Полиэтилен низкого давления. Из чего делают полиэтилен? Производство 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.
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 . 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.
Можно 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
,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/
LDPE
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) он же полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), в англоязычном наименовании
LDPE
(Low-Density PE) получают при высокой температуре 200-260 0 С и давлении 150-300 Мпа в присутствии инициатора полимеризации (кислород или чаще органический пероксид). Эго плотность лежит в пределах 0,9 - 0,93 г/см 3 .
Полиэтилен низкого давления ПЭНД/
HDPE
Полиэтилен 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
TiCl
4
и
AlCl
3
).
Таблица 1
. Сравнительные показатели различных видов полиэтилена.
| Показатель | ПЭВД | ПЭСД | ПЭНД |
| Общее число групп СН 3 на 1000 атомов углерода: | 21,6 | 5 | 1,5 |
| Число концевых групп СН 3 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=CH 2), % | 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/см 3 (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.Металлоценовый
ПЭ - 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 | ЛПЭВД, ПЭНД |
| EXXPOL | Exxon-Mobil | Газовая фаза | ЛПЭВД, ПЭНД |
| COMPACT (Stamylex) | DSM | Раствор | ЛПЭВД, ПЭНД |
| SPHERILENE | Basell | Газовая фаза, каскадный | ЛПЭВД, ПЭНД |
| HOSTALEN | Basell | Газовая фаза, каскадный | ПЭНД |
| LUPOTECH T | Basell | В массе | ПЭВД, сэвилен |
| ENERGX | EastmanChemical | Газовая фаза | ЛПЭВД, ПЭНД |
| SCLAIRTECH | NOVA Chemicals | Газовая фаза | ЛПЭВД, ПЭНД |
| BORSTAR PE | Borealis | Суспензия, каскадный | ЛПЭВД, ПЭНД |
| PHILLIPS | Phillips | Суспензия | ЛПЭВД, ПЭНД |
| CX | Mitsui Chemicals | Газовая фаза, каскадный | ПЭНД |
Лидирующими игроками на мировом рынке по существующим мощностям в мире являются Dow и Carbide , чья технология Unipol является самой популярной технологией в мире. Другой не менее популярной технологией является Innovene , принадлежащая BP . В результате слияния «Dow» и «UnionCarbide» в 2000 году под контроль Dow попал 50-процентный пакет акций компании Univation, которым владел UnionCarbide.
Все технологии производства можно разделить по принципу работы реактора синтеза полиэтилена . Технологии Unipol , Innovene , Exxpol , Spherilene , Hostalen , Sclairtech и CX (Mitsui ) основаны на газофазной реакции полимеризации этилена и сополимера. Реакция происходит при 70-110 0 С, давлении 15-30 бар в присутствии катализаторов Циглера-Натта.
Технологии Hostalen - Basell и CX - MitsuiChemicals предусматривают также второй реактор полимеризации по каскадной схеме. В этом реализуется возможность получения бимодального ПЭ высокой плотности, путем смешения двух крупных фракции с разной молекулярной массой - низкомолекулярной, отвечающей за текучесть, и высокомолекулярная - за физико-механические характеристики. Газофазный синтез полиэтилена отличается низкими капитальными и оперативными затратами и позволяет производить как ПЭВД, так и ПЭНД в широком диапазоне. Именно поэтому газофазные технологии наиболее популярны в России и в мире.
DSM предлагает технологию получения ПЭ, используя синтез в растворе. Она производит LLDPE, используя собственную технологию COMPACT Solution (Stamylex) в комбинации с катализаторами Ziegler. Технология COMPACT - очень гибкий процесс производства полимеров высокого качества. Синтез в растворе производится при температуре 150-300 0 и давлении 30-130 бар в присутствии катализаторов Циглера-Натта или металлоценового катализатора. В качестве растворителя используют октен. В случае использования второго жидкофазного реактора также возможно получение бимодального ПЭ. Технология отличается более высокими, по сравнению с газофазным синтезом капитальными затратами и оперативными расходами. Среди крупных производителей линейного полиэтилена технологию COMPACT применяют LG Chemicals, HyundaiPetrochemicalCo.
BorstarPE - Borealis и Philips предлагают технологию получения ПЭ низкой плотности в суспензии изобутана, при этом реакция происходит при 85-100 0 С, давлении 4,2 , после чего полученную смесь разделяют и дегазируют при 80-85 0 С. Применяют при этом специальный петлевой ( slurryloop )реактор. Возможно применение каскадной схемы получения бимодального ПЭ, при использовании второго реактора.
Рисунок 3. Типы установок производства ПЭ. Принципы реактора в схемах.
Из Рисунков 3,4 видно, что нет универсального метода получения всех видов ПЭ. Каждый метод получения ПЭ перекрывает только часть продукции полиэтилена. Наиболее широкий ряд продукции можно получить в газофазном реакторе, Unipol, Innovene, Exxpol, Spherilene, Hostalen, Sclairtech иCX (Mitsui), однако каждая из этих технологий, в свою очередь, также имеет собственные ограничения. Наиболее полный перечень продуктов может предложить технология Unipol/UnipolII, однако даже у этой технологии есть существенные ограничения, касающиеся главным образом продуктов ПЭ высокой плотности с малым индексом текучести. Такие продукты применяются для изготовления продукции ПЭНД выдувного формования, пленок и труб, в этих случаях необходим бимодальный ПЭ, для производства которого, в свою очередь, применяют каскадный реактор, состоящих из двух последовательных реакторов с разными условиями полимеризации.
Рисунок 4. Принципы производства и виды производимой продукции.
Каскадный реактор может быть реализован как для газофазного (Spherilene иHostalen, оба Basell), так и для суспезионного(Philips)способа полимеризации. Однако установки с двумя реакторами отличаются гораздо большими капитальными затратами и более сложны в обслуживании.
Для видов полиэтилена высокого давления, предназначенного для экструзионного формования необходим высокий индекс текучести. Такая продукция применяется для труб из полиэтилена. Так цифры в наиболее известных трубных марках ПЭ 60, ПЭ 80, ПЭ 100, ПЭ 100+ соответствуют своему индексу текучести.
Чаще всего производственный бизнес связан с большим вложением первоначального капитала. К тому же для человека, незнакомого с технологическим процессом, освоение нового дела может оказаться достаточно сложным. Производство полиэтилена можно смело отнести к приятным исключениям из общих правил. Для успешного старта нет необходимости тратить сразу много денег, потому что бизнес быстро окупается и начинает приносить стабильную прибыль. Но прежде чем наладить производство полиэтилена, изучим его особенности, разновидности, возможности применения и попробуем составить небольшой бизнес-план.
Что такое полиэтилен?
Так называется синтетический полимерный материал на основе этилена – органического бесцветного газа со слабо выраженным запахом. Это самый производительный материал в мире. Из него синтезируются такие известные продукты, как этиловый спирт, стирол, этилбензол, уксусная кислота, винилхлорид и многие другие.
Полиэтилен выпускают в виде прозрачных или цветных гранул различной формы. Размер их составляет обычно от трех до пяти миллиметров. Производство гранул полиэтилена заключается в процессе полимеризации газа этилена в условиях высокого, низкого давления, а также с применением дополнительных условий. Основные предприятия, занимающиеся изготовлением полимерных материалов, находятся в России, Узбекистане, Беларуси, Южной Корее.
Благодаря особым свойствам различают следующие марки полиэтилена:
- HDPE – высокой плотности;
- LDPE – низкой плотности;
- LLDPE – линейный;
- mLLDPE, MPE – металлоценовый линейный;
- MDPE – средней плотности;
- HMWPE, VHMWPE – высокомолекулярный;
- UHMWPE – сверхвысокомолекулярный;
- EPE – вспенивающийся;
- PEC – хлорированный.
Известно также немало материалов, относящихся к категории сополимеров. Проанализируем несколько видов, наиболее часто встречающихся в промышленной переработке.
Полиэтилен низкой плотности
Материал имеет пластичную и мягкую структуру. Производство полиэтилена высокого давления (ПЭВД) предполагает полимеризацию этилена в трубчатом реакторе или автоклаве. Процесс протекает при температуре около 750 о С под давлением 1,5–3 кгс/см 2 . В результате получается гранулят низкой плотности. Полученное сырье направляется на производство упаковки из полиэтилена, контактирующего с сухими и сыпучими веществами. Пакеты, изготовленные из такого материала, способны выдерживать до четырех килограммов веса.
Полимер высокой плотности
Производство полиэтилена низкого давления (ПЭНД) заключается в процессе полимеризации с применением катализаторных систем. В итоге получают жесткие гранулы с высоким уровнем плотности – 0,960 г/см 3 . Они пригодны для выпуска пищевой пленки. Товарный гранулят выпускают окрашенным и бесцветным. Иногда готовая продукция имеет вид порошка.
Как выглядит вспенивающийся полиэтилен
Так называют синтетический материал, имеющий закрыто-пористую структуру. Производство вспененного полиэтилена основано на сильном разогреве сырья и последующем взбивании с помощью газа (бутана, фреона и других). На практике пенополиэтилен широко применяется как отличный теплоизолятор универсального назначения.
Что такое сшитый полиэтилен?
Производство особо прочного гранулята основано на применении сверхвысокого давления. В результате процесса происходит прочное сцепление молекул исходного вещества. Модифицированный полимер отличают высокие технические характеристики:
- Устойчивость к воздействию высоких температур. Материал размягчается только при температуре свыше 150 о С, плавится при 200 о С, а загорается лишь при достижении 400 о С.
- Повышенная степень жесткости и прочности на разрыв.
- Сохранение основных признаков при резком изменении окружающих условий, а также при воздействии химических или биологических разрушителей.
- Высокие паро- и гидроизолирующие свойства.
Сшитый полиэтилен активно применяется в производстве напорных труб холодного и горячего водоснабжения. Кроме того, его используют в изготовлении элементов отопительных систем и специальных стройматериалов.
С чего начинается устройство бизнеса
Завод по производству полиэтилена может включать в себя несколько технологических линий по выпуску различных изделий: полимерных пленок, пакетов, крышек, тары, труб, бутылочных пробок и многого другого. Не стоит организовывать сразу несколько направлений. Целесообразнее войти в рынок полимеров в качестве производителя полиэтиленовой пленки и пакетов. Наладив стабильную работу, можно постепенно расширять ассортимент выпускаемой продукции.
Практический опыт показывает, что производство полиэтилена в России гарантировано обеспечивает уровень рентабельности не менее 15 %. До запуска предприятия нужно позаботиться об оформлении разрешительных документов. Вам придется посетить городскую администрацию, энергонадзор, санэпидстанцию, пожарную охрану, экологическую службу. Если заняться этими вопросами плотно, то можно вполне уложиться в срок месяц – полтора. Накладные расходы составят всего 15–20 тысяч рублей.
Вопрос переработки остатков
Прежде чем вы начнете организовывать производство изделий из полиэтилена, хорошо продумайте вопрос утилизации отходов. Закапывать в землю или сжигать обрезки пластика нельзя ни в коем случае. Во-первых, это приносит огромный вред окружающей среде. А во-вторых, за подобные действия грозит серьезное наказание.
Проще и дешевле всего сдавать полимерные остатки на предприятие по переработке пластмасс. Но стоит иметь в виду, что такого завода может не оказаться в вашем населенном пункте. Если будет запланировано производство вторичного полиэтилена, то лучше всего наладить выпуск мусорных пакетов. Для этого придется произвести дополнительные расходы на покупку технологической линии. Зато в конечном итоге затраты окупятся быстрой реализацией популярных товаров, пользующихся устойчивым спросом у населения.
Закупка основного оборудования
Выбор производственных линий сегодня достаточно велик. В качестве примера рассмотрим перечень станков и агрегатов, которые потребуются для выпуска пленки с дальнейшим формированием из нее пакетов бытового назначения.
Необходимое оборудование для производства полиэтилена:
- Экструдер (экструзионная установка) – машина для преобразования сырьевых гранул в пленку методом раздува снизу вверх. Ширина рукава должна соответствовать размерам выпускаемых пакетов (300–550 мм). В комплект агрегата также входит устройство для фальцевания швов.
- Пакетоделательная машина – станок для порезки пленки или рукава на заготовки определенной длины. Устройство также запаивает заготовку с одной стороны, формируя готовое изделие.
- Вырубной пресс с комплектом форм для производства пакетов–маек или сумок с прорезной ручкой.
- Станок для изготовления пластиковых зажимов для упаковки.
- Флексограф – машинка для нанесения печатных изображений на рукав пакета.
Если стартового капитала не очень много, то на первых порах можно вполне обойтись без печатного устройства. Разумнее будет обратиться за услугой по нанесению рисунков в специализированные полиграфические центры.
Для переработки отходов производства нужно будет приобрести специальный аппарат для дробления. Примерная стоимость технологической линии с доставкой и настройкой станков - 1,5–2 миллиона рублей.
Дополнительные элементы оборудования
Производство полиэтилена требует также покупки складского оборудования (стеллажи, столы, стенды, ящики и прочее) для хранения сырья и готовой продукции. Не стоит забывать и об оснащении офисов. Дополнительное оборудование может увеличить общую сумму расходов на 50–60 тысяч рублей.
Производственные цеха нуждаются в обустройстве качественной мощной вентиляционной установки и противопожарной системы. Особые требования предъявляются к складским помещениям: первичное сырье для производства полиэтилена (гранулят) имеет свойство поглощать испарения и газы. Несоблюдение правил хранения сырого материала может привести к ухудшению качества изготавливаемых изделий.
Необходимое сырье
Основной синтетический материал для производства изделий из полиэтилена – полимерные гранулы. Они имеют размеры 3–5 мм и выпускаются в форме шара, куба, цилиндра или мелкой крошки. Второй источник сырья – вторичная переработка отходов или остатков технологического процесса.
Получение пленки
Технология производства полиэтилена включает в себя несколько этапов, которые нужно пройти, чтобы из сырьевого материала получить яркие и удобные пакеты.
- Полимерные гранулы загружают в бункерный отсек экструдера. Отсюда они забираются с помощью питающего шнека. В емкости поддерживается постоянная температура в диапазоне от 180 до 240 градусов. В процессе передвижения гранулы, сильно нагреваясь, переплавляются в однородную массу. Получившаяся смесь продавливается через формующее отверстие, в результате получается полиэтиленовая пленка в виде рукава (или трубы). Автоматическая настройка экструдера позволяет выпускать готовое полотно заданной толщины и ширины.
- Получившийся рукав постепенно охлаждается и подвергается раскатыванию вальцами.
- Автоматический нож разрезает полотно на две полосы одинаковой ширины.
- Готовый рукав поступает в намотчик, который скручивает пленку в рулоны. Обрезки упаковываются отдельно, в дальнейшем их пускают на вторичную переработку.
Нанесение рисунка
При необходимости производится печать цветного изображения методом флексографии.
- Специальную краску разводят спиртом и постоянно перемешивают. Это необходимо для того, чтобы раствор не утратил нужную вязкость.
- Дозатор направляет определенные порции красителя на валики, которые делают на пленке оттиск. После нанесения рисунка полиэтилен вновь сматывается в рулон.
Формирование пакетов
Следующий этап позволяет создавать основу для кулечков.
- Рулон с нанесенным изображением помещают в пакетоделательный станок. С помощью специальных приспособлений из пленки вырезается «выкройка» будущей сумки и формируется донная складочка.
- Пропуская через клеймовочный пресс полиэтиленовые заготовки, проделывают отверстия для ручек. Гильотина отсекает верхнюю часть пакета для дальнейшего закрепления пластиковых ручек, или вырезает майку.
- Сварочный нож соединяет края пакета при температуре 180 градусов, в итоге получается целое изделие.
Финальный процесс – проверка качества швов и креплений застежек.
Заключение
Как мы смогли убедиться, производство полиэтилена – это достаточно сложный химический процесс, который под силу только крупным промышленным предприятиям специализированного направления. А технология переработки готовых гранул представляется довольно простым делом, не требующим углубленных знаний. Начав свое дело с установки какой-либо производственной линии, можно через 2–3 года полностью вернуть затраченные средства.
Промышленные трубчатые реакторы-полимеризаторы представляют собой последовательно соединённые теплообменники типа "труба в трубе". Трубки реактора имеют переменный диаметр (50 – 70 мм). Отдельные звенья "трубчатки" соединяют массивными полыми плитами-калачами. Трубы и калачи снабжены рубашками, последовательно соединёнными между собой. В качестве теплоносителя для подогрева этилена и отвода избыточного тепла применяют перегретую воду с температурой 190 – 230 0 С, которая поступает в рубашку трубчатого реактора противотоком к этилену и к потоку реакционной массы. Применение высоких температур необходимо для предотвращения образования плёнки полимера на стенках труб. Для поддержания постоянного температурного режима в реакторе и обеспечения эффективного теплосъёма производится дополнительный ввод этилена и инициатора в различные зоны по длине реактора. Многозонный реактор более производителен, чем однозонный. Однозонный реактор при максимальной температуре реакции (300 0 С) обеспечивае 15 – 17 % превращения этилена за один проход. Двухзонный реактор достигает при этой же температуре 21 – 24 % превращения. В трёхзонном реакторе степень превращения увеличивается до 26 – 30 %. Производительность четырёхзонного аппарата по сравнению с трёхзонным увеличивается незначительно.
Для получения постоянных показателей свойств полиэтилена необходимо поддерживать температуру в реакторе по зонам на одном уровне.
Производительность реактора зависит от его размеров, поэтому в настоящее время применяются с различной длиной труб и диаметром. Для реакторов большой мощности длина труб достигает 1000 м и более.
Технологический процесс производства полиэтилена высокого давления в трубчатом реакторе состоит из следующих стадий:
· смешение свежего этилена с возвратным газом и кислородом,
· двухкаскадное сжатия газа,
· полимеризация этилена в конденсированной фазе (плотность этилена 400 – 500 кг/м 3),
· разделение полиэтилена высокого давления и непрореагировавшего этилена, поступающего в рецикл,
· грануляция полиэтилена.
Для окрашивания, стабилизации и наполнения в полиэтилен высокого давления вводят соответствующие добавки, после чего его расплавляют и гранулируют.
На рис.1. представлена принципиальная схема получения полиэтилена высокого давления в трубчатом реакторе непрерывным способом.
Из цеха газоразделения свежий этилен под давлением 0,8 - 1,1 МПа поступает в коллектор 1 и затем в смеситель 2 , в котором с возвратным этиленом никого давления. Далее в поток вводят кислород и смесь поступает в трёхступенчатый компрессор первого каскада 3 , где сжимается до 25 МПа. После каждой ступени сжатия этилен охлаждается в холодильниках, отделяется от смазки в сепараторах, а затем поступает в смеситель 4 , в котором смешивается с возвратным этиленом высокого давления из отделителя 7 . Затем смесь направляется в двухступенчатый компрессор 5 второго каскада, где сжимается до 245 МПа. После первой ступени сжатия этилен охлаждается в холодильнике, очищается от смазки в сепараторах, а после второй ступени при температуре около 70 0 С без охлаждения по трём вводам поступает в трубчатый реактор 6 на полимеризацию.