Этилен представляет собой бесцветный горючий газ со слабым запахом. Вещество плохо растворимо в воде, имеет химическую формулу С2H4, относится к четвертому классу опасности. В природе этилен содержится в нефти, природном газе. Углеводород также является фитогормоном, который выделяется растениями при созревании плодов.

Этилен широко применяется в промышленности и является одним из самых производимых органических веществ в мире. Ежегодно в мире получают более 110 миллионов тонн этилена, при этом объёмы производства вещества продолжают расти.

Этилен является мономером и используется в качестве сырья для получения огромного количества соединений: полиэтилена (составляет более 60% от всего объема продукции, получаемой в результате переработки этилена), стирола, этилового спирта, уксусной кислоты и других. В промышленных объемах вещество получают с помощью полимеризации этилена, при этом конечный продукт отличается в зависимости от используемого метода.

Выделяют несколько основных методов полимеризации этилена:

• при высоком давлении;
• при среднем давлении;
• при низком давлении.

Полимеризация этилена при высоком давлении осуществляется двумя способами: полимеризацией в массе и в суспензии. Наибольшее распространение имеет способ полимеризации в массе. Рассмотрим его основные этапы:

1. Этилен очищают от примесей;
2. В очищенное сырье вводят кислород, выступающий в качестве катализатора (инициатора реакции). При этом концентрация кислорода зависит от температуры и давления в процессе реакции.
3. Вещество сжимают до давления, необходимого для полимеризации.
4. Производят процесс полимеризации, отделение полимера.

Полимеризация этилена осуществляется в специальных реакторах, где происходит поэтапное нагревание и охлаждение химических соединений. При этом образование полимера происходит циклически. В результате одной реакции (цикла) полимеризуется около 15% этилена, а в сумме – до 98% вещества. Так как кислород вводится в этилен перед сжатием, существует риск преждевременной полимеризации. Избежать этого позволяет использование специальных химических реагентов – ингибиторов полимеризации.

Реагенты предотвращают преждевременную полимеризацию при производстве стирола, этилена, пропилена, бутадиена, изопрена. Использование ингибиторов полимеризации позволяет повысить стабильность производства мономеров, сократить сроки чистки оборудования в период капитального ремонта, снизить расходы.

Кроме того, ингибиторы позволяют:

• предотвратить нежелательную полимеризацию мономера при его хранении и транспортировке;
• регулировать скорость полимеризации и предотвращать «взрывы» в процессе реакции.

Физические и химические свойства полиэтилена зависят от используемого метода полимеризации. При полимеризации под высоким давлением образуется полиэтилен низкой плотности (LDPE). Материал широко применяется для изготовления упаковочных материалов, пленок и пленочных материалов.

Продуктом полимеризации под низким давлением является полиэтилен высокой плотности (НDPE). Области применения НDPE включают изготовление пленок и пленочной продукции (например, пакеты), различных ёмкостей, сеток, труб, кабельной изоляции, садовой и иной пластиковой мебели. Продукция из этого материала отличается большей прочностью, жёсткостью, прозрачностью и химической стойкостью.

Полимеризация этилена при среднем давлении образует полиэтилен средней плотности (MDPE). Материал производится в меньших объёмах в сравнении с LDPE и НDPE. Сферы применения полимера аналогичны: производство плёнок, мешков, крышек, пластиковых ёмкостей, труб и другой продукции.