Polimerizare Fabricarea Polietilenei Si Directii DE Utilizare

CUPRINS

pag

CAPITOLUL I ARGUMENT…………………………………………………………..3

CAPITOLUL II FABRICAREA POLIETILENEI…………………………………6

2.1. GENERALITAȚI………………………………………………………………………………7

2.2. REACȚII DE POLIMERIZARE……………………………………………………….10

2.3. PREZENTARE GENERALĂ A POLIETILENEI……………………………….11

2.4. UTILIZĂRILE POLIETILENEI……………………………………………………….12

CAPITOLUL III OBȚINEREA POLIETILENEI………………………………………………..14

3.1. OBȚINEREA POLIETILENEI…………………………………………………………15

3.2. MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA POLIETILENEI…….

3.3. FABRICAREA POLIETILENEI DE ÎNALTA PRESIUNE

3.4. DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

3.5. SCHEMA TEHNOLOGICĂ A INSTALAȚIEI DE FABRICARE

A POLIETILENEI LA PRESIUNE ÎNALTĂ

3.6. FABRICAREA POLIETILENEI DE JOASĂ PRESIUNE

3.7. DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

3.8. SCHEMA TEHNOLOGICĂ A INSTALAȚIEI DE FABRICARE

A POLIETILENEI LA PRESIUNE JOASĂ

CAPITOLUL IV PROPRIETĂȚILE POLIETILENEI

4.1. PROPRIETĂȚILE FIZICE ALE POLIETILENEI

4.2. FACTORI CARE INFLUENȚEAZĂ PROPRIETĂȚILE POLIETILENEI

CAPITOLUL V MĂSURI DE SECURITATE ȘI SANATATE A MUNCII ȘI

PREVENIREA ȘI STINGEREA INCENDIILOR LA FABRICAREA

POLIETILENEI

CAPITOLUL VI PROBLEME DE POLUARE

CAPITOLUL VII CONCLUZII

CAPITOLUL VIII BIBLIOGRAFIE

ANEXE

CAPITOLUL I

ARGUMENT

Lucrarea de specialitate pentru susținerea examenului de certificare a competențelor profesionale nivel 3, în învățământul liceal, are titlul – ,,Fabricarea polietilenei si direcții de utilizare .

Industria polimerilor a cunoscut în ultimul timp o puternică dezvoltare, polietilena fiind unul din cei mai cunoscuți polimeri, cu diverse utilizări în multe domenii .

Până în anul 1955, polietilena se fabrica în cantități relativ mici, deoarece polimerizarea se realiza numai la presiuni mai mari de 1500 at..

Desfășurarea polimerizării etenei la astfel de valori ale presiunii prezintă multe inconveniențe.

În 1955 s-a reușit să se realizeze polimerizarea etenei la presiune atmosferică, folosind catalizatori speciali, capabili să inițieze reacția de polimerizare.

Astăzi polietilena se fabrică în cantități mari, datorită punerii la punct a procedeului de polimerizare la presiuni mici (1-2 at.)

Lucrarea ,, Fabricarea polietilenei si direcții de utilizare este structurată în șapte capitole și aprofundează cunoștințele teoretice referitoare la acest polimer .

Descrierea și prezentarea schemelor tehnologice ale instalațiilor de fabricare ale polietilenei prin cele două metode :

polimerizarea etenei la presiuni mari ;

polimerizarea etenei la presiuni mici ,

sunt arătate în capitolul al doilea al lucrării .

Proprietățile polietilenei obținută prin cele două procedee de polimerizare diferă mult. Astfel, polietilena fabricată la presiune înaltă are proprietăți mecanice și electrice remarcabile, rezistență chimică, stabilitate termică, densitate mică, impermeabilitate la gaze și lichide, în timp ce, polietilena de joasă presiune este mai elastică, mai transparentă și cu punct de înmuiere mai ridicat.

Procesul de polimerizare este influențat de o serie de factori :

procedeul de polimerizare

indicele de curgere

masă moleculară,

fapt care determină și proprietățile diferite ale polietilenei obținută prin aceste două procedee.

Pentru polimerizare, se folosesc ca inițiatori : peroxizi organici sau hidroperoxizi, la fabricarea polietilenei de înaltă presiune și catalizatori amestec de Al ( C2 H5 ) 3 și TiCl4 într-un solvent, benzină ) la polietilena de joasă presiune.

Proprietățile diferite ale polietilenei permit utilizarea acesteia la :

fabricarea foliilor pentru ambalaj ;

fabricarea unor obiecte casnice ;

izolarea cablurilor electrice și telefonice ;

fabricarea tuburilor super – paiss ;

Comprimarea etenei necesară polimerizării, se realizează în două trepte, cu ajutorul unui compresor a cărui exploatare se realizează conform instrucțiunilor de lucru.

În timpul funcționării compresorului pot să apară o serie de incidente funcționale.O dată stabilite cauzele ce pot provoca aceste incidente , se acționează pentru remedierea lor. Orice intervenție la instalație va fi executată numai de personal calificat și luându-se toate măsurile de tehnica securității muncii.

Controlul calității polimerului obținut se determină prin analize fizico-chimice de laborator , prezentate în capitolul patru.

Fabricarea polietilenei nu ridică probleme foarte grave vis – a – vis de poluarea mediului.

Pentru a proteja mediul înconjurător, în procedeele de fabricare ale polietilenei se iau toate măsurile necesare :

etanșeitatea utilajelor ;

depozitarea corespunzătoare a polimerului ;

ventilația corespunzătoare a încăperilor ;

transportul în condiții optime a polimerului.

Polietilenă este unul dintre cei mai utilizați polimeri

în industria chimică la fabricarea tuburilor ( conducte ) ;

la izolarea cablurilor electrice și telefonice ;

la fabricarea diferitelor obiecte de uz casnic ;

la obținerea foliilor pentru ambalaj ;

Pe lângă utilizările clasice în domeniul ambalajelor și a celor menționate anterior, polietilena are întrebuințări noi cum ar fi :

conducte de presiune;

izolații electrice;

rezervoare foarte mari;

ambarcații ușoare nescunfundabile ;

roți dințate.

CAPITOLUL II

2.1. POLIMERIZAREA – GENERALITĂȚI

Polimerizarea este procesul de obținere a unei substanțe cu masă moleculară mare prin reacția de unire a mai multor molecule identice nesaturate.

În timpul procesului de polimerizare se formează legături covalente între un număr variabil de molecule ale substanței inițiale ( monomer ) care constituie unități structurale ale macromoleculei.

Acest proces poate fi reprezentat schematic astfel:

A +A +A +A +A +A – A – A – A – A – A – A – sau:

nA [A] n în care:

A – reprezintă substanța care se polimerizează, monomerul;

n – gradul de polimerizare.

Unitatea structurală rezultată din această unire se numește mer.. Compoziția lui chimică este aceeași cu a moleculei de materie primă, care se numește monomer.

Datorită nesaturării, monomerul reacționează cu molecule de același fel, formând o substanță compusă din molecule foarte mari, macromolecule, având atomii uniți intre ei prin legături covalente.

Macromoleculele sunt legate intre ele alcătuind polimerii, prin forțe mult mai mici decât legăturile chimice obișnuite. Aceasta face posibilă trecerea polimerilor în soluție sau topirea lor.

Masa moleculară a polimerului M este egală cu produsul dintre masa moleculară a monomerului m și gradul de polimerizare n :

Gradul de polimerizare este dat de numărul de meri uniți într-un singur lanț. Prin polimerizarea simultană a doi sau a mai multor monomeri diferiți se obține un polimer mixt sau copolimer.

Compoziția polimerului este în funcție de raportul molar dintre cei doi polimeri. După forma macromoleculelor, polimerii se împart în: liniari, ramificați și spațiali.

Polimerizarea este caracteristică substanțelor care conțin în moleculă una sau mai multe legături nesaturate. Ea se produce prin desfacerea legăturilor duble și triple, merii legându-se între ei prin electronii rămași astfel liberi.

Proprietățile cele mai importante ale polimerilor, sunt cele mecanice, de exemplu :

rezistența la rupere;

rezistența la forfecare;

rezistența la îndoire.

Pe aceste proprietăți se bazează aplicațiile lor practice.

Polimerii sunt termoplastici, prin încălzire se înmoaie până devin fluizi. Acest lucru permite polimerilor să poată fi presați în forme diferite iar după răcire să revină la duritatea și rigiditatea lor inițială. Această proprietate stă la baza tehnologiei de obținere a diverselor obiecte.

În soluții polimerii au proprietăți coloidale care variază în funcție de mărimea macromoleculei. La polimeri particula coloidală este formată de macromolecula însăși. Din cauza dimensiunilor mari ale macromoleculelor, soluțiile lor au o vâscozitate mare.

Agenții de polimerizare sunt substanțe chimice care inițiază, modifică sau opresc desfășurarea procesului de polimerizare.

Inițiatorii de polimerizare sunt substanțe care inițiază formarea lanțului polimer. Ei pot fi:

inițiatori care se descompun în radicali liberi sub influența luminii și a temperaturii ;

inhibitori ionici , care duc la formarea ionilor polimeri .

Cei mai folosiți inițiatori sunt :

apa oxigenată;

peroxizii organici;

peracizii;

azo-izo-butironitrilul etc..

Mediul în care se realizează procesele de polimerizare influențează vitezele de reacție și determină în mare măsură calitatea polimerilor care se obțin .

2.2. REACȚII DE POLIMERIZARE

Reacția de polimerizare este reacția chimică prin care un număr mare de molecule dintr-o substanță numită monomer se unesc sub formă de macromolecule (se consideră macromoleculari cei cu M > 5000).

Reacția de polimerizare a etenei :

n CH 2 = CH 2 [ CH 2 – CH 2 ]

etenă polietilenă

Reacția de polimerizare a clorurii de vinil :

CH 2 = CHCl → [ CH 2 – CHCl ] n

clorură de vinil policlorură de vinil

Reacția de polimerizare a stirenului :

CH = CH 2 CH – CH 2

n n

stiren poliestiren

Reacția de polimerizare a propenei :

n CH 3 – CH = CH 2 CH 2 – CH

CH 3 n

propenă polipropenă

Reacția de polimerizare a butadienei :

n CH2 = CH – CH = CH2 [ CH2 – CH = CH – CH2 ] n

butadienă polibutadien

2.3. PREZENTARE GENERALĂ A POLIETILENEI

Polietilena este cel mai utilizat plastic. Poate fi numit și termoplastic adică moleculele sunt dispuse în așa fel încât acesta devine compact și rezistent.

Polietilena este cel mai simplu polimer, structura sa fiind asemănătoare alcanilor, dar prezintă catene mai lungi. Moleculele de polietilenă apar sub forma unui lanț de atomi de carbon de care se leagă doi atomi de hidrogen. Atunci când de atomul de carbon se leagă alte lanțuri de polietilenă se formează polietilena liniară sau de joasă densitate. Aceasta este mai ieftină și mai ușor de folosit.

Polietena

Reacția de obținere : n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n

etena polietena

Polietilena este un polimer al vinilinului. Procedeul de obținere se numește polimerizarea etenei. Condițiile în care se realizeză polimerizarea sunt diverse acest lucru determinând două tipuri de polietilenă: polietilena de joasă densitate și polietilena de înaltă densitate. Dacă presiunea este cuprinsă între 1000-3000 atmosfere și temperatura între 150-280oC se obține  polietilenă de joasă densitate. Această reacție are loc în prezența peroxizilor sau a CrO3 sau Cr2O3 (oxid de crom). La o presiune atmosferică normală și temperatură  de 50 – 75oC folosind metod poliestiren

Reacția de polimerizare a propenei :

n CH 3 – CH = CH 2 CH 2 – CH

CH 3 n

propenă polipropenă

Reacția de polimerizare a butadienei :

n CH2 = CH – CH = CH2 [ CH2 – CH = CH – CH2 ] n

butadienă polibutadien

2.3. PREZENTARE GENERALĂ A POLIETILENEI

Polietilena este cel mai utilizat plastic. Poate fi numit și termoplastic adică moleculele sunt dispuse în așa fel încât acesta devine compact și rezistent.

Polietilena este cel mai simplu polimer, structura sa fiind asemănătoare alcanilor, dar prezintă catene mai lungi. Moleculele de polietilenă apar sub forma unui lanț de atomi de carbon de care se leagă doi atomi de hidrogen. Atunci când de atomul de carbon se leagă alte lanțuri de polietilenă se formează polietilena liniară sau de joasă densitate. Aceasta este mai ieftină și mai ușor de folosit.

Polietena

Reacția de obținere : n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n

etena polietena

Polietilena este un polimer al vinilinului. Procedeul de obținere se numește polimerizarea etenei. Condițiile în care se realizeză polimerizarea sunt diverse acest lucru determinând două tipuri de polietilenă: polietilena de joasă densitate și polietilena de înaltă densitate. Dacă presiunea este cuprinsă între 1000-3000 atmosfere și temperatura între 150-280oC se obține  polietilenă de joasă densitate. Această reacție are loc în prezența peroxizilor sau a CrO3 sau Cr2O3 (oxid de crom). La o presiune atmosferică normală și temperatură  de 50 – 75oC folosind metoda Ziegler  se obține polietilenă de înaltă densitate. Catalizatorul în acest caz va fii trietilaluminiu tetraclorură de titan.

La presiune și temperatură atmosferică obișnuită are loc polimerizarea prin metoda Nenițescu în prezența amilsodiului. Aceste tipuri de polietilenă diferă prin proprietăți și utilizări

UTILIZĂRILE POLIETILENEI

Astăzi se remarcă în mod deosebit utilizările neconvenționale ale polimerilor, care au largi perspective de extindere în viitorul apropriat.

Producția mondială de polimeri destinată obținerii materialelor plastice înregistrează ritmuri de creștere impresionante, ajungând să fie socotită un indicator al nivelului de dezvoltare economică și tehnologică al unei țări.

Datorită proprietăților fizico-chimice și mecanice deosebite, polietilena are numeroase întrebuințări :

în industria chimică la fabricarea tuburilor ( conducte ) ;

la izolarea cablurilor electrice și telefonice ;

la fabricarea diferitelor obiecte de uz casnic ;

la obținerea foliilor pentru ambalaj ;

Pe lângă utilizărilor clasice în domeniul ambalajelor și a celor menționate anterior, polietilena are întrebuințări noi cum ar fi :

conducte de presiune;

izolații electrice;

rezervoare foarte mari;

ambarcații ușoare nescunfundabile ;

roți dințate.

Ponderea cea mai mare în producția de prelucrare destinate sectorului agriculturii, o dețin filmele de polietilenă de joasă presiune, folosite pentru :

menținerea umidității solului;

protejarea culturilor de legume și fructe, în sere și solare;

impermeabilizarea silozurilor, rezervoarelor și a canalelor.

De asemenea, țevile și tuburilor din polietilenă sunt folosite pentru lucrările de drenaj, irigații, hidroameliorații, etc..

Datorită greutății specifice scăzute, dar și a rezistenței chimice și mecanice ridicate, polietilena de mare densitate, este utilizată la :

fabricarea de conducte în industria chimică;

fabricarea unor piese componente ale pompelor și compresoarelor care lucrează în medii corozive;

Alte utilizări ale polietilenei sunt în electronică și electrică. Astăzi, se fac studii pentru găsirea altor domenii de utilizare ale polietilenei.

CAPITOLUL III

3.1. OBȚINEREA POLIETILENEI

       Polietilena obținută prin procedeul Ziegler este cunoscută sub numele de polietilena de mare densitate, (0,97 g/cm3) sau polietilena dură. Pe lângă utilizarile clasice în domeniul ambalajelor, ea are si alte întrebuințări, cum ar fi: conducte de presiune, izolații electrice, rezervoare foarte mari, ambarcatiuni ușoare sau chiar roți dintate.

Acest procedeu a revoluționat tehnologia de obținere a polietilenei, permițând obținerea industrială a acesteia la presiuni de numai câteva atmosfere. Aceasta polietilenă este formată în principal din macromolecule liniare, cu foarte puține ramificații, ceea ce permite împachetarea ușoara a macromoleculelor. Drept urmare, crește conținutul în faza cristalină pâna la 94%, iar proprietățile termomecanice ale acestui material plastic sunt considerabil îmbunătațite.

         Descoperirea lui Karl Ziegler a fost dezvoltată cu succes de lucrările lui Giulio Natta si ale școlii sale. În anul 1955 Giulio Natta pune bazele polimerizării stereospecifice care permite obținerea polimerilor stereoregulați, folosind drept catalizator de polimerizare produșii de reacție ai combinațiilor organo-aluminice cu compușii materialelor tradiționale.

Polietena este un polimer al vinilinului. Procedeul de obținere se numește polimerizarea etenei care are loc în urma reacției:

Capacitatea polimerilor de a polimeriza, precum și desfășurarea proceselor de polimerizare și copolimerizare sunt influențate de o serie de factori precum :

gradul de nesaturarea al monomerilor ;

structura monomerilor ;

conjugarea dublelor legături ;

polaritățile moleculei ;

caracteristicile coplanare sau spațiale ale monomerilor disubstituiți ;

Prin introducerea unor substituenți, în molecula etenei, capacitatea de polimerizare crește substanțial în funcție de natura substituenților :

H CH 3 C 2H 5 C 6 H 5 RCOO J Br Cl

Introducerea unui substituent asimetric în molecula de etilenă provoacă o modificare a densității de electroni la cei doi atomi de carbon uniți printr-o dublă legătură și în consecință apare o polarizare a moleculei care favorizează procesul de polimerizare .

CH = CH2 CH2 = CH

CH3 Cl

Radicalul metil este un substituent donor de electroni și va respinge electronii spre atomul de carbon nesubstituit, în timp ce clorul fiind un substituent acceptor de electroni, mărește densitatea de electroni la atomul de carbon substituit .

Materia primă folosită la fabricarea polietilenei este etena.

Pentru polimerizarea etenei la presiuni mari, etena trebuie :

să fie de puritate înaltă , minim 99,85 % ;

ca inițiatori se pot folosi: oxigen, peroxizi organici sau hidroperoxizi

Pentru polimerizarea la presiuni joase, se folosesc:

catalizatori organo-metalici, obținuți prin amestecarea Al(C2H5)3 cu TiCl4 în solvent (exemplu : motorină sau benzi

3.3. FABRICAREA POLIETILENEI DE ÎNALTĂ PRESIUNE

Polimerizarea etenei la presiune ridicată decurge după procedeul de polimerizare în bloc și se desfășoară după un mecanism radicalic .

Notând cu R radicalul liber format și cu I inițiatorul, procesul se realizează după următoarea schemă :

În etapa de inițiere

I 2R•

În a doua etapă, etapa de propagare se produc reacțiile de transfer de lanț cu formarea unor macroradicali :

R • + CH 2 = CH 2 R – CH 2 – CH 2 •

R – CH 2 – CH 2+ CH 2 = CH 2 R – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2•

În a treia etapă, etapa de întrerupere, se produc întreruperi de lanț prin recombinări de radicali :

2R – (CH 2 – CH 2 – ) n – CH 2 – CH 2- R – ( – CH 2 – CH 2 – ) n – CH 2 – CH2 – •

CH 2 – CH 2 – ( – CH 2 – CH 2 ) n – R

Pentru polimerizarea etenei la presiune ridicată se pot folosi ca inițializatori oxigenul, peroxizii organici, hidroperoxizii și diazo, a cărora concentrație trebuie să fie riguros controlată deoarece condiționează masa moleculară a produsului și conversia la o trecere a etenei prin zona de reacție.

3.4. DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Etena se introduce în vasul pentru etenă 1, de unde se trimite la compresorul 2 pentru prima treaptă de comprimare, care se realizează la 800 – 1000 atmosfere, urmând apoi să se realizeze răcirea în răcitorul 3.

După comprimare și preîncălzire până la 100 – 200C, etena se trece la treapta a doua de comprimare de la 1500-2000 atmosfere, se face o răcire în răcitorul 5, apoi etena împreună cu inițiatorul, este introdusă în reactorul de polimerizare 6.

În funcție de inițiatorii folosiți, în intervalul de temperatură în care se face preîncălzirea, începe procesul de polimerizare.

Datorită caracterului puternic exoterm al procesului, temperatura se poate ridica până la 250-300C. Pentru a menține regimul termic constant în zona de reacție, căldura de reacție este prelucrată prin intermediul unui agent de transfer termic, care circulă prin mantaua de răcire a reactorului .

Răcirea amestecului de reacție se face în continuare pe parcursul transportului polimerului la separator, unde se separă polietilena care este trecută la instalația de omogenizare și granulare, iar etena nereacționată este recirculată .

Eficiența procesului de polimerizare în reactor este influențat de următorii parametrii :

dimensiunile reactorului ;

natura agentului de transfer termic ;

temperatura agentului de transfer termic ;

temperatura de inițiere a procesului,care depinde de natura inițiatorului;

temperatura maximă realizată în timpul reacției ;

presiunea de reactor ;

viteza și numărul de puncte prin care se alimentează monomerul și inițiatorul ;

metoda de eliminare a polimerului din reactor .

În reactorul cu agitator, etena se introduce direct, cu sau fără inițiator în amestecul de polimerizare la temperatura de circa 250C .

Etena se încălzește pe seama căldurii de reacție și contribuie astfel la menținerea unui regim termic constant în zona de reacție .

Răcirea suplimentară a reactorului se face și în acest caz prin intermediul unui agent de transfer termic extern .

Procesul de polimerizare a etenei în reactoarele cu agitare se poate realiza în una, două sau trei zone separate între ele, în regim termic diferențiat, cu inițiatorii și sisteme de agitare diferite.

Conținutul din fiecare zonă de reacție este agitat continuu pentru a se realiza dispersia și îndepărtarea căldurii din zona de reacție .

Regimul termic se poate regla prin dozarea inițiatorului, care se introduce în mai multe puncte ale zonei de reacție cu ajutorul unor pompe dozatoare a cărora funcționare este integrată într-un sistem de acționare automată

3.5. SCHEMA TEHNOLOGICĂ A INSTALAȚIEI DE FABRICARE A

POLIETILENEI LA PRESIUNE ÎNALTĂ

1 — filtru 7 — ventil de detenta;

2 — compresor 8—răcitor tip țeavă în țeavă

3 — filtru 9 — separator;

4 — compresor 10 — buncăr

5 — răcitor 11 — extruder .

3.6. FABRICAREA POLIETILENEI DE JOASĂ PRESIUNE

3.7. DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Polimerizarea are loc la 1 – 10 at, la 70°C, în suspensie, cu ajutorul catalizatorilor organo-metalici .

Catalizatorul se prepară prin amestecarea A1( C2H5 )3 cu TiCl4 în solvent (benzină, motorină).

Fazele procesului tehnologic la fabricarea polietilenei la presiune joasă sunt:

purificarea monomerului ;

prepararea catalizatorului ;

polimerizarea etenei ;

separarea polimerului ;

recuperarea solventului .

Etena se trimite în coloana de purificare 1, unde are loc purificarea etenei prin procedeul de distilare, eliberându – se de impuritățile care ar inactiva catalizatorul. Etena pură este evacuată pe la parte inferioară și se trimite în reactorul de polimerizare 3, unde se aduce prin pulverizare amestecul catalizator și solvent.

Catalizatorul este de tip Ziegler – Natta, format din TiCl4 și trietil–aluminiu (Al(C2H5)3).

În reactorul 3, prevăzut cu manta și o bună agitare, are loc reacția de polimerizare la temperatura de 70 ◦C și presiune de 1 – 10 atmosfere tehnice.

Reacția are loc cu o conversia totală foarte bună 95—98%, după procedeul în suspensie.

Se trimite apoi la vasul de separare 4, unde se separă solventul, în cea mai mare parte . Tot aici se introduce și apa pentru dezactivarea catalizatorului. Solventul separat se regenerează prin rectificare în două etape succesive .

Suspensia de polimer ce rezultă la separatoare este trecut printr-un sistem de filtrare pentru separarea apei, iar polietilena se trece în final în dispozitivele de omogenizare și granulare .

Economia procesului de polimerizare a etenei la presiune joasă este influențată de alegerea adecvată a solventului organic ce constituie mediul de polimerizare .

Prețul de cost al solventului, posibilitățile de recuperare și implicațiile pe care le aduce folosirea acestui solvent în structura schemei tehnologice a procedeului, influențează dimensiunile investițiilor și cheltuielilor de producție.

3.8. SCHEMA TEHNOLOGICĂ A INSTALAȚIEI DE FABRICAREA A

POLIETILENEI LA PRESIUNE JOASĂ

1 — coloana de purificare a monomerului;

2 — vas de preparare catalizator ;

3 — reactor de polimerizare;

4 –- separator ;

5 – coloană de purificare a solventului.

CAPITOLUL IV

4.1. PROPRIETĂȚILE FIZICO—CHIMICE ALE POLIETILENEI

Polietilena (- CH2 – CH2 -) n este :

substanță solidă

de culoare albă;

puțin gazoasă la pipăit, asemănătoare cu parafina.

Această asemănare poate fi înțeleasă dacă vom lua în considerație faptul că acest polimer prezintă prin structura sa o hidrocarbură saturată ( parafina ) cu o masă moleculară mare .

inflamabilă;

are stabilitate chimică față de reagenți;

arde cu o flacără albăstrie luminoasă .

Soluțiile de acizi, baze și oxidanți (permanganat de calciu ) asupra ei nu influențează, acidul azotic concentrat o distruge .

un material termoplastic cu un tușeu gras ;

un material flexibil, cu suplețe la grosimi mici ;

un material inodor, insipid și netoxic ;

se descompune aproape la temperatura de 300C ;

se înmoaie în jurul temperaturii de 115C și devine casant la temperatura sub – 25 C ;

există sub forme de la amorf la cristalin

Forma amorfă a polietilenei este dură, rezistentă, puțin sfărâmicioasă și mai solubilă în timp ce, forma cristalină este elastică, deformabilă, puțin solubilă și mai sfărâmicioasă.

Trecerea de la forma amorfă la forma cristalină atrage după sine și modificarea greutății specifice a polietilenei.

Proprietățile polietilenei, foarte diferite ca tipuri și procedee de fabricație, corespund în mare parte densităților acestora .

Astfel se deosebesc polietilene cu :

densitate mică 0,910 – 0,925

densitate medie 0,926 – 0,940

densitate mare 0,941 – 0,965 ( în unele cazuri 0,965 )

Polietilena cu densitate mică poate conține în structură de la 15 la 20 ramificații la mia de atomi de carbon, această neregularitate dând naștere la cristalinitate mai redusă .

Polietilena cu densitate mare liniară, are relativ numai 5 ramificații laterale la mia de atomi de carbon, ceea ce dă maștere la maximum de cristalinitate, densitate, rigiditate și duritate .

Polietilena cu densitate mică și medie au un grad de cristalinitate de 50 – 85 %, pe când la polietilena cu densitate mare cristalinitatea ajunge până la 95%, comparativ unele proprietăți în funcție de cristalinitate variază.

Caracteristicile fizico-chimice, ale polietilenei sunt diferite, funcție de procedeul de polimerizare prin care s-a obținut .

Polietilena de presiune înaltă se caracterizează prin :

proprietăți mecanice remarcabile ;

proprietăți electrice deosebite ;

stabilitate termică ;

rezistență electrică ridicată ;

impermeabilitate la gaze și lichide ;

densitate mică ;

prelucrabilitate ușoară ;

material ieftin termoplastic .

Polietilena de presiune joasă se caracterizează prin :

elasticitate mai bună ;

este mai transparentă ;

are punct de înmuiere ridicat ;

4.2. FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ PROPRIETĂȚILE POLIETILENEI

Caracteristicile tehnice și comportarea la prelucrare a polietilenei sunt influențate de o serie de factori precum :

procedeul de polimerizare ;

indicele de curgere ;

masa moleculară .

Proprietățile polietilenei obținute prin polimerizarea catalitică la presiunea atmosferică sunt diferite de acelea obținute la presiuni mari. Astfel, constanta dielectrică este mai mică la polietilene de presiune mică.

De asemenea, polietilena obținută este mai transparentă, mai elastică și are un punct de înmuiere mai ridicat decât polietilene de presiune mare.

Unele proprietăți foarte bune ale polietilenei, ca de exemplu rezistența la agenții chimici și rezistența mecanică, sunt datorate utilizării în procesele tehnologice a catalizatorilor .

CAPITOLUL V

MĂSURI DE SECURITATE ȘI SĂNĂTATE ÎN MUNCĂ.

PAZA ȘI STINGEREA INCENDIILOR LA FABRICAREA POLIETILENEI

Prin măsuri de protecție a muncii și de tehnică a securității muncii se înțelege totalitaea măsurilor ce trebuie luate pentru a se evita pericolul din instalații.

Industria polimerilor și cea de prelucrare a lor , necesită asigurarea unui întreg complex de măsuri, care sa elimine posibilitatea producerii unor accidente de munca, intoxicații sau boli profesionale.

Întrucat procesele tehnologice se desfășoară la temperatură și presiuni speciale, se impugn cunoașterea și respectarea tuturor instructiunilor de lucru, a măsurilor de protecție a muncii,de pază și de stingerea a incendiilor, de la fiecare loc de muncă.

Respectarea disciplinei tehnologice este o altă condiție pentru a preveni producerea unor accidentede muncă nedorite.

La polimerizare este necesar să se asigure etanșarea perfectă a instalațiilor,utilajelor,

precum măsurile pentru a preveni formarea unor amestecuri detonate.

Operația de răcire se va realize nu sub presiune,ci cu ajutorul vidului.

Reactoarele de polimerizare sub presiune trebuie prevăzute cu supapă de siguranță montată deasupra unei membrane și a unui lichid inactive.

Clădirile și instalațiile cu orice destinație se proiectează și se dotează cu mijloace de pază contra incendiului.

Se vor lua toate măsurile pentru depozitarea corespunzătoare a etenei, precum și a polietilenei.

CAPITOLUL VI

PROBLEME DE POLUARE ȘI DE PROTECȚIE A MEDIULUI INCONJURĂTOR

Industria chimică este cu siguranță o sursă mare de poluare a mediului înconjurător.

Sunt multe substanțe nocive,gaze,vapori,etc.,care rezultă din diferite procese tehnologice și care afectează calitatea mediului (a aerului,a apei și a solului).

Industria compușilor macromoleculari ridică probleme serioase vis-a vis de protecția și poluarea mediului înconjurător și prin urmare și fabricarea polietilenei.

Influența nociva a apelor uzate de la fabricarea polietilenei asupra emisarului se resimte datorită pH-ului încărcării organice mari impurificatorilor specifici.

Problemele cheie din punct de vedere al mediului în sectorul polimerilor sunt reprezentate de emisiile de compuși organici volatili, în unele cazuri apele uzate cu încărcare potențială mare de compuși organici, cantitățile relativ mari de solvenți folosiți și deșeurile nereciclabile, precum și cererea de energie.

Pentru a proteja mediul înconjurător,este necesar sa fie luate o serie de măsuri precum:

~ cunoașterea și respectarea actelor normative referitoare la protecția mediului

înconjurător

~ reducerea emisiilor de agenți poluanți

~ tratarea deșeurilor si eliminarea lor

~ depozitarea corespunzătoare a polietilenei și a produselor obținute din

polietilenă,pentru a evita degradarea lor si alterarea calității mediului

înconjurător

~ automatizarea proceselor de fabricație a polietilenei precum și a produselor

obținute din polietilenă.

Astăzi toate eforturile se îndreaptă spre controlul emisiilor de agenți poluanți, spre captarea acestor agenți și spre condiționarea lor într-o formă stabilă nedispersabilă.

Se recomadă :

folosirea unei soluții-tampon pentru apele uzate în amonte de stația de epurare a apelor uzate, cu scopul de a obține o calitate constantă a apelor uzate. Aceasta se aplică pentru toate procesele care generează ape uzate, precum PVC sau ESBR ;

colectarea gazelor reziduale provenite de la extrudare. Gazele reziduale provenite de la secția de extrudare;

recuperarea monomerilor de la compresoarele cu piston;

reducea emisiilor provenite de la secțiile de finisare și depozitare, prin tratarea aerului evacuate;

folosirea reactorului la cea mai înaltă concentrație a polimerilor posibilă; Prin creșterea concentrației polimerului în reactor, se optimizează eficiența energetică totală a procesului de producție ;

folosirea sistemelor de răcire cu buclă închisă;

Epurarea apelor uzate poate fi efectuată într-o stație centrală sau într-o stație specială pentru o anumită activitate. În funcție de calitatea apei uzate, se impune preepurarea specială suplimentară.

CONCLUZII

CAPITOLUL VII

BIBLIOGRAFIE

1.”Chimie si probleme de chimie” ♦ I.Rîșavi, I. Ionescu,Editura Tehnică,București

1971

2.”Chimie generală” ♦ S.Ifrim, I. Roșca,Editura Tehnică,București 1989

3.”Chimie generala” ♦ I.Rîșavi,N. Diaconescu,Editura Didactică și

Pedagogică,București 1963

4.”Tehnologie chimică” ♦ M. Florea, R. Avram,Editura Didactică și

Pedagogică,București 1978

5.”Tehnologia fabricării și ♦ I. Niculescu,T. Rodeanu,Editura Didactică și

prelucrării produselor chimice” Pedagogică R.A.,București 1993

6.”Exploatarea și întreținerea ♦Ana F. Mihăilescu,Editura Didactică și

utilajelor și instalațiilor din Pedagogică R.A., București 1993

industria chimică”

7.”Industrii chimice” ♦ M. Iovu,Editura Didactică și Pedagogică,

București 1968

8. “Memorator de materiale ♦S. Hornu, Editura Tehnică

plastice și auxiliare”

9. “Tehnologii de prelucrare ♦ M.Rusu,D.L. Rusu, Editura Dosoftei,Iași

a polimerilor” 1995

ANEXE

ANEXA 1

operații de prelucrare a polimerilor

ANEXA 2

Produse obținute din polimeri

ANEXA 3

materii prime naturale pentru obținerea polimerilor

Bumbac Extragerea latexului din arborele de cauciuc

Cânepă Lemn

Stuf In