Производство полиэтилена высокого давления Введение. Производство полиэтилен
Заводы-производители полиэтилена
В настоящее время отечественный рынок полиэтилена абстрагируется от влияния мировой отрасли, что спровоцировано удорожанием импортного сырья и продукции. Это создало новые условия для активации собственных ресурсов и возможностей. Как указывают эксперты, у российской отрасли производства полиэтилена имеются все необходимые факторы для успешного независимого развития. В частности, это обеспечивается большим количеством сильных производителей, ежегодно поставляющих на рынок более 1,5 млн. т высококачественного полиэтилена.
Тройка лидеров производства полиэтилена в России
Компании, производящие полиэтиленовый полимер, как правило, изготавливают обширную номенклатуру товаров химической промышленности, что обеспечивает комплексный характер производства, существенную экономию затрат и, как следствие, снижение себестоимости итогового продукта. Наилучшие результаты в 2015 году показали следующие компании:
- «Казаньоргсинтез»;
- «Томскнефтехим»;
- «Нижнекамскнефтехим».
Лидером российского рынка полиэтилена является ПАО «Казаньоргсинтез». По итогам 2015 года на заводах этого предприятия было изготовлено около 42% всего объема ПЭ. Всего в структуру компании входит 7 заводов, на которых производится полиэтилен как низкого, так и высокого давления, а также обширный ассортимент иных полимеров. Продукция поступает на внутренний российский рынок и активно экспортируется.
Вторую позицию по итогам прошедшего года заняло ООО «Томскнефтехим» - предприятие, образованное ПАО «СИБУР Холдинг», которое является лидирующей интегрированной компанией в российской газоперерабатывающей и нефтехимической сфере. «Томскнефтехим» в 2015 году обеспечил производство 14,6% от общего объема полиэтилена, изготовленного в России. Основная специализация компании – выпуск ПВД. Необходимое сырье полностью изготавливается на собственных производственных мощностях.
Стабильно высокие результаты демонстрирует ПАО «Нижнекамскнефтехим». По результатам 2015 года данной компанией произведено 12,5 общего объема российского полиэтилена. Компания входит в группу «ТАИФ», частью которой является и лидер отрасли «Казаньоргсинтез». На производственных мощностях компании «Нижнекамскнефтехим» производится множество видов полимеров, и выпуск ПЭ различной плотности является одним из приоритетных направлений работы предприятия. Одной из особенностей этой компании является развитая инфраструктура производства – уже 40 лет назад она организовала прямой этиленопровод до Казани, имевший длину 280 км.
Большой объем производимого полиэтилена отпускается на внутренний рынок. Его реализацией занимаются многие компании, в частности, ООО «Юнитрейд», в ассортименте которого представлен полиэтилен от большого количества отечественных производителей. Это не только лидирующие компании, но и прочие влиятельные игроки этой ниши рынка.
Другие крупные производители
Также значительными объемами производимого полиэтилена характеризуются такие компании, как:
- ПАО «Уфаоргсинтез»;
- ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»;
- ОАО «Ставролен»;
- АО «Ангарский завод».
Башкирская компания «Уфаоргсинтез» технологически интегрирована с нефтяным гигантом «Башнефть». Специализируется на производстве обширной номенклатуры продукции органического синтеза, в том числе производит большие объемы полиэтиленов различных марок и плотностей. Одна из сфер деятельности предприятия – переработка попутных газов нефтехимической промышленности, из которых и получается сырье для производства полиэтилена. Такая особенность работы позволяет ПАО «Уфаоргсинтез» оптимизировать технологически сложный процесс производства ПЭ.
ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» представляет собой полноценный комбинат, в состав которого входит большое количество производственных подразделений. На сегодняшний день компания полностью интегрирована в структуру ПАО «Газпром». Ассортимент изготавливаемой продукции разнообразен, на комбинате производятся не только различные марки полиэтилена, но и топливо, лакокрасочная продукция, удобрения и т.д.
Особенностью ОАО «Ставролен» является то обстоятельство, что предприятие изначально специализировалось на производстве именно полиэтилена. В 1998 г. компания вошла в состав гиганта «Лукойл-Нефтехим», после чего последовало крупномасштабное переоснащение производства, «Ставролен» получил стабильные поставки сырья и существенно увеличил объемы производимой продукции. На сегодняшний день в номенклатуре производителя множество марок полиэтилена различной плотности.
Расположенное в Восточной Сибири АО «Ангарский завод» так же специализируется на производстве большого количества нефтехимической продукции, среди которой значительное место занимает полиэтилен. В частности, компания производит внушительные объемы различных марок ПВД. АО «Ангарский завод» является частью ПАО «НК «Роснефть», что обеспечивает стабильные и объемные поставки сырья, налаженные каналы сбыта и экономическую стабильность.
Как видно, производство полиэтилена в России осуществляется преимущественно специализированными компаниями, входящими в состав крупнейших нефтехимических холдингов страны. Это обеспечивает, с одной стороны, квалифицированный подход к этой наукоемкой отрасли, с другой стороны, стабильные показатели деятельности и возможность инвестирования в развитие отечественной сферы производства ПЭ.
stroyrubrika.ru
Современные технологии производства и востребованные в России марки полиэтилена. Часть 1
Изделия из полиэтилена (ПЭ) наряду с другими полимерными материалами нашли широкое распространение в мире как отличный заменитель таких традиционных материалов, как металлы, дерево, стекло, натуральные волокна, текстильной промышленности и других отраслях. Трубы из полипропилена стремительно вытесняют металлические трубы в коммунальном хозяйстве и промышленности. В связи с этим, мировое производство полипропилена растет очень быстрыми темпами.Полиэтилен различных марок (LLDPE, LDPE, HDPE)продолжает удерживать лидирующие позиции среди крупнотоннажных пластиков[1]. В 2012 мировое производство полимеров составило 211 млн. т, причем 38% или 80 млн.т. приходилось на ПЭ различных марок. Ожидается, что в 2015 году мировое производство ПЭ достигнет 105 млн.т.Рисунок 1. Соотношение различных видов полимеров в мировом производстве, 2012г.
[1]Polyethylene Global Overview // Esteban Sagel, Director Polypropylene, Foro Pemex, Junio 2012, Ciudad de MexicoМожно считать ПЭ наиболее популярным полимерным материалом в первую очередь ввиду его сравнительной простоты, надежности и сравнительно низкой стоимости его изготовления. Так для производства 1 т ПЭ во всех современных технологиях требуется не больше 1,005 – 1,015 т этилена и 400-800 кВтч электроэнергии. В большинстве областей, где применяются пластики нет необходимости использования других материалов. По той же причине, второй наиболее популярный материал – полипропилен (25%).Полипропилен и полиэтилен вместе можно назвать и наиболее «универсальными» пластиками. Посвоим характеристиками и тот и другой не являются лидерами. По оптическим свойствам все другие материалы оставляют за собой поликарбонаты, по механическим характеристикам – полиамиды, по электроизоляционным свойствам – ПВХ, а для продуктов выдувного формования идеально подходит ПЭТФ.Не являясь идеальным материалом по всем параметрам, ПЭ во всех областях показывает умеренный второй-третий результат, что дает ему возможность применяться для всех целей, а сочетание этих свойств с гораздо более низкой ценой и делает ПЭ наиболее востребованным полимерным материалом во всем мире.Впервые ПЭ был получен в 1873 году, его отцом можно считать великого русского химика Александра Михайловича Бутлерова, который первым изучал реакции полимеризации алкенов. Другим отцом можно считать и его преемника, русского химика Гаврилу Гавриловича Густевсона, продолжавшего изучение реакций полимеризации. На западе первооткрывателем полиэтилена принято считать немецкого химика Ганса фон Пехмана, получившего ПЭ более продвинутым способом в 1899г, тогда его принято было называть «полиметилен». Как и многие подобные открытия, ПЭ сильно опередил свое время, поэтому оказался не заслужено забыт более чем на 30 лет. Это можно понять, никто в начале века не мог предполагать, что непонятная желеобразная субсанция совершит настоящую технологическую революцию, серьезно ослабив позиции традиционных материалов. Первой промышленной технологией получения ПЭ стала в 1935 г. газофазная технология английской компании ICI (ImperialChemicalIndustries). Уже после этого в Европе и США стали появляться первые установки по производству ПЭ. Первоначально основным назначением этого полиэтилена стало производство проводов, благодаря хорошим электроизоляционным свойствам полиэтилена. Новые провода с полиэтиленовой изоляцией вытеснили резиновые и были широко распространены вплоть до того как их вытеснили провода из ПВХ. Однако настоящему триумфу ПЭ способствовало само время. Послевоенные годы характеризовались небывалом ростом покупательской способности граждан, повышенным спросом на продукты питания и товары легкой промышленности. Появились первые супермаркеты. Тогда-то полиэтиленовый пакет стал набирать огромную популярность во всем мире. Примечательно, что одной из двух установок производства ПЭ, работающих на ОАО «Казаньоргсинтез» является как раз установка английской фирмы ICI, образца 1935 года[1],она работает по настоящее время, являясь самой старой установкой, работающей в России.Для уяснения различий технологий производства, важно понимание видового состава производимой продукции полиэтилена. Четко различают полиэтилены высокого давления и низкой плотности и полиэтилены низкого давления и высокой плотности. Полиэтилен высокого давления ПЭВД/LDPEПолиэтилен высокого давления (ПЭВД) он же полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), в англоязычном наименовании LDPE (Low-Density PE) получают при высокой температуре 200-2600С и давлении 150-300 Мпа в присутствии инициатора полимеризации (кислород или чаще органический пероксид). Эго плотность лежит в пределах 0,9 – 0,93 г/см3.Полиэтилен низкого давления ПЭНД/HDPEПолиэтилен низкого давления (ПЭНД) он же полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), в англоязычной наименовании HDPE (High-Density PE) получают при температуре 120-1500С, давлении ниже 0.1-2МПа в присутствии катализатора Циглера-Натта (смесь TiCl4 и AlCl3).Таблица 1. Сравнительные показатели различных видов полиэтилена.| Показатель | ПЭВД | ПЭСД | ПЭНД |
| Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода: | 21,6 | 5 | 1,5 |
| Число концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода: | 4,5 | 2 | 1,5 |
| Этильные ответвления | 14,4 | 1 | 1 |
| Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода | 0,4—0,6 | 0,4—0,7 | 1,1-1,5 |
| в том числе: | |||
| винильных двойных связей (R-CH=Ch3), % | 17 | 43 | 87 |
| винилиденовых двойных связей, % | 71 | 32 | 7 |
| транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), % | 12 | 25 | 6 |
| Степень кристалличности, % | 50-65 | 75-85 | 80-90 |
| Плотность, г/см³ | 0,9-0,93 | 0,93-0,94 | 0,94-0,96 |
Иногда различают также полиэтилен среднего давления (ПЭСД), однако его принято относить к ПЭНД, т.к. эти продукты имеют одинаковую плотность и вес, а давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях чаще всего одно и тоже. Нередко, особенно часто в зарубежной литературе, различного линейные продукты ПЭ высокого давления принято выделять отдельно, как это сделано на рисунке 1, однако в целом не будет ошибкой считать их вкупе с другими продуктами ПЭВД. В ОАО «НИИТЭХИМ» исторически сложилась практика считать производство ПЭ как суммы производств ПЭВД и ПЭНД, относя ЛПЭВД к ПЭВД. Такой подход логичен, удобен и полностью обоснован. Таким же образом производство разделяет и Росстат, разделяя, продукты полимеризации этилена плотностью не менее 0,94 (имется в виду ПЭНД) и продукты полимеризации этилена плотностью менее 0,94 г/см3(ПЭВД). Главное различие между ПЭВД и ПЭНД – плотность. При этом необходимо четко представлять что практически всегда применяется сополимер. Бутен-1, Гексен-1, октен-1 или другие. Чистыйгомоплимер сильно отличается от привычных нам современных полиэтиленов и имеет очень ограниченное применения ввиду очень высокой плотности и низкой текучести. Существуют и другие более специальные виды полиэтилена. Так выделяют линейный ПЭ низкой плотности – ЛПЭНП или LLDPE, который применяется в основном для производства тары и упаковки. Бимодальный ПЭ это полиэтилен, который синтезируется по двуреакторной каскадной технологии, т.е. там две крупных фракции с разной молекулярной массой - низкомолекулярная отвечает за текучесть, высокомолекулярная - за физико-механические характеристики. Сшитый ПЭ (PE-X или XLPE, ПЭ-С) — полимер этилена с поперечно сшитыми молекулами (PE — PolyEthylene, X — Cross-linked). Сшивка представляет собой трехмерную сетку за счет образования поперечных связей.МеталлоценовыйПЭ – полимер этилена, полученный с помощью катализаторов с единым центром полимеризации. Обычно обозначается mLLDPE, mMDPE или mHDPE.Наиболее важный сополимер этилена – сэвилен, в зарубежной периодике принято название EVA – этиленвинилацетат. Рисунок 2. Структура потребления ПЭВД, ПЭНД, сэвилена, а также общее потребление ПЭ по секторам в России в 2014г.
На рисунке 2 представлено соотношение ПЭНД, ПЭВД и наиболее важного из этиленовых сополимеров – сэвилена в структуре потребления в России. Из рисунка видно, что основными секторами потребления ПЭ в 2014 году были производители тары и упаковки, пленки, труб, изделий бытового и хозяйственного назначения на их долю приходилось более 86% всего объема потребляемого ПЭ.При этом, разные виды ПЭ по-разному востребованы в секторах потребления. Так, например, сектор производства труб из ПЭ полностью представлен только ПЭНД (HDPE). Для производства труб используются ПЭНД марок ПЭ-100, ПЭ-100+. Обратная картина видна в случае производства пленки. Если только 6% ПЭНД используется для производства пленки, то доля ПЭВД составляет уже 43%, что делает полиэтилен высокого давления и низкой плотности, наиболее подходящим для этого сектора потребления. То же касается и производства листового ПЭ, а также производства кабеля. В производстве тары и упаковки ПЭНД и ВЭВД представлены практически одинаково (30 и 28%). 13% ПЭНД идет на производство изделий бытового и хозяйственного назначения, в то время как ПЭВД на эту цель идет около 18%. Соплолимер этилена и винилацетата – сэвилен представлен не так массово как ПЭНД и ПЭВД, его доля в общем производстве ПЭ составляет лишь 0,65%. При этом в два раза больше сэвилена приходит на российский рынок через импорт. Сэвилен идет на производство изделий бытового и хозяйственного назначения – 42%, тары и упаковки – 32%, пленки 15% и кабеля 6%. Среди основных лицензиаров технологий производства полиолефинов давно наметилась тенденция консолидации и глобализации производителей. Количество участников рынка технологий сокращается, в конечном итоге, только крупнейшие игроки имеют возможность разработать собственную технологию. Основные лицензиары технологий производства представлены в таблице 2.Таблица 2. Лицензиары технологий и основные технологии производства ПЭ.| Название | Владелец | Тип полимеризации | Продукция |
| UNIPOL PE | UnionCarbide | Газовая фаза | ЛПЭВД, ПЭНД |
| INNOVENE | BP Chemicals | Газовая фаза | ЛПЭВД, ПЭНД |
| Innovene G | BP Chem. | Газовая фаза |
cerolt.livejournal.com
Производство полиэтилена высокого давления Введение
ОАО «Казаньоргсинтез» размещается в северо - западном промышленном узле г. Казани.
С северной стороны от предприятия расположена компрессорная станция этиленопровода ОАО «Нижнекамскнефтехим» (ОАО «НКНХ»), с западной - ТЭЦ -3, с южной - различные организации строительной индустрии. Цех 93-96 завода «Полиэтилена высокого давления» (ПЭВД) расположен на территории промышленной зоны ОАО «Казаньоргсинтез.
В состав производства цеха 93-96 входят:
узел приготовление рабочего газа (этилена в смеси с кислородом и пропаном) и ступенчатое компримирование его до рабочего давления;
узел дозировки кислорода;
узел дозировки пропана;
узел полимеризация этилена;
узел сепарации от непрореагировавшего газа, грануляция и станция анализов;
узел очистки и охлаждения газа рецикла высокого давления;
узел очистки и охлаждения газа рецикла низкого давления;
станция горячей воды;
станция гидроприводного масла;
узел компримирования азота;
факельная система.
Цех 93-96 завода ПЭВД ОАО «Казаньоргсинтез» предназначен для получения полиэтилена высокого давления. Производство полиэтилена осуществляется на двух технологических потоках.
Основной процесс получения исходного углеводородного продукта происходит под высоким давлением (до 290 МПа) и при высоких температурах (до 295 °С) в трубчатом реакторе непрерывного действия узла полимеризации полиэтилена. Высокая температура обеспечивается предварительной подготовкой сырья в компрессорах (работа сжатия) и экзотермической реакцией процесса полимеризации.
Реакция полимеризации этилена управляется путем изменений концентраций инициатора – кислорода, который вводится в процесс в узле дозировки кислорода. Регулирование соотношения этилена и кислорода осуществляется так, чтобы максимальная массовая доля кислорода не превышала 5%.
Регулирование свойств полиэтилена производится изменением технологических параметров и введением модификатора (в качестве модификатора используется пропан).
В отделителях этилено-полиэтиленовая смесь разделяется на жидкую фазу (полиэтилен-расплав с растворенным в нем этиленом) и газовую фазу - возвратный газ высокого и низкого давления, которые отводятся на узлы очистки и охлаждения с последующим рециклом в реакцию полимеризации. Гранулят - полиэтилен получается после обработки расплава полиэтилена в экструдере и грануляторе, расположенных в корпусе 96.
Станция горячей воды предназначена для получения горячей воды, вторичного пара и сбора-конденсата. Для связывания свободного кислорода и предохранения внутренней поверхности трубопроводов, рубашек реакторов и холодильников от коррозии в горячую воду периодически добавляется раствор «Хеламин» (концентрация раствора – до 0,5-1,0%).
Станция гидравлики предназначена для обеспечения работы быстродействующих распределительных и регулирующих клапанов с гидроприводом. Станция состоит из двух частей по числу ниток, соединенных поперечными линиями по всасу и нагнетанию гидравлических насосов.
Узел компримирования азота предназначен для сжатия азота с давлением 0,45МПа до 30,5 МПа, который в дальнейшем используется для продувки и опрессовки трубопроводов, аппаратов, компрессоров.
Факельная система разделяется на системы высокого и низкого давлений. Факельная система предназначена для сброса газа при срабатывании аварийных программ, а также для сброса газа при продувках аппаратов и трубопроводов во время подготовки оборудования к пуску и останову на ремонт.
studfiles.net
Производство линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП)
Мир
Среди всех видов полиэтилена линейный полиэтилен низкой плотности (далее ЛПНП) занимает второе место по объемам производства, уступая лишь ПНД и уже опережая ПВД на 7 миллионов тонн в год. Суммарный общемировой объем производства в 2014 году составил более 23 миллионов тонн, при этом прирост новых мощностей не останавливается.
До начала 2000 годов лидерами считались США и Европа, однако за последнее десятилетие страны Ближнего Востока и Китай совершили прорыв, обогнав Европу и догнав США. Это было обусловлено следующими факторами:
- Наличие доступного дешевого сырья на Ближнем Востоке
- Двухзначный годовой рост спроса на ЛПНП в Китае
- Отсутствие сырья в странах Европы
- Стагнация спроса на рынке США
Ожидается, что до 2020 года Ближний Восток снизит темпы ввода новых мощностей вследствие снижения сырьевого потенциала (большая часть уже вовлечена в переработку). При этом в Китае рост будет продолжаться. Вторым локомотивом может стать США при реализации заявленных проектов, которые должны быть обеспеченны сырьем получаемым из сланцевого газа.
Россия
Несмотря на наличие сырья, Россия находится вдалеке от мировых лидеров. Сейчас в стране существует всего один завод, который может производить линейный полиэтилен низкой плотности – это ОАО «Нижнекамскнефтехим», расположенный в Республике Татарстан и входящий в группу ТАИФ. Завод построен по технологии Basell Spherilene C, которая позволяет переключать производство с ЛПНП на ПНД. Установка позволяет производить более 100 тысяч тонн ЛПНП в год.
В ближайшие годы ситуация вряд ли изменится. Существует всего один заявленный проект, который может быть реализован до 2020 года. Это строительство завода в Тобольске компанией СИБУР. Производственная мощность по линейному полиэтилену будет составлять 750 тысяч тонн в год. Выбрана технология Innovene компании Ineos. Ожидаемый срок ввода – 2019 год.
Технологии
Технологии, нацеленные только на производство ЛПНП, мало востребованы на рынке. Для производства чаще всего используются свинг реакторы, которые могут производить также и ПНД. Наиболее распространенной является технология Unipol компании Univation (с 2014 г. на 100% принадлежит Dow). Также среди лидеров находятся такие компании как Ineos, ChevronPhilips, LyondellBassell. Далее приведен краткий обзор каждой из технологий.
Univation (Unipol)
- Хорошая технология для массовых марок, особенно для производства на выдув больших емкостей
- Очень хороший ЛПЭНП
- Осторожное отношение к ПЭ 100 от Univation.
Ineos (Innovene G)
- Широкий марочный ассортимент, хорошая технология для производства массовых марок, очень хороший ЛПЭНП
- Невысокое качество трубных марок, отсутствует возможность производства ПЭ100. Более высокие капитальные вложения по сравнению с ближайшим аналогом – Univation (Unipol)
Nova (Sclairtech)
- Широко распространена в С. Америке и в Азии. Это нишевая технология: позволяет производить очень хорошие сополимеры с октеном; ЛПЭНП Nova конкурирует с Dow (Dowlex) в сегменте high-end пленок
- ПЭНД невысокого качества
Dow (Dowlex)
- Очень хорошая технология для производства ЛПЭНП для сегмента high-end пленок. Однако лицензируется, как правило, только на условиях СП
- ПЭНД невысокого качества
Basell (Spherilene С)
- Воспринимается как технология, производящая ЛПЭНП худшего качества, чем ЛПЭНП Univation (Unipol)
- Трубные марки также уступают по качеству аналогичным от Basell (Hostalen)
- Низкое качество катализаторов, однако, катализатор активируется «на месте»
propolyethylene.ru
Полиэтилен низкого давления - характеристики и способы производства
Полиэтилен высокого и низкого давления является очень распространенным синтетическим сырьем для производства различных изделий. Этот материал обладает огромным запасом прочности на разрыв, что и обуславливает основную сферу его применения. Он используется для изготовления различных упаковочных пленок, входит в состав полимерных труб для водопроводов и газопроводов, служит в качестве изоляционного слоя в некоторых видах электрического и оптоволоконного кабеля, применяется в теплоизоляционных целях.
Производство полиэтилена обходится достаточно дешево, поэтому он и получил столь широкое распространение. Но в последнее время его производство сокращается благодаря усилиям борцов за экологию. Дело в том, что изделия из полиэтилена не разлагаются под воздействием природных факторов и отходы наносят существенный вред окружающей среде. Развитые страны уже перешли на изготовление упаковок и пакетов из экологически чистых материалов. В будущем эта тенденция затронет весь мир, так что за полиэтиленом останется только промышленная сфера, а бытовую сторону жизни возьмут на себя другие материалы.
Полиэтилен низкого давления (ПНД) - это жесткий полимерный продукт высокой плотности. Он обладает высокой степенью связанности между молекулами структурной сетки, что повышает его износоустойчивость. Из-за высокой плотности молекулярной сетки этот материал менее прозрачен, чем полиэтилен высокого давления. Используется ПНД в основном в промышленных целях, так как он имеет повышенную стойкость к химическим маслам и другим техническим жидкостям. Его применяют для изготовления различных технологических емкостей. Лишь незначительный процент идет на удовлетворение бытовых нужд населения.
Технологии производства ПНД
Существует три технологии изготовления данного материала. Первая называется «суспензионная полимеризация». Этот метод подразумевает полимеризацию заранее подготовленных гранул. Весь процесс происходит в специальном растворе - суспензии. Для устойчивости материала используются химические стабилизаторы, которыми могут выступать полимерные спирты, оксиды легких металлов, неагрессивные кислоты и некоторые виды глины. Протекает процесс при постоянном перемешивании состава, благодаря чему полимеризация происходит в каждом мономере, что обеспечивает максимально устойчивое слияние элементов. Такая технология позволяет получать максимально однородный по строению продукт, который не будет содержать изъянов или слабых зон. Недостатком метода является попадание остатков стабилизатора в структуру конечного продукта.
Растворная полимеризация протекает под действием температуры 60-130 градусов при помощи катализатора. Получаемый полиэтилен низкого давления имеет однородное строение, высокую степень гибкости, хорошо восстанавливает структуру после незначительных деформаций, более устойчив к истиранию. Из минусов стоит отметить сложность подбора катализатора, так как многие химические элементы под воздействием температуры начинают принимать участие в химической реакции, что является недопустимым ввиду влияния подобного процесса на конечный результат.
Газофазная полимеризация в наши дни сохранилась на единицах заводов. Она практически не применяется ввиду невысокого качества получаемой продукции. Основа метода состоит в использовании газовой среды для полимеризации мономеров. Процесс соединения протекает благодаря воздействию диффузии. Этот процесс подразумевает свободное перемещение и столкновение молекул, поэтому финальный продукт имеет не совсем однородную структуру и некоторые участки могут быть гораздо менее устойчивы к износу.
Производство полиэтилена, как видно из приведенных методов, основано на применении законов химии. Оно сопряжено с постоянным использованием реакций между различными элементами. В ходе протекания реакций выделяется большое количество побочных продуктов, которые являются отходами производства. Большинство отходов являются вредными для экологии, поэтому требуют правильного хранения и утилизации. Не стоит пренебрегать этими процедурами, так как они урегулированы законодательными актами и нарушение повлечет за собой серьезные последствия.
Также на многих заводах налажено производство вторичного полиэтилена. В качестве сырья используются отслужившие свой срок материалы. Этот метод привлекателен с нескольких точек зрения. С экономической стороны он требует меньших затрат на производство, так как идет фактически не производство нового материала, а возвращение к жизни уже готового элемента. А с точки зрения экологии, вторичное сырье, которое идет на переработку, не загрязняет природу и не требует больших площадей для хранения после окончания эксплуатационного периода.
Требования ГОСТ
Установлены рабочие параметры полиэтилена низкого давления ГОСТом 16338-85. Постановление было принято еще советским правительством в 1985 году и дошло до наших дней без изменений и поправок. Установленные стандарты удовлетворяют, в том числе и международным требованиям, так что отечественная продукция пригодна для экспорта во все страны мира. Продукция, которая соответствует предъявляемым требованиям, относится к высшей и первой категориям качества. Технические характеристики согласно ГОСТу: плотность - не менее 0,93 грамма на сантиметр кубический, температура плавления - 125-130 градусов по Цельсию, плотность гранул мономера в структурном строении - не менее 0,5 грамм на сантиметр кубический, стойкость к разрушению на изгиб - не менее 19 мегапаскаль, стойкость к разрушению на порез - не менее 19 мегапаскаль, удельное электрическое сопротивление - 1,014 килоом, водопоглощение за календарный месяц - не более 0,04%.
Полиэтилен высокой плотности имеет линейное строение молекулярной кристаллической сетки. Продукция высокого качества не содержит разветвлений, которые приводят к неоднородности структуры материала. Неоднородное строение влечет за собой негативные последствия в виде не одинаковой прочности изделия на любом участке. Поэтому необходимо тщательно соблюдать требования технологического процесса производства и использовать только сырье высокого качества. Из основных свойств полиэтилена низкого давления также стоит выделить высокую степень связи между молекулами в кристаллической решетке и растворимость в ароматических углеводородах только под воздействием температуры свыше 120 градусов по Цельсию. Плотность полиэтилена низкого давления должна соответствовать ГОСТу, иначе материал будет непригоден для использования в целевой отрасли. Это является самым важным параметром, который и определяет принадлежность полиэтилена к той или иной группе.
Широкая сфера применения полиэтилена обусловлена его отличными характеристиками
В мире насчитывается огромное количество производителей полиэтилена. Они ведут постоянную конкурентную борьбу между собой. Высокая степень стандартизации продукции не дает широких просторов для производственных экспериментов. Поэтому основными аргументами в споре за внимание потенциальных клиентов являются ценовая политика и качество продукции. Немаловажным фактором является и реклама. А на фоне осознания многими людьми проблемы глобального загрязнения природы весомым условием может оказаться внедрение более современного оборудования, минимизирующего количество вредных выбросов.
Марки полиэтилена весьма разнообразны. Материалы отличаются своим назначением и способом производства. В их структуру могут быть введены различные добавки, изменяющие базовые свойства до необходимого для определенных целей значения. Некоторые фирмы практикуют изготовление материалов по специальному заказу с уникальными свойствами. Но такой вид производства используется крайне редко ввиду его дороговизны. Изделия из полиэтилена отличаются высоким качеством и долговечностью. Невосприимчивость к разрушающим природным факторам и способность противостоять многим видам агрессивных химических элементов значительно расширяет сферу возможного использования готовой продукции.
Полиэтилен является материалом для изготовления различных изделий. Поэтому его закупают в основном другие заводы, занимающиеся производством продукции из синтетического сырья. В продажу чаще всего поступает листовой полиэтилен низкого давления. Подобный вид расфасовки очень удобен для клиентов. Он позволяет отматывать необходимое количество пленки и производить с ней всевозможные манипуляции. К тому же рулон дает возможность хранить большое количество продукции в компактном виде, что также имеет положительное значение для транспортировки.
Одним из самых важных моментов в промышленном масштабе является производство труб из полиэтилена. Эти изделия приходят на смену металлическим трубопроводам. Они гораздо более долговечны, им не требуется защитное покрытие, и они имеют меньший вес. Используются такие трубы как непосредственно в домах, так и при прокладке надземных и подземных коммуникаций. Сварка производится при помощи электрического нагревания концов соединяемых предметов. Под воздействием температуры материал переходит в вязкое состояние, которое позволяет легко совместить два элемента. Для этого их плотно прижимают друг к другу и держат некоторое время до полного остывания. Затем при помощи специального инструмента удаляют лишние детали, а полиэтиленовые изделия остаются надежно скрепленными друг с другом.
promplace.ru
Полиэтилен
Материал полиэтилен получают путем полимеризации газа этилена. Производство полиэтилена налажено на нескольких российских нефтехимических заводах, а также в странах СНГ - Белоруссии и Узбекистане. На обработку полиэтилен обычно поступает в гранулированном виде. Новое слово на рынке упаковки – вспененный полиэтилен, который обладает незаменимыми свойствами: низкой плотностью, что значительно уменьшает его вес, отменными термоизоляционными свойствами, очень низким влагопоглощением, механической прочность и мн. др. Производство вспененного полиэтилена налажено на заводах, работающих с методом экструзии. Специальным видом полиэтилена является сшитый полиэтилен. Соединение линейных молекул получается в результате ионизирующего излучения при высоком давлении, что вызывает дополнительное образование поперечных связей. Применяется шитый полиэтилен для изготовления труб для водопровода, газопровода, систем отопления. Для выпуска термоформовочных изделий используется полиэтилен листовой, всё чаще находит применение полиэтилен из вторично переработанных изделий. По качеству вторичный полиэтилен обычно всего на 10% уступает первичному сырью, но стоимость его значительно ниже. Основное производство полиэтилена в РФ сосредоточено в Татарстане, Ставропольском крае и Сибири. Изделия из полиэтилена пользуются широким спросом повсеместно: в быту, для упаковки, для технических нужд, в сельском хозяйстве и строительстве.
Полиэтилен - PE (выпускается под торговыми марками: Ставролен, Казпелен, HOSTALEN LD, LUPOLEN, MALEN-E и др.). Крупнотоннажное производство полиэтилена налажено как в России и СНГ, так и во многих зарубежных странах. Производители полиэтилена - практически все крупные нефтехимические компании мира. Производство вспененного полиэтилена организовано на более мелких предприятиях, это - разновидность переработки уже синтезированного ПЭ в изделия.
Получение полиэтилена. Сырьем для производства полиэтилена служит газ этилен. Полиэтилен синтезируют путем полимеризации этилена при высоком и низком давлениях. Как правило, полиэтилен выпускают в виде гранул диаметром 2-5 миллиметров (намного реже порошка). ПЭ относится к классу полиолефинов. Существует два основных класса полиэтиленов: Полиэтилен Низкой Плотности (Высокого Давления) LDPE и Полиэтилен Высокой Плотности (Низкого Давления) HDPE. Кроме того, существует несколько подклассов полиэтилена, а также композиций, т.е. материалов на основе ПЭ, примером иможет служить производство вспененного полиэтилена.
LDPE
Полиэтилен, получаемый при высоком давлении, называют полиэтиленом высокого давления (ПЭВД, ПВД) или низкой плотности (ПЭНП, LDPE). В промышленности полиэтилен высокого давления получают полимеризацией этилена в трубчатом реакторе или в автоклаве. Подробнее рассмотрим производство полиэтилена в трубчатом реакторе. Процесс при высоком давлении протекает по радикальному механизму под действием О2, пероксидов (бензоила, лаурила) или их смесей. При производстве полиэтилена в трубчатом реакторе этилен, смешанный с инициатором, сжатый компрессором до 25 МПа и нагретый до 700С, поступает сначала в первую зону реактора, где подогревается сначала до 1800С, а затем во вторую, где полимеризуется при 190-300 град. С и давлении 130-250 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе 70-100 сек, степень превращения 18-20% в зависимости от количества и типа инициатора. Из полиэтилена удаляют непрореагировавший Этилен, расплав охлаждают до 180-1900С и гранулируют. Гранулы, охлажденные водой до 60-70 град. С, подсушивают теплым воздухом и упаковывают в мешки. Товарный полиэтилен ВД выпускают окрашенным и неокрашенным, в гранулах.
HDPE
Полиэтилен, получаемый при низком давлении, называют полиэтиленом низкого давления (ПЭНД, ПНД) или высокой плотности (ПЭВП, HDPE). Используются три основные технологии получения полиэтилена низкого давления: реакция проводится в суспензии, реакция проводится в растворе, осуществление газофазной полимеризации. Рассмотрим процесс получения LDPE в растворе. Процесс производства полиэтилена в растворе (чаще в гексане) проводят при 160-2500С, давлении 3,4-5,3 МПа, время контакта с катализатором 10-15 мин (катализатор – CrO3 на силикагеле, Ti-Mg или др.). Полиэтилен из раствора выделяют удалением растворителя последовательно в испарителе, сепараторе и вакуумной камере гранулятора. Гранулы полиэтилена пропаривают водяным паром при температуре, превышающей температуру плавления полиэтилена (в воду переходят низкомолекулярные фракции полиэтилена и нейтрализуются остатки катализатора). Товарный полиэтилен НД выпускают окрашенным и неокрашенным, в гранулах и иногда в порошке.
Свойства полиэтилена низкой плотности (LDPE):
Молекулярная масса ММ = (30-400)*103; показатель текучести расплава (2300С/2,16кг, г/10мин) 0,2-20; степень кристалличности 60%; температура стеклования (температура размягчения) -4 град. С; температура плавления 105-115 град. С; диапазон технологических температур 200-260 град.С; плотность 0,93 г/см3; усадка (при изготовлении изделий) 1,5-2,0%. Главная особенность молекулярной структуры LDPE – разветвленность строения, что является причиной образования рыхлой аморфно-кристаллической структуры и, как следствие уменьшение плотности полимера.
Свойства полиэтилена высокой плотности (HDPE):
Молекулярная масса ММ = (50-1000)*103; показатель текучести расплава (2300С/2,16кг, г/10мин) 0,1-15; степень кристалличности 70-90%; температура стеклования (температура размягчения) -120 град. С; температура плавления 130-140 град. С; диапазон технологических температур 220-2800С; плотность 0,95 г/см3; усадка (при изготовлении изделий) 1,5-2,0%.
Химические свойства: Полиэтилен обладает низкой паро и газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярной массы и плотности. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчивый к кислотам, щелокам, растворителям, алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Он разрушается 50%-ной HNO3, а также жидкими и газообразными Cl2 и F2. Бром и иод через полиэтилен диффундируют. Полиэтилен не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них.
Физические свойства: эластичный, жесткий – до мягкого, в зависимости от веса изделия устойчивый к низким температурам до -70°С, ударостойкий, не ломающийся, с хорошими диэлектрическими свойствами, с небольшой поглотительной способностью. физиологически нейтральный, без запаха. Полиэтилен низкой плотности (0,92 – 0,94 г/см3) – мягкий; полиэтилен высокой плотности (0,941 – 0,96 г/см3) – твердый, очень жесткий.
Эксплуатационные свойства: полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа; деструктируется при нагревании на воздухе уже при 800С. Под действием солнечной радиации, особенно УФ лучей, подвергается фотостарению (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов). Полиэтилен практически безвреден; из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.
Основные группы марок полиэтилена и сополимеров этилена, выпускаемые на сегодняшний день:
Полиэтилен
HDPE - Полиэтилен высокой плотности (полиэтилен низкого давления) LDPE - Полиэтилен низкой плотности (полиэтилен высокого давления) LLDPE - Линейный полиэтилен низкой плотности mLLDPE, MPE - Металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности
MDPE - Полиэтилен средней плотности HMWPE, VHMWPE - Высокомолекулярный полиэтилен UHMWPE - Сверхвысокомолекулярный полиэтилен EPE - Вспенивающийся полиэтилен PEC - Хлорированный полиэтилен
Cополимеры этилена
EAA - Сополимер этилена и акриловой кислоты EBA, E/BA, EBAC - Сополимер этилена и бутилакрилата EEA - Сополимер этилена и этилакрилата EMA - Сополимер этилена и метилакрилата EMAA - Сополимер этилена и метакриловой кислоты, Сополимер этилена и метилметилакрилата EMMA - Сополимер этилена и метил метакриловой кислоты EVA, E/VA, E/VAC, EVAC - Сополимер этилена и винилацетата EVOH, EVAL, E/VAL - Сополимер этилена и винилового спирта POP, POE - Полиолефиновые пластомеры Ethylene terpolymer - Тройные сополимеры этилена
Основные направления применения полиэтилена.
Полиэтилен - наиболее широко использующийся полимер. Технология переработки полиэтилена сравнительно проста, он перерабатывается всеми способами переработки пластмасс. Для переработки полиэтилена не требуется применения узкоспециализированного оборудования, как например, для переработки ПВХ. Современной промышленностью выпускаются сотни марок красителей и концентратов пигментов для окрашивания изделий из полиэтилена (которые подходят также для других типов полиолефинов).
При использовании экструзии получают полиэтиленовые трубы (существует специальные марки - трубный PE63, PE80, PE100), полиэтиленовые кабели, пленки, листовой полиэтилен для упаковки и строительства, а также самые разнообразные полиэтиленовые пленки для нужд всех отраслей промышленности. Сюда же относится производство вспененного полиэтилена. Применяя литье под давлением и термо-вакуумное формование для изготовления изделий, получают разнообразные упаковочные материалы из полиэтилена. Упаковка из полиэтилена - бурно развивающийся сегмент сегодняшнего рынка пластиковых изделий. Кроме того, достаточно крупными потребителями полиэтилена в России являются компании, призводящии товары бытового назначения, канцтовары, игрушки. Полиэтилен перерабатывается также экструзионно-выдувным и ротационным способами для получения разного рода емкостей, сосудов и тары.
Различные специальные виды полиэтилена, такие как сшитый ПЭ, вспененный ПЭ, хлорсульфированный ПЭ, сверхвысокомолекулярный ПЭ успешно применяются для создания специальных стройматериалов. ПЭ не является конструкционным материалом, но армированный полиэтилен используется в изделиях конструкционного назначения. Широко распространена также сварка изделий из полиэтилена, который может свариваться всеми основными способами: контактная, горячим газом, присадочным прутком, трением и т.д.
Отдельный сегмент современного рынка - рециклинг полиэтилена. Многие компании в России и мире специализируются на покупке полиэтиленовых отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного полиэтилена. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов и последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала пригодного для изготовления изделий.
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на
Доске объявлений ПластЭксперт
Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на
Форуме о полимерах ПластЭксперт
Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий
e-plastic.ru
Производство вспененного полиэтилена
Вспененный полиэтилен (или по-другому пенополиэтилен ППЭ) – это газонаполненный термопластичный полимер с закрыто-пористой структурой, мягкий и эластичный материал с отличными амортизирующими свойствами. Производство вспененного полиэтилена сделало термоизоляцию строительных и приборостроительных элементов, а также упаковку целого ряда продукции гораздо более простой и удобной.
Производственный процесс
Вспененный полиэтилен получают литьем под давлением либо экструзией вспененной массы из различных полимеров этилена (ПВД, ПНД и др.), в основном из полиэтилена низкой плотности с добавлением специальных добавок для улучшения его свойств. В зависимости от технологий изготовления, а также от того, какие вещества сопутствуют и благоприятствуют этому процессу, получаемый продукт может качественно отличаться как структурой, так и свойствами, оставляя при себе качества первоначального вещества:
- Пластичность,
- Водостойкость,
- Химическую инертность,
- Стойкость к скачкам температур,
- Размягчение при температуре выше 1000 C,
- Нетоксичность.
Технологии
Производство вспененного ПЭ может проходить по одной из следующих технологий:
- Физическое вспенивание для изготовления несшитого пенополиэтилена не требует химической либо какой другой реакции и сохраняет молекулярную структуру начального вещества (вспениваемого полиэтилена). Оно проходит в несколько этапов:
- Сначала происходит плавление гранулированного сырья,
- Затем в бункер с равномерно перемешиваемой полимерной массой подается газ, обычно фреон, пропан-бутан либо изобутан.
- Производство вспененного полиэтилена химически сшитого происходит при участии химических реагентов, которые видоизменяют молекулярную структуру полиэтилена, преобразуя ее до сетчатого типа:
- Для участия в реакции смешивают гранулы полиэтилена со сшивающим (обычно пероксид дикумила DCP) и вспенивающим (азодикарбонамид) реактивами. На этом же этапе добавляются пигменты и спецдобавки (сополимеры, антипирены и др.).
- Разогретая масса продавливается через экструдер для придания необходимой формы.
- Производство вспененного полиэтилена физически сшитого также предполагает модификацию молекулярного строения, только в этом случае до поперечно-связанной структуры. Процесс проходит при участии вспенивающей добавки и радиации, то есть разогретая полиэтиленовая масса проходит через ускоритель электронов, где получает дозу электронного облучения.
Изменение характеристик ППЭ в зависимости от технологии
Физически вспененный полиэтилен имеет практически те же технические характеристики, что и полимер, который послужил сырьем для его изготовления. А вот сшитые ПЭ могут иметь ряд оригинальных отличающих свойств:
- Такие материалы становятся очень эластичными и могут возвращаться после попыток деформации под нагрузкой к первоначальной форме,
- Благодаря прочности межмолекулярных связей также повышаются их прочностные свойства и стойкость к низким и высоким температурам,
- Аналогично повышаются гидроизолирующие свойства.
Кроме этого, добавленные при химическом сшивании специальные добавки дают возможность получения огнестойких продуктов.
ВНИМАНИЕ! При физическом вспенивании возможно увеличить объем изначального сырья в десятки раз, а химическое вспенивание дает лишь 5-ти – 6-тикратное увеличение объема. Именно поэтому физическим способом пользуются для преобразования более плотных полимеров (с плотностью более 50-ти кг/м3), а также этот факт может помочь отличить пенополиэтилен, созданный этим способом.
Производственное оборудование
Прежде чем выбирать оборудование для производства вспененного ПЭ, необходимо решить, какой плотности материал вам нужен и по какой технологии он будет изготавливаться. При этом стоит учитывать, что:
- Газовый метод производства более дорогой, чем химический.
- Оборудование для изготовления ППЭ из разных полимеров может отличаться. Так, для перехода на полистирол или полипропилен может потребоваться дополнительная комплектация.
- Есть станки, специализирующиеся только на выпуске пленки либо трубы, а есть такие, которые совмещают эти функции. В зависимости от настроек такого оборудования можно получить вспененный ПЭ разных видов и форм: пленка, лист, труба и т.п.
Производством оборудования для изготовления изделий ППЭ занимаются многие фирмы, поставляющие станки для переработки пластмасс. Среди них российский ООО «Полипром Кузнецк» и различные китайские компании.
propolyethylene.ru
© 2005-2018, Национальный Экспертный Совет по Качеству.
