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Technische Anwendungen von Reaktoren für homogene Reaktionen

Hochdruckpolymerisation von Ethen

Die Herstellung von Polyethylen aus Ethen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Abhängig von der Herstellungsart erhält man Polyethylen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Reaktion kann sowohl ohne Katalysator (homogen) als auch mit Katalysator (heterogen) durchgeführt werden. Ebenso werden unterschiedliche Reaktoren (z.B. Rohrreaktoren, Rührkessel und Wirbelschichtreaktoren) für die Herstellung verwendet.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zwischen den auf unterschiedliche Arten hergestellten Polyethylenen ist die Dichte. Man unterscheidet zwischen Polyethylen mit geringer Dichte (low density polyethylene, LDPE) und Polyethylen mit hoher Dichte (high density polyethylene, HDPE)

LDPE (Dichtebereich 0,91 bis 0,93 g/cm 3 ) wird durch Hochdruckpolymerisation von Ethen bei Drücken zwischen 150 bis 250 MPa und Temperaturen von 150 bis 300 °C hergestellt. Die Reaktion wird in Rohrreaktoren und Rührkesseln durchgeführt und ist deshalb ein typisches Beispiel für die Verwendung von Reaktoren für Reaktionen in homogener Phase.

Die Reaktion läuft nach einem radikalischen Mechanismus ab, weshalb das LDPE im Gegensatz zum HDPE, welches mit Hilfe von Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt wird, stärker verzweigt ist.

Aufgrund der hohen Drücke werden Rohrreaktoren mit Rohrinnendurchmessern von 34 bis 55 mm und Außendurchmessern von 71 bis 120 mm verwendet. Die Gesamtlänge der Rohrschlange beträgt 400 bis 900 m, die Verweilzeit beträgt 100 bis 150 s.

Vertiefung: Schematischer Aufbau einer Anlage zur Hochdruckpolymerisation von Ethen

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