Архипова З.В., Григорьев В.А., Веселовская Е.В., Андреева И.Н., Семенова А.С., Северова Н.Н., Шагило

Полиэтилен низкого давления: Научно-техниче­ские основы промышленного синтеза.

 Л: Химия, 1980.-240 с, ил.

На современном научно-техническом уровне рассмотрено произ­водство полиэтилена низкого давления. Показаны особенности катали­тической полимеризации, даны рекомендации по выбору комплексных каталитических систем, описаны методы управления процессом полиме­ризации с целью получения полиэтилена с определенным комплексом свойств. Уделено внимание перспективам производства полиэтилена, комплексному решению проблем усовершенствования технологии, обо­рудования, систем контроля и управления.

Для инженерно технических и научных работников промышленно­сти пластмасс, а также для преподавателей и студентов химико-технологических вузов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Создание новых высокопроиз­водительных и повышение эффективности действующих производств полиэтилена низкого давления, улучшение качества выпускаемой продукции требует от специали­стов, работающих в этой области, глубокого понимания научно-технических основ каталитической полимериза­ции и сополимеризации этилена.

Значительную помощь в этом могут оказать книги Н. М. Чиркова и П. Е. Матковского «Сополимеризация на комплексных катализаторах» (М., Наука, 1974) и Н. М. Чиркова, П. Е. Матковского и С. Ф. Дьячковского «Полимеризация на комплексных металлорганических катализаторах» (М., Химия, 1976). В этих книгах си­стематизированы данные о превращениях олефинов под действием металлорганических комплексных катализа­торов. Вопросы аппаратурного оформления и математи­ческого моделирования полимеризационных процессов получили освещение в книге «Полимеризационные про­цессы. Аппаратурное оформление и математическое мо­делирование» (Л., ОНПО «Пластполимер», 1976).

Цель нашей книги — рассмотрение основных законо­мерностей полимеризации и сополимеризации этилена на металлорганических, окиснохромовых и других нане-\ сенных катализаторах, методов управления этими про-^ цессами с целью обеспечения их максимальной произво­дительности и получения полимеров заданной структуры и свойств, механизма действия катализаторов и возмож­ных направлений дальнейшего прогресса в катализе и технологии производства полиэтилена низкого давления.

При подготовке книги были использованы резуль­таты многолетних исследований, проведенных в ОНПО «Пластполимер» совместно с другими организациями, по разработке и освоению в промышленности технологии процессов производства ПЭНД, а также публикации других специалистов.

Авторы выражают благодарность академику БССР Б. В. Ерофееву, профессору Б. И. Сажину и профессору С. С. Иванчеву за ценные советы и практическую по­мощь в работе над рукописью книги.

Авторы сердечно благодарят В. М. Заплетняка за участие в обобщении результатов изучения гомогенных ванадиевых катализаторов, Е. И. Наливайко, 3. Я. Но­викову, Т. Е. Шнурову за участие в подборе иллюстра­тивного материала, В. В. Мищук и С. Н. Тимошенко за помощь в оформлении рукописи книги.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3 Основные сокращения 4

ВВЕДЕНИЕ. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА 5 ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

ГЛАВА 1. ПЕРВЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ 14 ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

1.1. Каталитические системы иа основе четыреххлористого 14

титана

1.1.1. Факторы, определяющие скорость полимеризации этилена 10

1.1.2. Регулирование молекулярно-массовых характеристик по- 20 лимера

1.1.3. Регулирование плотности полиэтилена путем сополимери- 24 зации

1.1.4. Структура и свойства полиэтилена 28

1.1.5. Технологическая схема производства полиэтилена 35

1.2. Каталитические системы на основе окислов металлов 39

1.2.1. Факторы, определяющие скорость полимеризации этилена 43 на окиснохромовых катализаторах

1.2.2. Регулирование молекулярной массы полиэтилена, полу- 47 чаемого на окиснохромовых катализаторах

1.2.3. Структура и свойства полиэтилена, получаемого иа окис- 48 нохромовых катализаторах

1J2.4. Технологические схемы производства полиэтилена на 52 окиснохромовых катализаторах

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ 58 УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЕРВЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1. Разработка модифицированных каталитических систем 58 2.1.1. Состав модификаторов и характер их взаимодействия с 59 компонентами каталитической системы

2.1.2. Влияние строения алкилалюминиевого компонента ката- 62

литического комплекса на полимеризацию этилена

2.1.3. Структура и свойства полиэтилена 66

2.1.4. Усовершенствованная технологическая схема произвол- 69

ства полиэтилена

2.2. Разработка газофазного метода полимеризации этилена 72

2.2.1. Отличительные особенности газофазного метода полиме- 72 ризации этилена

2.2.2. Регулирование молекулярно-массовых характеристик по- 76

лимера

2.2.3. Структура и свойства полиэтилена 77

2.2.4. Технологическая схема опытного производства 84 ;

ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА 87 , НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ВЫСОКОАКТИВНЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

3.1. Гетерогенные катализаторы на основе соединений титана 87

3.1.1. Синтез катализатора и роль носителей 89

3.1.2. Факторы, определяющие скорость полимеризации этилена 92

3.1.3. Регулирование молекулярно-массовых характеристик по- 96

лиэтилена

3.1.4. Структура и свойства полиэтилена 100

3.1.5. Технологические схемы производства 102

3.2. Гетерогенные катализаторы на основе хроморганических 109 соединений

3.2.1. Технологическая схема производства 114

3.3. Гомогенные ванадиевые катализаторы 114

3.3.1. Факторы, определяющие скорость полимеризации этилена 117

3.3.2. Структура и свойства полиэтилена 123

3.3.3. Технологическая схема производства полиэтилена иа го- 128 могенных катализаторах

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ, ДОСТИГНУТЫЙ 130 ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ В СВЯЗИ С РАЗРАБОТКОЙ ВЫСОКОАКТИВНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

4.1. Сравнительные технико-экономические показатели процес- 130 сов производства полиэтилена низкого давления

4.2. Сравнительная оценка каталитических систем 137

ГЛАВА 5. МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА- 141 КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНОВ

5.1. Механизм действия катализаторов 141

5.1.1. Первые представления о механизме действия циглеров- 142 ских катализаторов при полимеризации олефинов

5.1.2. Строение каталитического комплекса 148

5.1.3. Механизм реакций роста и ограничения полимерной цепи 152

5.1.4. Мехашпм полимеризации этилена иа окиснохромовых ка- 161 тализаторах

5,1.5. Механизм полимеризации этилена иа хроморганических 165

катализаторах

5.2. Кинетика полимеризации на комплексных катализаторах 168

5.3. Направления дальнейшего усовершенствования и созда- 175 ния высокоактивных катализаторов

5.3.1 Использование области низких концентраций компонен- 175 тов каталитических систем

5.3.2. Математическое моделирование при оптимизации уело- 178 вий использования каталитических систем

5.3.3. Использование основных принципов механизма действия 179 биокатализаторов

5.3.4. Создание многокомпонентных каталитических систем 183

5.3.5. Другие перспективные направления создания высокоак- 189 тивных катализаторов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 191 ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

Литература 195

Приложение I 202

Вид выпускаемой продукции (202). Обозначение марок (202). Свойства базовых марок ПЭНД (207). Свойства композиций ПЭНД (217). Химическая стойкость ПЭНД (221). Гигиеническая характеристика ПЭНД (223). Специфические свойства отдель» ных марок ПЭНД (224). Назначение и способы переработки ПЭНД (225).

Приложение II 228

Ассортимент и свойства ПЭНД, выпускаемого в странах-членах СЭВ (228). Назначение и способы переработки ПЭНД (235). Способы изготовления образцов ПЭНД для испытаний (236).