Production de LDPE : Processus et Réacteurs

Le polyéthylène basse densité (LDPE) est un plastique que nous voyons souvent dans nos vies. Il est indispensable pour des objets courants tels que les sacs en plastique et le film plastique.

Pour fabriquer du LDPE avec de bonnes performances, la méthode de production est particulièrement critique. Le LDPE peut être produit par polymérisation à radical libre à des pressions de 10 000 à 30 000 fois la pression atmosphérique et à des températures élevées de 80 à 300 degrés Celsius.

Ce processus nécessite à la fois un contrôle précis des réactions chimiques et une production à grande échelle dans des usines. Actuellement, deux types principaux d'équipements sont utilisés pour produire du LDPE : des réacteurs autoclaves agités et des réacteurs tubulaires. Cependant, avec les avancées technologiques, les réacteurs tubulaires sont de plus en plus utilisés car ils peuvent transformer davantage de matières premières d'éthylène enLDPE.

Le principe de base du processus de polymérisation à radical libre

Le polyéthylène basse densité (LDPE) que nous utilisons généralement est en réalité fabriqué par polymérisation à radical libre. Par exemple, la haute température et la haute pression sont comme un "interrupteur magique" qui peut transformer l'initiateur en un "petit pousseur" particulièrement actif. Une fois que ces "petits pousseurs" touchent les matières premières d'éthylène, ils les tireront main dans la main pour former une longue chaîne.

Pendant la réaction, cette longue chaîne continuera à "se ramifier" et à faire pousser de petites branches. Plus il y a de ces branches, plus le LDPE produit sera doux, meilleure sera la transmission de la lumière, et il sera particulièrement facile à traiter et à façonner.

Le nombre spécifique de branches qui peuvent être développées et leur distribution uniforme dépendent de la température et de la pression pendant la réaction, ainsi que du type et de la quantité d'initiateur. Une fois que ces conditions changent, les caractéristiques du produit produit changeront également.

Caractéristiques du processus du réacteur autoclave agité

Le réacteur autoclave agité est un équipement de processus qui était utilisé précédemment dans la production de LDPE. C'est généralement un conteneur sous haute pression avec un dispositif d'agitation. Le monomère d'éthylène, l'initiateur et d'autres matières premières sont entièrement mélangés dans l'autoclave et polymérisés sous haute température et haute pression.

Le rôle du dispositif d'agitation est crucial. Il peut garantir que les matériaux dans l'autoclave sont mélangés de manière homogène, de sorte que la distribution de la température et de la pression de réaction tende à être cohérente, garantissant ainsi la stabilité de la qualité du produit. Cependant, le réacteur autoclave agité présente également certaines limitations.

En raison de l'espace limité dans l'autoclave, le temps de résidence du matériau est relativement court, et le taux de conversion de l'éthylène est soumis à certaines restrictions. En même temps, beaucoup d'énergie sera consommée pendant le processus d'agitation, et les exigences d'étanchéité de l'équipement sont extrêmement élevées, et le coût de maintenance est relativement élevé. ​

Structure et caractéristiques de réaction des réacteurs tubulaires​

Le réacteur tubulaire est un autre équipement important pour la production de LDPE. Il se compose d'un ou plusieurs tuyaux à haute pression avec un grand rapport d'aspect, et les matières premières complètent la réaction de polymérisation tout en s'écoulant dans les tuyaux. Comparé au réacteur autoclave agité, la structure du réacteur tubulaire est plus simple, mais son processus de réaction est tout aussi complexe.

Le monomère d'éthylène et l'initiateur sont introduits dans le réacteur tubulaire sous haute pression, et la réaction progresse progressivement à mesure que les matériaux s'écoulent dans le tuyau. En raison de la longueur du tuyau, le temps de résidence des matériaux est relativement long, ce qui fournit des conditions favorables à la réaction complète de l'éthylène, ce qui est également l'une des raisons importantes du taux de conversion plus élevé de l'éthylène du réacteur tubulaire. ​

Avantages significatifs des réacteurs tubulaires​

Les avantages des réacteurs tubulaires ne se reflètent pas seulement dans le taux de conversion de l'éthylène, mais aussi dans l'efficacité de production et la qualité du produit. Dans le réacteur tubulaire, l'écoulement des matériaux présente les caractéristiques d'un écoulement piston. Ce mode d'écoulement fait que la concentration, la température et d'autres paramètres des matériaux de réaction changent de manière graduelle le long de la direction axiale du tuyau, ce qui est propice à la réaction.

En même temps, le réacteur tubulaire peut atteindre un contrôle précis du processus de réaction en contrôlant la température et la pression par sections, produisant ainsi des produits LDPE avec des propriétés différentes. De plus, la capacité de production des réacteurs tubulaires est grande, ce qui peut répondre aux besoins de production industrielle à grande échelle, et le coût de maintenance de l'équipement est relativement bas. Ces facteurs font des réacteurs tubulaires un avantage dans la compétition avec les réacteurs autoclaves agités. ​

Valeur spécifique des réacteurs autoclaves agités​

Bien sûr, les réacteurs autoclaves agités ont encore une certaine valeur d'application dans certains cas spécifiques. Par exemple, pour certaines productions LDPE en petites quantités et multi-variétés, les réacteurs autoclaves agités sont plus flexibles et peuvent rapidement ajuster les paramètres de réaction selon différents besoins.

Mais d'un point de vue global de la production industrielle, les réacteurs tubulaires sont devenus le processus dominant pour la production de LDPE avec leur taux de conversion d'éthylène plus élevé, une meilleure efficacité de production et un coût inférieur. ​

Avec l'avancement continu de la science et de la technologie, le processus de production de LDPE continue d'être optimisé. Les réacteurs autoclaves agités et les réacteurs tubulaires se dirigent vers des directions plus efficaces, économes en énergie et respectueuses de l'environnement.

Dans le futur, en améliorant davantage les conditions de réaction, en optimisant la structure de l'équipement et en développant de nouveaux initiateurs, le processus de production de LDPE sera plus parfait, offrant un soutien solide à son application plus large dans l'emballage, l'agriculture, l'industrie et d'autres domaines.

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