ПОЛИЭТИЛЕН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена

Неполная конверсия этилена в реакторе обусловливает необходи­мость отделения полимера и возвращения непрореагировавшего этилена в цикл. Разделение осуществляется, как правило, в две ступени: в отде­лителе промежуточного давления, где отделяется основная масса этиле­на, и в отделителе низкого давления.

Поступающая в отделитель промежуточного давления реакционная смесь при давлении 25—30 МПа[2] и температуре 250 °С расслаивается на две фазы — жидкую, состоящую из расплавленного полиэтилена и рас­творенного в нем этилена (до 20 % от количества полиэтилена), и газо­вую — этилен, содержащий незначительное количество низкомолекуляр­ного полиэтилена.

Отделитель представляет собой вертикальный цилиндрический аппа­рат. Ввод смеси осуществляется через верхнюю крышку или днище ап­парата (в зависимости от конструкции отделителя) по касательной к оси аппарата для облегчения отделения расплавленного полиэтилена от этилена. Отделитель снабжен термопарами для замера температуры по высоте, манометрами, предохранительным устройством от превыше­ния давления, уровнемером. Жидкая фаза (расплав полиэтилена), уро­вень которой поддерживается постоянным, непрерывно выводится через регулирующий клапан из нижней части отделителя в отделитель низкого давления. Отделившийся этилен выводится из верхней части отделителя в систему очистки возвратного газа промежуточного давления.

Объем отделителя рассчитывается, исходя из мощности установки, таким образом, чтобы обеспечить максимальное отделение этилена от полиэтилена. Это требует достаточно длительного времени пребывания в аппарате, поскольку из-за высокой вязкости массы этилен (выделя­ющийся в виде пузырьков из расплавленного полиэтилена) медленно всплывает, образуя пенный слой над слоем расплава. В газовой фазе имеются капли расплава, которые оседают вниз.

Существенное значение имеет поддержание в отделителе оптималь­ного уровня полиэтилена: повышение уровня может привести к уносу полиэтилена в систему очистки возвратного газа и забивке ее полиме­ром, снижение уровня — к прорыву этилена в отделитель низкого давле­ния и росту давления в последнем.

Расплавленный полиэтилен, содержащий остаточный этилен, посту­пает в отделитель низкого давления, где происходит дальнейшая дегаза­ция при давлении 0,05-0,5 МПа и температуре около 250 °С. Принцип действия отделителя низкого давления такой же, как и отделителя про­межуточного давления, но объем значительно больше.

Из нижней части отделителя низкого давления расплавленный поли­этилен (содержащий до 0,2 % этилена) поступает в экструдер или экстру - зионный насос, а выделившийся этилен через клапан направляется в си­стему очистки возвратного газа низкого давления. Уровень в отделителе низкого давления регулируется путем изменения числа оборотов шнека выгрузного экструдера (экструдера первичной грануляции) или измене­ния производительности экструзионного насоса.

В процессе длительной эксплуатации отделителей промежуточного и низкого давления на стенках в верхней части аппаратов образуется слой полиэтилена, который при длительном пребывании в условиях высокой температуры медленно разлагается, подвергаясь деструкции и сшиванию. Такой полиэтилен, попадая в товарный продукт, загрязняет его. Поэтому отделитель периодически подвергают чистке для удаления' этого слоя.

Условия отделения полиэтилена от непрореагировавшего этилена при давлении не выше 30 МПа требуют значительных энергозатрат на повтор­ное компримирование возвратного этилена до давления реакции. Прове­денные в последние годы исследования по растворимости полиэтилена в этилене (см. гл. 3) указывают на принципиальную возможность осуще­ствлять эту стадию при более высоком давлении (до 100МПа), что может значительно сократить энергозатраты и повысить экономичность процесса.

Рассмотрим в качестве примера технологическую схему получения ПЭВД (рис. 2.16), в которой предусматривается четырехстадийное раз­деление полиэтилена и непрореагировавшего этилена (а. с. 1113384 СССР). Разделение этилена и полимера проводится в отделителях сверх­высокого давления 4, высокого давления 6, среднего давления 8 и экс - трудере первичной грануляции 10 при технологических параметрах, Указанных в табл. 2.1.

Этилен из отделителей через соответствующие системы охлаждения и очистки подается на компримирование. Этилен, выделившийся на

1 — компрессор промежуточного давления-, 2 — компрессор реакционного давле­ния ; 3 — реактор; 4 — отделитель сверхвысокого давления; 5 — система охлажде­ния и очистки возвратного газа сверхвысокого давления; 6 — отделитель высокого давления; 7 - система охлаждения и очистки возвратного газа высокого давления; 8 — отделитель среднего давления; 9 система охлаждения и очистки возвратного газа среднего давления-, 10 — экструдер первичной грануляции

I ступени отделения в экструдере первичной грануляции, направляется на установку газоразделения, а выделившийся на II ступени — на факел.

Такая многостадийная система обеспечивает снижение расхода элект­роэнергии по сравнению с обычной схемой получения ПЭВД с двухста - дийным выделением этилена на 50 кВт/ч на 1 т полиэтилена.