Основные направления применения низкомолекулярного полиэтилена из местного вторичного сырья

АННОТАЦИЯ

Ввод в эксплуатацию Шуртанского газохимического комплекса и запуск производства полиэтилена позволили нам увеличить количество видов полимеров. Целью данного исследования является изучение свойств НМПЭ полученных в Шуртанском газохимическом комплексе и изучение его влияния на свойства дизельные фракции утяжелённого фракционного состава компонентов дорожного битума и печного топлива. В данной статье решена проблема технологии выделения низкомолекулярного полиэтилена из местных отходов.

ABSTRACT

The commissioning of the Shurtan gas chemical complex and the launch of polyethylene production allowed us to increase the number of types of polymers. The purpose of this study is to study the properties of NMPE obtained in the Shurtan gas chemical complex and to study its effect on the properties of diesel fractions of the heavier fractional composition of the components of road bitumen and heating oil. In this article was soluted the problem of technolodyobtaited low moluculespolietilen from the locae waste.

Ключевые слова: мономер, полимер, сополимер, катализаторы Циглери-Натта, дизельное топливо, суспензия, химический реагент, низкомолекулярный полиэтилен.

Keywords: monomer, polimer, copolimer, catalysts Tsigleri-Natta, diesel fuel, suspension, a chemical reagent, low-molecular polyethulene.

В Шуртанском газохимическом комплексе получают полиэтилен в процессе полимеризации этилена в растворе циклогексанона из катализаторов Циглер-Натта (Al(C₂H₅)₂Cl+ТiCl₄), во время процесса образуются отходы низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ) в качестве дополнительного продукта. Его объем в среднем составляет 1,5-2,0 тонны в год, в зависимости от сорта производимого полиэтилена, также было выявлено что в составе этих отходов содержится до 5-10% низкомолекулярного полиэтилена. В настоящее время эти переработанные отходы используются для различных целей. Здесь полиэтилен синтезируется по анионо-координированному механизму с участием катализатора Циглера-Натта, при этом получают высокой, средней и низкой плотности полиэтилен путем добавления к цепи основного полимера часть бутан-1, что позволяет контролировать плотность полимера в широком диапазоне.

Следовательно, продукт, полученный в комплексе, представляет собой сополимер бутена-1 с этиленом. В боковой цепи наблюдаются содержание коротких связей в составе макромолекулы этиленового сополимера, полученного при низком давлении, длина которых определяется количеством сополимерного мономера (бутен-1). Линейное описание полиэтиленовой макромолекулы обеспечивает достаточные анизотропные свойства пленки на ее основе.  Рабочее давление в колонне поддерживается на уровне 700-900 кПа или ниже. Это намного ниже, чем рабочая температура в колонке LB. Температура кубовой части в колонне RB составляет 180-235 ⁰С, а верхней части - 170-185 ⁰С.

Без инородных добавок и без структурообразующих полимеров низкомолекулярный полиэтилен представляет собой продукт белого или серовато-желтого цвета. Свойства НМПЭ могут широко варьироваться в зависимости от технологических параметров процесса полимеризации этилена и применимых инициаторов. На свойства НМПЭ также влияет количество белого (инициативного) масленого остатка, который служит растворителем для пероксидных ингибиторов, используемых в процессе полимеризации.

В лаборатории исследовано, что количество масла в НМПЭ составляет около 12,5% массы. Средняя молярная масса НМПЭ установлена в промежутке от 1000 до 5000 г/мас. Общее количество групп СН₃ примерно в 3 раза больше, чем у полиэтилена высокого давления, и составляет от 4 до 8 единиц на 100 атомов углерода. Вместе с этим большинство из них в полуразветвленном строении, среди которых этильные и бутильные радикалы занимают большую часть [1].

Низкомолекулярный полиэтилен широко используется в следующих отраслях промышленности: в качестве компонента технологической пластики для производства и обработки цветных металлов, их сплавов, применяемых для прозрачности и шлифования в машиностроении; в целлюлозно-бумажной промышленности для формирования восковой композиции и покрытия картона или глянцевой бумаги с целью придания эластичности при низких температурах; в качестве дополнительного технологического пластификатора и смягчителя для чистки резиновых изделий. В текстильной промышленности в целях недопущения смачивания тканей, повышения устойчивости к разрыву, повышения прочности швов; в косметологии, стоматологии, ветеринарии и растениеводстве - в качестве основы косметики, лечебных средств и мазей, которые играют роль компонента НМПЭ, создающего структуру, определяющую плотность и устойчивость изделия.

Существуют и другие направления применения НМПЭ в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Однако, поскольку диапазон изменений свойств НМПЭ, производимого в Шуртанском газохимическом комплексе широк и его объем невелик (около 100-150 тонн в год), поиск формального применения НМПЭ, по-видимому, является актуальным вопросом.

В ряде направлений, перечисленных выше, требуется НМПЭ со строгими установленными показателями качества и значениями молярной массы. Это требует первоначального фракционирования НМПЭ, которое, в свою очередь, увеличивает ее стоимость, что уменьшает количество целевого компонента и усложняет технологию делая такие производства неприбыльными.

До недавнего времени при формировании ценовой политики, в Шуртанском газохимическом комплексе, НМПЭ считался дополнительным продуктом процесса полимеризации. Соответственно, цена НМПЭ будет значительно ниже полиэтилена высокого молекулярного давления, который является товарным продуктом. Низкая стоимость НМПЭ привлекает покупателей, поэтому ее продажа не является проблемой. 

Например, при использовании НМПЭ в качестве модифицирующего дополнения при производстве оксидированных кровельных битумов объем производства не превышает 1000 тонн в год. Поэтому целесообразно применять НМПЭ в качестве дополнения к модификации свойств определенных продуктов в небольших количествах и без предварительного фракционирования [3].

Одним из таких направлений является применение НМПЭ для снижения качественных показателей нефтепродуктов, в частности, температур отверждения топлива и улучшения реологических свойств товарных битумов.

В качестве дизельной фракции с отягощенным фракционным содержанием дизельного топлива в данном исследовании использовалось дизельное топливо (ДТ), полученное с 13-ой установки БНПЗ:

- плотность в 20 ^оС 849, 3 кг / см³;

- коксуемость по конрадсону 0,42% массы;

- температура застывания +2^o;

- кинематическая вязкость 20 ⁰С при 21, 3мм²/С.

В таблице 1 приведены результаты исследования влияния добавок, от различных образцов НМПЭ 0,05 и 0,2% массы, для кинетической вязкости и температуры застывания ДТ. Экспериментально выявлено следующее:

-Добавление 0,05 % масс образца НМПЭ № 1-3 в ДТ приводит к снижению кинематической вязкости на 13 ... 15%;

- При добавлении в таком же количестве образца НМПЭ № 4, напротив, наблюдается увеличение вязкости на 38%;

- При увеличении концентрации НМПЭ на 0,2% массы в образцах НМПЭ № 1, 2 и 4 показатели увеличиваются. Вязкость ДТ уменьшается при добавлении 0,2% масс образца НМПЭ № 3.

Таблица 1.

Влияние добавок НМПЭ на кинематическую вязкость и плотность дизельного топлива при 20 ^оС

Для получения депрессорных присадок дизельного топлива используют низкомолекулярные полиолефины с молекулярной массой от 800 до 3000 г / моль и молекулярно-массовым распределением от 1,5 до 3. В то же время депрессионные свойства улучшаются при уменьшении молярной массы добавок с массой 0,05%.

В результате проведённых исследований можно сказать, что, несмотря на широкий спектр изменения свойств, НМПЭ вторичного сырья Шуртанского газохимического комплекса может быть предложен в качестве депрессорных присадок при производстве топлива из нефтепродуктов. При этом с добавлением НМПЭ, объем производства этих нефтепродуктов может составить 200 тонн в год.

Таким образом можно сделать вывод о том, что в результате проведенных исследований было выявлено, что низкомолекулярный полиэтилен - отход Шуртанского газохимического комплекса можно использовать в качестве депрессорно-диспергирующих веществ для топлив из полученных из нефтепродуктов.

Список литературы:
1. Поляков А.В., Полиэтилен высокого давления /; под общ. ред. А.В. Полякова. - М.: Химия, 1988. - 200 с.
2. Гольфар В.И., Деев Е., Бильдинов И.К. и др.; Резиновая смесь: пат. 99128018 RU, МПК C08L27/20, С08К13/02 / заявитель ЗАО «Басайри» (RU). - № 99128018/04; заявл. 31.12.99; опубл. 09.10.01 // Фе¬деральная служба по интеллектуальной собственности патентам и товарным знакам (Роспатент) [Электронный ресурс]. - М., 2007. - Режим доступа: .http://www.fips. ru. - Дата доступа: 19.11.2007.
3. Шийчук Д.В., Окисленный низкомолекулярный полиэтилен как смазочно-охлаждающий состав / А.В. Шийчук, Д.В. Колесникова // Химия и технология топлив и масел. - 1991. - № 7. - С. 5 - 6.