(a). Yüksek Basınç Polietileni; LDPE
Düşük yoğunluklu polietilen (AYPE) yüksek basınçta (1000-3000 atm.) ve 70-200 0C sıcaklıkta, katalizörsüz koşullarda üretilir; reaksiyonlar serbest radikal zincir mekanizması üzerinden yürür. Serbest radikal başlatıcı oksijen veya organik bir peroksittir.
Yüksek basınç teknolojilerinde genellikle karıştırıcılı bir otoklav veya bir tüplü re-aktör kullanılır (Şekil-1). Proseste etilen gazı iki-kademeli bir kompresörde 1000-3400 atmosfere sıkıştırılarak basınçlandırılır; yüksek basınç, katılma-polimerizasyon mekanizmasını kolaylaştırır.
Sıkıştırılmış etilen otoklava (veya tüplü reaktöre) verilir; burada oksijen veya benzoil peroksit gibi bir serbest-radikal başlatıcıyla karıştırılır. Oluşacak polimerin molekül ağırlığı bir zincir transferci madde (propan veya diğer alkanlar) ilavesiyle kontrol altında tutulur.
Polimerizasyon reaksiyonu çok ekzotermiktir, dolayısıyla fazla miktarlarda ısı çıkar; ısının etilenin parçalanmasına (karbon, hidrojen ve metan) neden olmaması için sıcaklık çok yakından izlenmeli ve gereken önlemler alınmalıdır.Reaktörden çıkan ergimiş polimer vidalı bir ekstrudere verilerek pelletler haline getirilir. Pelletler sıcak havayla kurutulur ve su resaykıl edilir. Reaktör koşullarının dalgalanması sırasında oluşan standart dışı polimer ayrıca toplanır, karıştırılır ve bazen ekstruderden geçirilerek ‘ikinci kalite’ ürün olarak satılır.
(b). Düşük Basınç Polietileni; YYPE ve LAYPE
Yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) inert bir hidrokarbon çözeltide, 60-70 0C sıcaklık ve atmosferik basınçta Ziegler-Natta prosesiyle yapılır. Ziegler-Natta ka-talizörleri titanyum tetraklorür ve trialkil aluminyum (trietil aluminyum ve tribütil aluminyum gibi) bileşiklerinin karıştırılmasıyla hazırlanır.
Çeşitli düşük basınç prosesi vardır; gaz fazı polimerizasyonu, slurry polimerizasyonu, çözelti polimerizasyonu, modifiye yüksek basınç prosesi gibi. Bunlardan en fazla uygulananlar gaz fazı ve slurry polimerizasyon prosesleridir.
Gaz fazı akışkan yatak YYPE (bazan da LAYPE) prosesi Zeigler-Natta grubunca geliştirilmiştir (Şekil-2). Proses 20 atm. de Zeigler-Natta tip geçiş metalleri, krom kaplı silika veya silika/alumina katalizörlerle yapılır. Ziegler-Natta katalizörü, bir hidrokarbon seyreltici içinde titanyum tetraklorür ve dietil aluminyum klorürle hazırlanır (katı ve sıvının birarada olduğu bir slurry -çamurumsu kıvamda-), etilen ve hidrojenin peşisıra karıştırıcılı (veya akışkan yataklı) polimerizasyon reaktörüne verilir. Krom katalizörler kullanıldığında katali-zörün reaktöre ilavesi etilen ve hidrojenden biraz sonra (aktiflenme reaksiyonları başladıktan sonra) yapılır; çünkü krom katalizör, Ziegler-Natta katalizörlere göre daha geniş molekül ağırlığı dağılımına neden olur.
Oluşan polimerik süspansiyon sürekli olarak daha küçük bir reaktöre akar. Etilenin polietilene dönüşümü ~%100 dolayındadır. Polimer bir boşaltma sistemiyle reak-törden alınır, reaksiyona girmemiş hidrokarbonların uzaklaştırılması için gaz girme işlemine alınır. Granüler veya toz halindeki ürün tamamlama (finishing) kısmında gerekli katkı maddeleri ilave edildikten sonra yüksek kapasiteli vidalı ekstruderlerde pelletlenir ve oradan da depolama silolarına verilir.
Slurry polimerizasyon da LAYPE ve YYYPE üretiminde kullanım alanı fazla olan bir polimerizasyon prosesidir.(Şekil-3). Proseste etilen, komonomer, katalizör ve bir solvent sürekli olarak reaktöre verilir; polimerizasyon sıcaklığı <100 0C’dir. Reaksiyonlar bir slurry ortamında meydana gelir; çok yüksek aktiviteli katalizörler kullanıldığından harcanmamış katalizör uzaklaştırma işlemine gerek olmaz. Komonomerler üretilen polimerin yoğunluğunu kontrol eder; büten-1, heksen-1, 4-metil-1, penten ve okten bu amaçla kullanılan komonomerlerden bazılarıdır. Reaktör akımı bir kurutma sistemine verilerek katı polimer ayrılır. Slurrydan ayrı-lan solvent herhangi bir işlem yapılmaksızın reaktöre resaykıl edilir. Toz polietilen eser miktardaki hidrokarbonların uzaklaştırılması için nitrojenle pörc edilir, sonra ekstruder ve pelletlemeye gönderilir.
Tolga KARANFİL