Получение полиэтилена при низком давлении с окисными катализаторами

При производстве полиэтилена по этому способу (рис. 9) применяется этилен с минимальным содержанием воды, кисло рода и двуокиси углерода, которые оказывают вредное влияний на применяемый катализатор. Поэтому перед полимеризацией этилен подвергается тщательной очистке в специальных очистительных системах с нагретой медью (для связывания кислорода, безводным сернокислым натрием (для удаления влаги) и едким натром на твердом носителе (для освобождения от двуокиси углерода).

Очищенный этилен в абсорбере растворяется в ксилоле при темпеературе около 30° и давлении -~35 атм до концентрации.

1 Этиленовый раствор из абсорберов, нагретый до 150°, направляется в реактор, где он приходит в контакт с окисяым катализатором — окисью хрома или окисью молибдена на алюмосиликатном носителе. В основном используется шестивалентная окись хрома, но, по-видимому, могут применяться и другие ВИСИ.

Высокие выходы полимера достигаются при более высоком весовом соотношении катализатора к растворителю. Растворитель выполняет ряд функций:

• 1) предохраняет полимерные цепи от деструкции;
• 2) позволяет легко регулировать вязкость раствора;
• 3) извлекает значительную часть образующегося полимера

из катализатора, поддерживая таким образом высокую активность гетерогенного катализатора;

4) регулирует равномерность расхода этилена, содействуя таким образом правильному росту полимерных цепей;

5) служит эффективным средством отвода тепла реакции. Отсутствие растворителя в данных условиях процесса привело бы к образованию очень низкомолекулярных продуктов реакции (например, бутилена).

По ходу процесса в реактор добавляют свежий катализатор, восполняющий потери его вследствие уноса с полимером. Продукт из реактора поступает в сепаратор, где давление снижают до 7 атм, а температуру поддерживают в пределах 150—200°. 1 Непрореагировавший этилен возвращают в абсорбер, а горячий раствор фильтруют для удаления увлеченного катализатора. Этот катализатор направляют в специальную камеру для извлечения из него остатков полимера горячим ксилолом, после чего поступает в регенератор. Горячий раствор полиэтилена в кси-лоле соединяют с основным потоком и быстро охлаждают в холодильниках до 20—60°. При этой температуре полиэтилен вы-падает из раствора в порошкообразном состоянии. Для ускорения высаждения полиэтилена в раствор добавляют в качестве осадителей различные спирты и другие вещества. Пульпу полиэтилена в ксилоле фильтруют, а фильтрат (ксилол) направляют в ректификационную колонну, где он отдерется от низкомолекулярных полимеров и алкилированного ксилола, являющегося продуктом побочной реакции этилена ксилолом в присутствии катализатора. Алкилированный ксилол может удаляться из процесса, либо использоваться в процессе качестве растворителя.

Далее полимер подвергается сушке, гомогенизации и грануляции по обычной схеме.

Полиэтилен, полученный по этому способу, по своим свойствам аналогичен полиэтилену, 'полученному с металлорганическими катализаторами. Он обладает высоким молекулярным весом, высокой теплостойкостью, высокой прочностью, однако ему свойственны те же недостатки, которые имеются и у описанного ранее полиэтилена.

Важное преимущество этого способа — почти полное превращение этилена в полимер.

К недостаткам способа относится необходимость в ряде дополнительных операций, связанных с выделением и очисткой полимера, значительно удорожающих и усложняющих схему.

В качестве катализатора в вышеописанном процессе используется также окись никеля [5], нанесенная на древесный уголь. Перед полимеризацией катализатор активируют восстановлением с помощью водорода.

Этилен растворяют в органическом растворителе, например в ксилоле, и под давлением ~70 ат подают на контактирование с катализатором. Полимеризация протекает при температуре около 200°. Раствор полимера отделяют от катализатора и выпаривают, чтобы выделить из раствора полиэтилен. Полимер по своим свойствам сходен с полиэтиленом, полученным с металлорганическим катализатором. Вышеописанные катализаторы не являются единственным! для полимеризации этилена при низком давлении. В настоящее время известно 17 работоспособных катализаторных систем для процесса полимеризации.