la tracción. Es un elastómero con buenas propiedades integrales y puede usarse para fabricar piezas de equipos en contacto con alimentos.
El polietileno reticulado utiliza métodos de radiación (rayos X, rayos electrónicos o irradiación ultravioleta, etc.) o métodos químicos (entrecruzamiento con peróxido o silicona) para convertir el polietileno lineal en una malla o forma de cuerpo cruzado. -polietileno ligado. Entre ellos, el método de reticulación de silicona tiene un proceso simple y bajos costos operativos. La reticulación por moldeo se puede realizar paso a paso, y son adecuados el moldeo por soplado y el moldeo por inyección. La resistencia al calor, la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y las propiedades mecánicas del polietileno reticulado mejoran enormemente en comparación con el polietileno, y es adecuado para tuberías, cables y alambres grandes, productos de moldeo rotacional, etc.
* * * La modificación mixta de polietileno lineal de baja densidad y polietileno de baja densidad se puede utilizar para procesar películas y otros productos, y el rendimiento del producto es mejor que el polietileno de baja densidad. Se pueden mezclar polietileno y caucho de etileno-propileno para producir elastómeros termoplásticos para una amplia gama de aplicaciones.
Polietileno metaloceno
El polietileno metaloceno es un nuevo tipo de termoplástico. Es el avance tecnológico más importante en la industria de las poliolefinas en la década de 1990, siguiendo la tecnología de producción del LLDPE. Dado que se trata de polietileno producido utilizando metaloceno (MAO) como catalizador de polimerización, sus propiedades son significativamente diferentes del PE polimerizado utilizando catalizadores tradicionales de Ziegler-Natta. Las propiedades únicas y excelentes de los catalizadores de metaloceno y su aplicación en la síntesis de polietileno de metaloceno han atraído una amplia atención en el mercado. Muchas grandes empresas petroquímicas de fama mundial han invertido enormes recursos humanos y materiales en desarrollo e investigación, lo que lo convierte en un tema candente en la industria de las poliolefinas e incluso en toda la industria del plástico.
Los primeros catalizadores de metaloceno utilizados para la polimerización de etileno solo podían producir ceras con pesos moleculares de 20.000 a 30.000. La actividad catalítica no era alta y no tenía importancia práctica, por lo que no atrajo atención ni promoción. Hasta 1980, el profesor Kaminsky de la Universidad de Hamburgo en Alemania descubrió que en una solución de tolueno, se utilizaba un catalizador * * compuesto de cloruro de diciclopentadienil circonio (CP2ZrCl2) y metilaluminoxano (MAO) para la polimerización de etileno. La actividad de este catalizador llega a 106 g-PE/g-Zr y la velocidad de reacción es comparable a la de las enzimas. MAO es un metilaluminoxano de alto grado de oligomerización sintetizado a partir de dimetilaluminio y agua en condiciones de sistema sin polimerización. El descubrimiento del profesor Kaminsky inyectó vitalidad a la investigación de catalizadores de metaloceno, atrajo a muchas empresas a participar en la investigación de desarrollo y logró grandes avances. En 1991, la empresa estadounidense Exxon descubrió por primera vez la aplicación de catalizadores de metaloceno en la producción industrial de poliolefinas y produjo el primer lote de polietileno de metaloceno (mPE) con el nombre comercial "Exact".
Entre las poliolefinas de metaloceno, el mPE es el que se está desarrollando más rápido y está relativamente maduro. Las variedades principales son el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y el polietileno de muy baja densidad (VLDPE). Hay dos series de mPE, una es un producto de película destinada principalmente al campo del embalaje y la otra es un cuerpo de plástico con 1 octeno como monómero * * *, llamado POP (plástico de poliolefina). El grado de película MPE tiene un punto de fusión más bajo y una zona de fusión obvia. Es significativamente mejor que el polietileno tradicional en términos de dureza, transparencia, viscosidad en caliente, temperatura de termosellado y bajo olor. Puede usarse para producir bolsas de embalaje de alta resistencia. Revestimientos metálicos para botes de basura, envases de alimentos, film estirable, etc.
El consumo actual de polietileno lineal de baja densidad metaloceno representa alrededor del 15% del consumo total de polietileno lineal de baja densidad, y se espera que esta proporción alcance el 22% en 2010. Según las estadísticas, la producción anual actual de polietileno metaloceno en el mundo es de unas 150.000 toneladas, de las cuales los productos utilizados para el envasado de alimentos representan el 36% del consumo total, los envases no alimentarios representan el 47% y otros aspectos (medicinas, automóviles , construcción, etc.) Supuso el 17%.
El polietileno es la variedad de mayor producción, más rápido desarrollo y desarrollo varietal más activo entre las resinas sintéticas. Que el polietileno pueda alcanzar un alto rendimiento depende en gran medida del rendimiento del catalizador. Los catalizadores de metaloceno tienen una excelente capacidad para catalizar * * * la polimerización, pueden polimerizar la mayoría de los * * * polímeros con etileno y pueden catalizar la polimerización de monómeros polares, lo cual es difícil de lograr con los catalizadores tradicionales en la polimerización de olefinas cíclicas. Los catalizadores tradicionales pueden; solo realizan polimerización con apertura de anillo, mientras que los catalizadores de metaloceno se pueden usar para la polimerización por adición de doble enlace.
Dado que muchos países desarrollados han adoptado el polietileno lineal de baja densidad con metaloceno en lugar del polietileno lineal de baja densidad convencional, la tasa de crecimiento promedio anual del consumo de polietileno lineal de baja densidad con metaloceno será mayor que la del polietileno lineal de baja densidad. Llegar al 15%. En el futuro, casi la mitad del crecimiento de la producción de polietileno lineal de baja densidad en los países desarrollados provendrá del polietileno lineal de baja densidad metaloceno. Se espera que la demanda del mercado estadounidense de polietileno lineal de baja densidad metaloceno aumente a 65.438+340.000 toneladas en 2009.