고압 및 저압 폴리에틸렌 생산 기술. 포장재용 저압 및 고압 폴리에틸렌

산업용 관형 반응기 중합기는 "파이프 인 파이프" 유형의 직렬 연결된 열교환기입니다. 반응기 튜브의 직경은 가변적입니다(50 - 70mm). "관"의 별도 링크는 거대한 중공 슬라브 롤로 연결됩니다. 파이프와 롤에는 서로 직렬로 연결된 재킷이 장착되어 있습니다. 에틸렌을 가열하고 잉여열을 제거하기 위한 Heat Carrier로서, 과열된 물 190 - 230 ℃의 온도로 관형 반응기의 재킷에 들어가며 에틸렌과 반응 물질의 흐름에 역류합니다. 파이프 벽에 폴리머 필름이 형성되는 것을 방지하려면 고온을 사용해야 합니다. 일정하게 유지하려면 온도 체계반응기에서 효율적인 열 제거를 보장하기 위해 추가 에틸렌 및 개시제가 반응기 길이를 따라 다양한 구역으로 도입됩니다. 다중 구역 원자로는 단일 구역 원자로보다 더 생산적입니다. 최대 반응 온도(300℃)의 단일 구역 반응기는 한 번의 통과로 15-17% 에틸렌 전환율을 제공합니다. 2구역 반응기는 동일한 온도에서 21-24% 전환율에 도달합니다. 3구역 원자로에서 전환율은 26~30%로 증가합니다. 4구역 장치의 생산성은 3구역 장치에 비해 약간 증가합니다.

폴리에틸렌의 특성에 대한 일정한 지표를 얻으려면 반응기의 온도를 구역별로 동일한 수준으로 유지해야합니다.

반응기의 성능은 크기에 따라 다르므로 현재 사용되는 다양한 길이파이프 및 직경. 원자로용 고출력파이프 길이가 1000m 이상에 도달합니다.

폴리에틸렌 생산의 기술 과정 고압관형 반응기는 다음 단계로 구성됩니다.

신선한 에틸렌과 리턴 가스 및 산소의 혼합,

2단계 가스 압축,

축합상의 에틸렌 중합 (에틸렌 400 - 500 kg / m3의 밀도),

고압 폴리에틸렌과 미반응 에틸렌을 재활용품으로 분리,

폴리에틸렌 과립.

염색, 안정화 및 충전을 위해 고밀도 폴리에틸렌에 적절한 첨가제를 도입 한 후 용융 및 과립화합니다.

그림 1에서. 제시 회로도연속 방식으로 관형 반응기에서 고압 폴리에틸렌의 생산.

가스 분리 공장에서 0.8 - 1.1 MPa 압력의 신선한 에틸렌이 수집기로 들어갑니다. 1 그리고 믹서에 2 , 리턴 에틸렌에 압력이 없는 경우. 그런 다음 산소가 흐름에 도입되고 혼합물은 첫 번째 단계의 3단 압축기로 들어갑니다. 3 , 여기서 25 MPa로 압축됩니다. 각 압축 단계 후 에틸렌은 냉장고에서 냉각되고 분리기에서 윤활제와 분리된 다음 믹서에 들어갑니다. 4 , 분리기에서 반환되는 고압 에틸렌과 혼합됩니다. 7 . 혼합물은 2단계 압축기로 보내집니다. 5 두 번째 단계에서는 245MPa로 압축됩니다. 1단계 압축 후 냉장고에서 에틸렌을 냉각하고 분리기에서 기름기를 제거하고 2단계 후 약 70℃의 온도에서 냉각 없이 3개의 주입구를 통해 관형 반응기로 들어간다. 6 중합용.

가장 수요가 많은 폴리머인 폴리에틸렌의 생산은 에틸렌 가스의 중합 반응을 기반으로 합니다. 이것은 유기 폴리페놀의 일종인 열가소성 폴리머입니다. 그 인기는 다양한 분야의 많은 가정용 제품과 제품을 생산할 수 있게 해주는 모든 범위의 기술적 특성으로 설명됩니다. 산업 생산품. 이 재료에 대한 수요의 중요한 요소는 동일한 영역에서 사용되는 아날로그에 비해 저렴한 비용입니다.

간략한 비즈니스 분석:
비즈니스 설정 비용:150 - 250,000달러
인구가 있는 도시와 관련:제한 없이
업계 상황:낮은 경쟁
비즈니스 조직의 복잡성: 4/5
회수: 12 - 14개월

폴리에틸렌의 주요 유형

HDPE - 폴리에틸렌 저기압, 또는 PVP - 고밀도;
LDPE - 고압 또는 PNP - 저밀도;
PSD - 중간 압력 또는 PSP - 중간 밀도.

이러한 유형의 중합체 외에도 가교 - PEX, 발포 및 클로로설폰화(CSP) 폴리에틸렌이 있습니다.

폴리에틸렌은 가장 널리 사용되는 것 중 하나입니다. 현대 재료생산 중:

포장, 수축, 농업 및 기타 유형의 필름;
물, 가스 및 기타 유형의 파이프;
다양한 합성 섬유;
다양한 종류의 액체를 담는 용기;
다양한 건축 자재;
위생 제품;
그릇 및 가정 용품;
전기 케이블용 절연 재료;
자동차, 공작 기계, 각종 장비, 도구 및 기타 장비용 부품;
치과용 보철물 및 기타 유형의 관내 인공 삽입물;
폴리에틸렌 폼.

폴리에틸렌의 광범위한 소비자 속성은 이 재료의 화학적, 물리적, 기계적 및 유전적 특성의 전체 범위에 기인합니다. 따라서 무선 전기 공학, 케이블, 화학, 건설, 의료 및 기타 여러 산업 분야에서 수요가 있습니다.

폴리에틸렌 발포체, 가교결합, 초분자, 클로로술폰화와 같은 이 재료의 특수 품종은 생산에 효과적으로 사용됩니다. 건축 자재. 폴리에틸렌 자체는 구조상 구조적이지 않지만 유리 섬유 보강재로 인해 구조용 복합 제품에 사용할 수 있습니다.

폴리에틸렌은 재활용 재료로도 사용됩니다. 폐기물은 추후 사용을 위해 완벽하게 재활용됩니다.

폴리에틸렌 생산 기술

폴리에틸렌 중합체는 다양한 조건 및 특정 촉매의 존재하에서 에틸렌 중합을 위한 화학 반응의 결과로 얻어진다. 온도, 압력 및 촉매와 같은 반응 조건에 따라 폴리에틸렌은 근본적으로 다른 특성을 얻습니다.

대부분 저압, 중압 및 고압의 세 가지 유형의 폴리에틸렌이 실용적인 가치가 있습니다. 따라서 이러한 특정 재료를 얻는 기술을 고려할 가치가 있습니다. 중간 밀도 폴리에틸렌은 일종의 HDPE로 간주되며 생산 기술도 다르지 않습니다.

저밀도 폴리에틸렌 생산

HDPE는 정제된 에틸렌 가스에서 생산됩니다. 이 공정은 최대 4MPa의 압력에서 100-150°C의 온도에서 진행됩니다. 중합 반응에는 촉매가 있어야 합니다: 트리에틸알루미늄 또는 사염화티타늄. 프로세스는 중단과 함께 연속적이거나 단기적일 수 있습니다.

폴리에틸렌 생산에는 사용되는 구조 유형, 반응기 크기 및 촉매로부터 중합체를 정제하는 방법에 따라 다양한 기술이 있습니다. 전부의 기술 과정세 단계로 나뉩니다.

폴리에틸렌 중합;
촉매에서 세척하는 단계;
건조.

중합 반응의 정상적인 과정에 필요한 조건은 공급된 에틸렌과 그 부피의 도움으로 유지되는 일정한 온도입니다. 촉매가 참여하는 중합 공정에는 단점이 있습니다. 결과 제품은 불가피하게 촉매 잔류물로 오염됩니다.

그것은 용납되지 않는 폴리에틸렌을 얼룩지게 할 뿐만 아니라 갈색 색상, 그러나 악화시킨다 화학적 특성. 이러한 단점을 없애기 위해 촉매를 파괴한 후 용해하여 여과한다. 생성 된 폴리머는 메틸 알코올이 첨가 된 특수 원심 분리기에서 세척됩니다.

세탁 후 짜서 강도를 높이는 물질을 첨가하여 모습. 외부 품질을 향상시키기 위해 왁스가 첨가되어 폴리에틸렌이 빛납니다. 또한 중합 제품은 건조기 및 과립 공장으로 들어갑니다. 폴리에틸렌의 주요 등급은 과립 형태의 분말 형태, 복합 등급으로 생산됩니다.

고밀도 폴리에틸렌 생산

LDPE는 200°C 이상의 온도, 150~300MPa의 압력에서 생성되며, 산소는 반응의 활성제로 작용합니다. 폴리머 생산 장비 - 오토클레이브 및 관형 반응기.

관형 반응기는 고압에서 중합 반응이 일어나는 긴 관 모양의 용기입니다. 용융물 형태의 중합체는 반응기에서 제거되어 중간 압력 분리기로 들어가 미반응 에틸렌과 분리됩니다. 그런 다음 에 따르면 기술 계획그것은 과립 형태로 압출기에 들어가고 나가며 추가 처리를 위해 보내집니다. 이 기술은 제조업체들 사이에서 가장 수요가 많습니다.

오토클레이브 반응기는 에틸렌 중합이 반응 개시제와 함께 일어나는 원통형 수직 배열 장치입니다. 반응기는 열 제거 조건을 포함한 반응 조건이 다릅니다. 개시제의 농도 및 반응 질량의 매개변수.

흐름 차이 화학 반응. 다른 유형장비 및 기타 차이점으로 인해 구조적 특징생성된 중합 생성물.

반응기 유형에도 불구하고 LDPE 생산 계획은 동일합니다.

반응기의 수용기에 원료 및 개시제의 공급;
가열 재료 및 증가하는 압력 매개변수;
원료 및 개시제의 중간 공급;
미반응 에틸렌의 분리 및 재사용을 위한 수집;
얻어진 중합체를 냉각시키고, 압력을 제거하는 단계;
최종 제품 과립, 세척, 건조, 포장.

발포 폴리에틸렌(PPE)은 다공성 구조를 가진 고분자로 고성능 및 명세서. 로 널리 사용된다. 단열재건설 및 기기 제작 엔지니어링, 포장재 및 기타 분야에서.

이 폴리머의 생산 기술은 특정 복잡성이 특징입니다. 전체 사이클을 위해서는 믹서, 로더, 냉각 장치, 고압 펌프와 같은 특수 장비가 필요합니다. 그러나 폴리에틸렌 폼 생산에서 가장 중요한 장비는 압출기입니다. LDPE는 원료로 사용되며 프레온과 알칸 혼합물, 예를 들어 부탄은 발포제로 사용됩니다.

생산 기술의 특징에 따라 가교 및 비가교의 두 가지 유형의 PPE가 구별됩니다. 발포 과정은 특정 압력과 고온에서 발생합니다. 기술 프로세스의 단계:

혼입;

압출기를 통해 혼합물을 강제로 통과시키는 단계;

필름 스티칭;

발포;

판, 필름 및 기타 반제품 형태의 블랭크 획득.

폴리머의 대규모 생산 비용을 피하기 위해 재활용을 활용할 수 있습니다. 고품질의 과립 폴리머 제품은 재활용 재료로 생산되며, 그 특성 면에서 얻은 기본 폴리머 제품보다 열등하지 않습니다.

원료가 분쇄됩니다. 그런 다음 원심 분리기에서 세척하고 건조합니다. 세척된 원료는 응집 작업을 거쳐 과립화됩니다. 폴리에틸렌 재활용의 최종 제품입니다.

폴리에틸렌 생산을 위한 장비는 가공된 원료의 목적과 종류에 따라 다릅니다. 기술 체인은 다음 장비로 표시됩니다.

하나 이상의 압출기-과립기;
절단 기계;
진공을 기반으로 작동하는 로더;
용융용 필터가 장착된 펌프;
진동 스크린;
냉각 수조;
컨베이어;
원료 공급을 위한 벙커;
공장.

폴리에틸렌 생산을 위한 새로운 기본 장비의 구입은 120-200,000달러 범위에 있을 수 있으며 새로운 국내 장비 비용은 절반입니다.

폴리에틸렌 생산 공장을 구성하는 방법

어느 제조업사업 계획의 개발로 시작됩니다.

사업계획서 작성

사업계획서의 목적은 일반 정보프로젝트의 저자, 그가 생산할 제품에 대한 설명. 프로젝트의 목적도 공개되어야 하고 생산 기술이 자세히 설명되어야 합니다.

이 기술이 새로운 것이라면 사업 계획은 안전에 대한 관련 당국의 결론을 제시해야 합니다. 환경그리고 사람들의 건강.

방

폴리에틸렌을 생산하는 산업 생산은 생산 지역에 위치해야 합니다. 소재지. 을 위한 생산 시설특정 위생 및 기술 요구 사항이 있습니다. 바닥 면적은 100제곱미터 이상이어야 합니다. 미터, 높이는 10 미터보다 낮아서는 안됩니다. 생산 공장에는 다음이 있어야 합니다. 화재 예방그리고 좋은 환기.

서류

우선 사업자등록을 해야 합니다. 개인 기업가 또는 LLC가 될 수 있습니다. 다음과 같은 경우에도 허가를 받아야 합니다.

시 행정부;
화재, 환경 및 위생-역학 서비스;
전기 감독.

비용 계산

먼저 생산 소득이 계산됩니다.

특정 생산량의 생산을 위해 평균적으로 얼마를 소비하는지;
시장 가치는 얼마입니까?
소득은 무엇입니까?

허가 비용;
건물 준비;
장비 구매;
원자재 구매.

월 지출:

직원 임금;
건물 임대료 지불;
세금 및 공과금.

사업 수익성

기업의 안정적인 운영과 장비 구매를 위한 좋은 초기 자본으로 이 사업은 12-14개월 안에 수익을 냅니다. 1년 동안 안정적인 운영이 끝나면 장비 비용을 완전히 지불할 수 있고 공장은 순이익을 가져올 것입니다.

에틸렌. 에틸렌 -- 화합물, 화학식 C2H4로 설명되며 약간의 냄새가 나는 무색 기체입니다. 가장 단순한 알켄(올레핀)입니다. 이중 결합을 포함하므로 불포화 화합물에 속하며 반응성이 높습니다. 에틸렌은 자연에서 거의 발견되지 않습니다. 소량으로 식물과 동물의 조직에서 대사의 중간 생성물로 형성됩니다. 세계에서 가장 많이 생산되는 유기 화합물인 업계에서 매우 중요한 역할을 합니다.

현재, 에틸렌 생산의 주요 원천은 기체 및 액체 포화 탄화수소인 에탄, 프로판 및 직선형 가솔린의 열분해입니다.

에틸렌 속성:

화학식 H2C=CH2

분자량 28.05

상태 - 기체

융점 103.8K(-169.2°C)

끓는점 169.3 K (-103.7°C)

정상 조건에서의 밀도 1.26 kg / m 3

163.2K(-109.8°C)에서 액체 에틸렌의 밀도 - 610kg/m3

가연성 온도 728K(455°C)

에틸렌 순도. 중합을 위해서는 불순물로부터 에틸렌을 철저히 정제해야 합니다. 에틸렌에 대한 불순물은 불활성과 활성의 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다. 눈에 띄는 양(예: 5-10%)으로 존재하는 불활성 불순물은 에틸렌의 낮은 압축성을 감안할 때 에틸렌 농도를 상당한 양만큼 감소시킵니다.

비닐계 화합물과 같은 에틸렌에 대한 활성 첨가제는 일반적으로 에틸렌과 공중합하여 생성된 중합체의 특성을 변화시키고 중합 속도에 영향을 미칩니다.

불순물 함량에 따라 명세서 A, B, C의 3가지 등급의 액화 에틸렌을 생산할 계획이다. A, B 등급의 에틸렌은 폴리에틸렌과 산화에틸렌 생산에 사용된다. 에틸렌 등급 B - 기타 유기농 제품 생산용. 에틸렌 액화는 요구 사항 및 표준을 준수해야 합니다.

촉매(개시제). 에틸렌 중합 촉매로는 주로 분자 산소와 유기 과산화물이 사용됩니다. 산업계의 과산화물 중에서 di-tert-butyl, tert-butylperbenzoate 등의 과산화물이 가장 많이 사용됩니다.개시제의 효과는 주어진 온도에서 분해 정도와 속도 및 능력에 따라 다릅니다. 단량체와 반응하기 위해 형성된 라디칼.

개시제를 특징짓는 또 다른 요소는 활성 산소의 함량입니다. 순수한 과산화물에서 활성 산소의 이론적인 백분율.

건조한 형태의 과산화물은 폭발성이 있으며 유기 용매의 용액은 더 안정적이고 덜 폭발적입니다. 개시제의 보관은 특정 온도 조건에서 수행되어야 합니다.

가장 일반적인 과산화물 개시제의 주요 특성은 아래에 설명되어 있습니다.

디-tert-부틸 퍼옥사이드(С8Н18О2)

적용 온도 513-553K(240-280°C)

분자량 146.2

액체, 밀도 793kg/m3

끓는점 0.1MPa - 463K(190°C)

과산화물은 물에 녹지 않으며 대부분의 유기 용매에 녹습니다.

보관 온도 298K(20°C).

tert-부틸퍼벤조에이트(С11Н14O3)

적용 온도 453-513K(180-240°C)

분자량 194

액체, 밀도 293K(20°C) - 1040kg/m3

끓는점 0.1 MPa - 397 K(124°C)

보관 온도 293K(20°C).

폴리에틸렌 필름 제조의 원료는 에틸렌을 중합하여 얻은 폴리에틸렌 과립입니다. 고압 및 저압 폴리에틸렌의 생산을 위해 두 가지 기술이 사용됩니다. 다른 조건중합. HDPE와 LDPE는 서로 다른 온도와 압력에서 생산됩니다. 결과적으로 재료는 다른 물리적 및 화학적 특성을 얻습니다.

생산 기술에 대해 조금

고압(1000-3000 kg/cm 2 ) 하에서 얻어진 과립은 0.925 g/cm 3 의 더 낮은 고유 밀도를 갖는다. 이러한 방식으로 얻은 필름은 만졌을 때 더 "유성"합니다. 비교적 투명하고 찢어짐 없이 잘 늘어납니다. 이 재료는 더 짧은 폴리머 사슬이 특징입니다. 덜 결정성이고 100C 이상의 온도에서 녹습니다. 이러한 특성은 LDPE라고 하는 고밀도 폴리에틸렌에 적용됩니다.

저압 폴리에틸렌 또는 HDPE는 1-5kg/cm2의 압력에서 중합하고 0.945g/cm3의 밀도에 도달합니다. 이 유형의 폴리에틸렌 필름은 결정성이 더 높고 폴리머 사슬이 더 길고 투명도가 낮습니다. 이상 소요 열- 120C부터 생산을 위한 에너지 비용이 더 높습니다. 그러나 이러한 유형의 작동 중에도 폴리에틸렌 필름더 높은 온도를 견딜 수 있습니다.