Поэтилен низкого давления

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Разработка высокоактивных катализаторов полимеризации обеспечила новую техниче­скую базу для промышленности ПЭНД, создания новых процессов—процессов «II поколения». Определение на­правлений дальнейшего прогресса в области катали­
заторов требует сравнительной оценки достигнутых ре­зультатов. В табл. 4.3 приведены данные, характеризую­щие выход полимера при полимеризации этилена на различных катализаторах в расчете на единицу массы переходного металла, «твердого» катализатора и ката­лизатора («суммарного»),

ТАБЛИЦА 4.3. Эффективность различных катализаторов

При суспензионной полимеризации этилена

Выход ПЭНД, кгДг-ч)

Процесс

Катализатора («суммарного»)

Процессы «I поколения» с бензо-спиртовыми про­мывками

С водными промывками Процессы «II поколения» с использованием гомо­генных ванадиевых ка­тализаторов

С использованием гете­рогенных катализато­ров:

ТМК и АТК фирмы «Сольвей» (Бельгия)

Фирмы «Моитэдисои»

(Италия)

Фирмы «Филлипс» (США)

Примечание. Условия проведения процесса: температура полимер зации 70—80 °С; давление 1,5—4,0 МПа для процессов «II поколения» и до 0,6 МП для процессов «I поколения»; время контакта для гомогенных катализатор до 0,5 ч, для гетерогенных 1—2 ч.

Как следует из данных табл. 4.3, по выходу поли­мера на 1 г катализатора («суммарного») лучшими являются процессы на гомогенных ванадиевых катали­заторах и процесс фирмы «Филлипс». Однако одинако­вые максимальные результаты в первом случае дости­гаются при меньшем времени контакта (0,5 ч).

Если рассматривать только выход полимера на 1 г переходного металла, то. каталитические системы, пер*
выми получившие промышленное внедрение, менее ак­тивны, чем новые каталитические системы, в 100— 400 раз. Однако по выходу полимера на 1 г катализатора («суммарного») каталитическая система на основе ди- изобутилалюминийгидрида в 3,3 раза, а катализаторы на носителях в 4—6 раз активнее первых промышленных систем и только гомогенные ванадиевые катализаторы дают значительный скачок по активности — в 16—20 раз. Катализаторы фирмы «Филлипс», не требующие доба­вок алкилов алюминия в качестве активаторов, по вы­ходу полимера на 1 г «твердого» катализатора близки к гомогенным катализаторам.

Выше отмечалось, что для суспензионных процессов достигнутая активность гетерогенных катализаторов позволяет исключить из технологической схемы спе­циальные операции очистки полимера от остатков ката­лизатора: при отпарке растворителя острым паром по­путно удаляется и часть остатков катализатора. Однако применение острого пара усложняет схему регенераций растворителя. Очевидно, дальнейшее повышение актив­ности гетерогенных катализаторов позволит еще более упростить общую технологическую схему производ­ства ПЭНД.

Как известно, основным методом регулирования мо­лекулярной массы полимера является введение в реак­ционный объем водорода. Влияние водорода на скорость полимеризации этилена зависит от состава катализа­тора, а в случае нанесенных катализаторов — от носи­теля. Так, изменение концентрации водорода в преде­лах от 10 до 40—50% (об.) почти не сказывается на скорости реакции полимеризации этилена при использо­вании гомогенных ванадиевых катализаторов и катали­затора ТМК. Иная картина наблюдается при использо­вании в качестве носителя хлорида магния: скорость реакции полимеризации этилена резко снижается по мере увеличения концентрации водорода. Подбирая со­ответствующие носители, можно получать широкий ассортимент продукции при близкой производительно­сти реакторного узла.

При использовании высокоактивных катализаторов, как гомогенных, так и гетерогенных, скорость реакции полимеризации этилена повышается пропорционально Давлению этилена. Поэтому, чтобы возможности катализаторов реализовались в полной мере, целесооб­разно процессы производства ПЭ переводить в область более высоких давлений.

Даже самая краткая сравнительная оценка катали­тических систем показывает, что достигнутые резуль­таты являются только началом эффективного использо­вания металлорганических комплексных катализаторов. Новый этап в развитии технологии производства ПЭНД требует дальнейших поисков оптимального состава ка­талитических систем применительно к новым и усовер­шенствованным технологическим процессам, которые получили уже промышленное освоение или разрабаты­ваются в настоящее время. Необходимо работать и над оптимизацией условий использования имеющихся и соз­даваемых катализаторов.

Работа по совершенствованию катализаторов и тех­нологических процессов требует в настоящее время но­вого методологического подхода. Если на первых этапах изучения полимеризации этилена и других а-олефинов при выборе компонентов каталитической системы пре­валировали эмпирический подход и интуиция исследо­вателя, то теперь уже имеется значительный фундамент для научно обоснованного выбора направлений даль­нейшего повышения активности катализаторов и соот­ветственно усовершенствования технологии производ­ства ПЭНД. В этой большой работе кроме специализи­рованных лабораторий должны активно участвовать коллективы действующих производств ПЭНД.