Производство полиолефинов и полистирола

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Инновационный Евразийский Университет 

Кафедра: «Химия и экология» 
 
 
 

Курсовая  работа

Дисциплина: Общая химическая технология

Тема: Производство полиолефинов и полистирола 
 
 
 
 
 

Выполнила

Ст. гр. ХТОВ-21

Новикова  Алина

Проверил

к.х.н. Нургалиев  Ж.А. 

                                                         

                                                         2011

Содержание

Введение……………………………………………………………………… 3

1. Литературный обзор…………………………………………………... 5
1. Полиолефины…………………………………………………… 5
1. Полиэтилен.  Свойства и область применения……………….. 6
2. Полипропилен. Характерные свойства и применение……….. 8
2. Полистирол. Свойства и область применения……………….. 10
2. Технологическая часть……………………………………………….. 13
1. Способы получения полиэтилена……………………………... 13
2. Методы получения полипропилена…………………………... 17
3. Производство полистирола……………………………………. 21

Заключение…………………………………………………………………... 24

Список литературы………………………………………………………….. 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Полимерные  молекулы представляют собой обширный класс соединений, основными отличительными характеристиками которых являются большая молекулярная масса и  высокая конформационная гибкость цепи. Можно с уверенностью сказать, что и все характеристические свойства таких молекул, а также  связанные с этими свойствами возможности их применения обусловлены  вышеуказанными особенностями.

   Среди выпускаемых промышленностью полимерных материалов большое значение имеют  полиолефины – полиэтилен и полипропилен. Производство полиолефинов в большинстве  развитых стран начало развиваться  с середины 60-х годов и к  настоящему времени достигло больших  масштабов.

   Исходным  сырьем для синтеза полиолефинов служат непредельные углеводороды —  этилен, пропилен, бутилен и другие высшие олефины, получающиеся при термической  переработке нефти, а также переработке  природного газа. В данной работе я рассматривала производство полиолефинов на примере полиэтилена (включая полиэтилен высокого давления и полиэтилен низкого давления) и полипропилена.

   Наряду  с полиолефинами, широко используется и полистирол. По объему производства полистирольные пластики занимают третье место после полиэтилена и  поливинилхлорида. Выработка полистирола  превышает 10 млн т в год. Полистирол находит применение практически  во всех основных отраслях народного  хозяйства, включая производство электрооборудования, радиоаппаратуры, мебели, упаковки, предметов  домашнего обихода.

   Целью данной курсовой работы является рассмотрение процессов производства полиолефинов (полиэтилена и полипропилена) и  полистирола.

   Исходя  из поставленной цели, выделим следующие  задачи:

1. Раскрыть сущность полиолефинов и полистирола.
2. Рассмотреть физические и химические свойства и области применения  полиэтилена, полипропилена и полистирола.
3. Изучить процессы получения и технологические схемы вышеупомянутых процессов  получения данных веществ каждого в отдельности.

   Объектом  исследования в курсовой работе являются такие высокомолекулярные соединения как полиолефины и полистирол.

   Предметом исследования курсовой работы является сами процессы производства полиэтилена, полипропилена и полистирола.

   В работе использована специализированная литература по дисциплине «Общая химическая технология», различные химические энциклопедии, учебники по высокомолекулярным соединениям и их синтезу и технологической переработке. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Литературный  обзор

1.1 Полиолефины

Полиолефины - высокомолекулярные соединения общей  формулы

  ,

образующиеся  при полимеризации или сополимеризации  ненасыщенных углеводородов — олефинов (R, R'=H, CH3, C₂H₅ и т.п.). Из полиолефинов наиболее широко известны полиэтилен (R=R'=H) и полипропилен (R=H, R'=CH₃).

     Полиолефины характеризуются высокой степенью кристалличности, обусловливающей  достаточную механическую прочность, высокими диэлектрическими показателями, устойчивостью к действию агрессивных  веществ (кроме сильных окислителей, например HNO₃). Однако полиолефины обладают низкой адгезией к металлическим и другим поверхностям. Для повышения адгезии в макромолекулы полиолефинов (сополимеризацией или обработкой полимера) вводят полярные группы (—СООН и др.). Это даёт возможность существенно расширить области применения полиолефинов. 

       По масштабу промышленного производства  и широте областей применения (плёнки и волокна, электроизоляционные  покрытия, литьевые изделия и  др.) Полиолефины не имеют себе  равных среди термопластичных  материалов. Из производимых промышленностью  полиолефинов наряду с полиэтиленом  и полипропиленом большое значение  имеют также их сополимеры  — этилен-пропиленовые каучуки.  Это обусловлено как ценными  техническими свойствами указанных  полиолефинов, так и наличием  для их производства дешёвого  и доступного нефтехимического  сырья — этилена и пропилена.  В 1973 мировое производство полиэтилена  составило около 10 млн. тонн, полипропилена  — около 2,4 млн. тонн. Промышленное  значение имеют полиизобутилен (R=R'=CH₃), а также сополимеры изобутилена.

  В небольших масштабах в промышленности (США, ФРГ) получают полибутен-1, характеризующийся отсутствием ползучести; его применяют для изготовления труб. Производятся также полиолефины, обладающие повышенной теплостойкостью, например в Великобритании и США — поли-4-метилпентен-1 (теплостойкость по Вика 180°С); в СССР разработан метод получения поливинилциклогексана (теплостойкость по Вика 225°С). Полиолефины такого типа перспективны для ряда областей применения в медицинской, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

   Производство  полиолефинов в большинстве развитых стран начало развиваться с середины 50-х годов и к настоящему времени  достигло больших масштабов.

1. Полиэтилен.  Свойства и область применения

   Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, [- СН₂ – СН₂ -]_n, представляет собой карбоцепной полимер этилена. Молекулярная масса полиэтилена в зависимости от метода и режима полимеризации колеблется от десятков тысяч до нескольких миллионов. По состоянию на 1976 год - самый распространенный в мире пластик.  Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.  

   Полиэтилен представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

   Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C₁—С₄, молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД. 

   Полиэтилен  устойчив к действию воды, не реагирует  с щелочами любой концентрации, с  растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими  кислотами, даже концентрированной  серной кислоты, но разлагается при  действии 50%-ой азотной кислоты при  комнатной температуре и под  воздействием жидкого и газообразного  хлора и фтора.

   При комнатной температуре полиэтилен нерастворим и не набухает ни в  одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80°C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворен в перегретой до 180 °C воде. 

   Со  временем, полиэтилен деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

   Полиэтилен  низкого давления (ПЭНД) применяется  при строительстве полигонов  переработки отходов, накопителей  жидких и твердых веществ, способных  загрязнять почву и грунтовые  воды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Полипропилен. Характерные свойства и применение.

   Полипропилен  — полимер пропилена (пропена). В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,90 г/см³, что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при 140 °C, температура плавления 175 °C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов). 

   Поведение полипропилена при растяжении ещё  в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей механических свойств. При высоких скоростях  растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно  ниже его предела текучести при  растяжении.

Физико-механические свойства полипропилена.