Производство потребительской тары из сотового полипропилена

Производство потребительской тары из сотового полипропилена

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И.Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра «Химии»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Производство полимерной упаковки»

по теме «Производство потребительской тары из сотового полипропилена »

Исполнитель: Абучкаев Р.Р. студент 3 курса, группа ТУб-11

Руководитель: Ершова О.В.__доцент, к.п.н.

Магнитогорск, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Теоретическое введение

1.1 Промышленный способ получения полипропилена

Сырье

Схемы производства полипропилена

Практическая часть

Технологическая система производства сотового полипропилена

Получение тары

Примеры тары из сотового полипропилена

Ящики из сотового полипропилена

Прослойки из сотового полипропилена

Стеллажи из сотового полипропилена

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Изготовление полимерной продукции актуально в наши дни, т. к. этот вид материала появился в большом количестве на рыке сравнительно недавно. И постепенно находит свою нишу практически в каждом отделе тары и упаковывания. От оберточных материалов и многослойной пленки, до коробок и контейнеров.

Полипропилен стоек к истиранию, термостойкий (начинает размягчаться при 140°C, температура плавления 175°C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Является одним из самых химически нейтральных полимеров в виду своего простого строения: углеродная цепь без добавок (метила, фенола, карбоновых кислот и т. д.) .

Основными задачами в работе является: Рассмотреть промышленные способы получения ПП, охарактеризовать сырье, привести технологические схемы производства ПП. Предложить технологическую линию для производства сотового ПП и получения жесткой тары. Привести примеры тары на основе сотового ПП.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

1.1 Промышленный способ получения полипропилена

Изобретение относится к технологии производства полипропилена и сополимеров пропилена с этиленом. Далее описан способ получения полимера на основе пропилена, полимеризацией мономера в среде углеводородного растворителя при (20÷80)°С и (1÷30) атмосфер, в присутствии в качестве катализатора продукта реакции предварительной обработки пропиленом треххлористого титана и диэтилалюминийхлорида (катализатора Циглера-Натта) с применением водорода в качестве регулятора молекулярной массы полимера, отличающийся тем, что осуществляют получение полипропилена или сополимера пропилена с этиленом с предварительной обработкой треххлористого титана и диэтилалюминийхлорида пропиленом перед подачей в реактор основной полимеризации, которую проводят при массовом отношении / = 1÷10, определяемом по плотности слоя частиц исходного в среде углеводородного растворителя, и устанавливают в пределах:

1 (1÷2), при плотности слоя исходного треххлористого титана меньше 0,46 г/см3

2 (3÷5), при плотности слоя исходного треххлористого титана в пределах (0,46÷0,50) г/см3

3 (6÷10), при плотности слоя исходного треххлористого титана более 0,50 г/см3.

С предварительной обработкой треххлористого титана и диэтилалюминийхлорида пропиленом перед подачей в реактор основной полимеризации проводят до конверсии (2,0÷3,0) г полимера на 1 г треххлористого титана при получении полипропилена и до конверсии (3,0÷4,0) г полимера на 1 г треххлористого титана при получении сополимера пропилена с этиленом, а по окончании предварительной обработки и пропиленом, перед началом дозировки в реактор основной полимеризации, массовое отношение / устанавливают в пределах (6÷10) путем дополнительной дозировки расчетного количества диэтилалюминийхлорида. Технический результат - исключение дробления частиц катализатора, сохранение его высокой активности и стереоспецифичности, повышение производительности процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии производства полипропилена и сополимеров пропилена c этиленом при использовании в качестве катализатора треххлористого титана () и в качестве сокатализатора - диэтилалюминийхлорида (), а именно к способу предварительной обработки катализаторного комплекса (+) перед его дозировкой в реакторы основной полимеризации.

Полипропилен (ПП) - один из наиболее распространенных крупнотоннажных полимерных материалов, используемый практически во всех областях техники.

Катализатор , используемый в предлагаемом способе и являющийся твердым компонентом катализаторного комплекса, имеет высокие активность и стереоспецифичность, характеризуется узким гранулометрическим составом частиц и высокой насыпной плотностью получаемого порошка.

Существенная технологическая особенность практического использования катализаторного комплекса ЦН заключается в необходимости специальной технологической стадии, включающей предварительную обработку его пропиленом перед дозировкой в промышленные реакторы основной полимеризации. Практическое значение обработки катализаторного комплекса пропиленом состоит в защите катализатора от дробления его частиц в условиях основной полимеризации и минимизации образования мелкодисперсного ПП (пылевидная фракция - частицы с размером <60 мкм). Из практического опыта известно, что повышенный выход пылевидной фракции существенно снижает производительность технологического процесса, увеличивая время вынужденных технологических простоев, связанных с неудовлетворительной работой оборудования на стадиях выделения товарного порошка ПП.

В нижеприведенных известных способах получения ПП в присутствии катализаторного комплекса на основе и , включающих предварительную обработку катализаторного комплекса пропиленом, используются различные модификации , отличающиеся рецептурой и способом приготовления, что определяет их активность, стереоспецифичность, химический и гранулометрический состав, текстурные характеристики макрочастиц. Практическая проверка заявленных в известных способах условий предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленом показывает, что они фактически отражают специфику используемой модификации катализатора ЦН и не являются универсальными.

Согласно способа прототипа предварительную обработку и пропиленом перед подачей в реактор основной полимеризации проводят в две стадии:

на первой стадии при (15÷60)°С достигается выход (1÷5) г ПП/г кат.

вторая стадия предварительной обработки пропиленом, являющаяся продолжением первой, проводится в присутствии водорода (до 6,5 г водорода на 1 г ) до достижения выхода (5÷200) г ПП /гкат при (40÷80)°С.

К особенностям и недостаткам способа прототипа следует отнести:

Способ не учитывает параметры текстуры частиц катализатора (пористость, плотность упаковки, насыпной вес и др.) и не устанавливает взаимосвязи между параметрами текстуры и условиями предварительной обработки пропиленом каталитического комплекса.

Двухстадийность процесса и дорогое аппаратурное оформление узла предварительной подготовки катализаторного комплекса.

Значение выхода ПП при предварительной обработке пропиленом треххлористого титана и диэтилалюминийхлорида должно быть не менее 5 г ПП/ г , что требует затрат на оборудование аппарата достаточно эффективной системой теплосъема.

Высокое содержание водорода на второй стадии процесса.

Применение специального модификатора катализатора - диметилового эфира диэтиленгликоля.

К общему недостатку указанных способов, включая прототип, следует отнести отсутствие информации о связи способа получения полипропилена и какими-либо (за исключением гранулометрического состава) характеристиками текстуры частиц катализатора . В научной литературе отсутствует обоснованный и общепринятый механизм сложного процесса дробления частиц катализаторов, связанный со спецификой макрокинетических явлений. Поэтому эмпирически найденные способы защиты конкретных катализаторов от дробления оказываются не достаточно эффективными для других модификаций , отличающихся параметрами текстуры, удельной активностью и макрокинетическими особенностями.

Отметим основные параметры (отличительные признаки) предварительной обработки пропиленом катализаторного комплекса в вышеприведенных способах получения ПП, являющихся аналогами данного изобретения:

рабочий объем и конструкционные особенности аппарата, в котором проводится предварительная обработка анализаторного комплекса ЦН пропиленном

концентрация и общее количество катализаторного комплекса в аппарате

концентрация сокатализатора при обработке пропиленном

рабочее массовое отношение и в катализаторном комплексе перед началом его дозировки в реакторы основной полимеризации

физические условия реакции предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленном и необходимый удельный выход ПП в ходе предварительной обработки катализаторного комплекса ( ПП / ).

Авторами предлагаемого изобретения установлено, что указанные параметры фактически предопределяются не только аппаратурно-технологическим оформлением и производительностью технологического процесса, но также удельной активностью катализатора, текстурой (морфологическими особенностями) его частиц и степенью чистоты основного сырья (растворитель, мономеры, водород), определяемой концентрацией ингибирующих примесей. Значимость параметров текстуры частиц катализатора увеличивается с ростом приведенной активности конкретной модификации .

Возможность достаточно длительного хранения предварительно обработанного пропиленом катализаторного комплекса по предлагаемому способу на основе и при рабочем массовом отношении ее компонентов (до 20) без заметных изменений его свойств позволяет вести совместную дозировку компонентов катализаторного комплекса в реакторы основной полимеризации. Последнее упрощает и удешевляет аппаратурно-технологическое оформление узла приготовления и дозировки катализаторного комплекса.

Известным отличием любого непрерывного технологического процесса гетерогенной полимеризации, в т.ч. и при получении полиолефинов, по отношению к периодическому является неизбежное уширение гранулометрического состава получаемых полимерных порошков вследствие статистического распределения частиц катализатора по их времени пребывания в реакторах основной полимеризации. С уменьшением времени контакта увеличивается ширина гранулометрического распределения.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение явления дробления частиц катализатора и, соответственно, исключение вклада этого явления не только в дополнительное уширение гранулометрического распределения, но и, что более существенно, - в образование мелкодисперсной (пылевидной) фракции полимерных частиц с размером <60 мкм.

Из производственного опыта следует, что при выходе пылевидной фракции более 1 мас.% возникают серьезные проблемы на стадии выделения порошка полимера, связанные с работой центрифуг, скрубберов, фильтров, сушилки и другого оборудования. Увеличение выхода пылевидной фракции, как правило, сопровождается уменьшением насыпной плотности товарного порошка, что снижает производительность гранулирующего оборудования.

С другой стороны, нами установлено, что в условиях непрерывного промышленного процесса полимеризации (при отсутствии дробления частиц катализатора и стационарности параметров технологического режима) доля мелкодисперсной фракции (<60 мкм) увеличивается в (2÷4) раза по отношению к доле данной фракции, наблюдаемой в периодической полимеризации в аналогичных условиях. Таким образом, последнее следует рассматривать в качестве количественной оценки влияния фактора непрерывности процесса на увеличение доли мелкодисперсной фракции по отношению к периодическому процессу. Например, если в периодической полимеризации доля фракции <60 мкм составила ˜ 0,1 мас.%, то доля данной фракции в порошке ПП, полученного в непрерывном процессе при среднем времени пребывания катализатора в реакторе (3÷6) часов, составит ˜ (0,2-0,4) мас.% соответственно.

В таблице в качестве сравнения приведены данные по гранулометрическому составу порошков ПП, полученных для одной и той же партии катализатора в периодической полимеризации и в условиях непрерывной полимеризации при одинаковом удельном выходе полимера (4500 г ПП/г КАТ).

Таблица 1-Влияние вида полимеризации на гранулометрию порошков ПП в периодическом и непрерывном процессе.

Эти данные имеют качественный характер и лишь иллюстрируют влияние вида полимеризации и вклада дробления частиц на результаты ситового анализа порошков ПП.

Предлагаемый способ получения ПП и сополимеров пропилена с этиленом (СПЭ) в непрерывном суспензионном технологическом процессе реализуется следующим образом. В аппарат, так называемый комплексообразователь, где проводится предварительная обработка катализаторного комплекса пропиленом, в атмосфере азота загружают в заданном количестве компоненты реакционной среды: углеводородный растворитель (гептановая или гексановая фракция бензина), раствор , суспензия . Загрузка в комплексообразователь производится из контейнера, содержащего известное количество катализатора . Полнота выгрузки из контейнера обеспечивается промыванием контейнера струей растворителя и контролируется при последующем взвешивании контейнера после его выгрузки. Количество растворителя, необходимое для загрузки в комплексообразователь, определяется расчетным путем и зависит от массы катализатора в контейнере и требуемого значения концентрации перед началом дозировки обработанного пропиленом катализаторного комплекса в реакторы основной полимеризации.

Отличительный признак данного способа состоит в использовании двух вариантов последовательности загрузки компонентов реакционной среды в комплексообразователь перед началом очередной периодической операции предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленом:

Вариант №1: загрузка требуемых количеств углеводородного растворителя и раствора (количество загруженного определяется рабочим значением массового отношения и ), загрузка известного количества , дозировка пропилена в количестве, определяемом заданным массовым отношением пропилена и при условии полной конверсии мономера. При этом суммарное количество углеводородного растворителя в комплексообразователе выбирается из условия формирования в комплексообразователе рабочей концентрации .

Вариант №2: загрузка углеводородного растворителя, первая операция частичной загрузки раствора , загрузка , дозировка пропилена (при условии его полной конверсии до начала второй операции загрузки раствора ), вторая операция загрузки раствора до его заданного расчетного общего количества.

Для варианта №2 остаются в силе все условия, отмеченные в варианте №1 и связанные с соотношением и концентрациями компонентов в полученном катализаторном комплексе.

Суспензия катализаторного комплекса (после предварительной обработки пропиленом) из комплексообразователя перегружается передавливанием азотом через ситчатый фильтр в расходную емкость. Наличие этой операции в промышленных условиях необходимо в профилактическом плане для удаления из фильтруемой суспензии катализаторного комплекса незначительного количества агломерированных частиц катализатора, что стабилизирует работу дозировочных насосов. Отфильтрованный катализаторный комплекс периодически подается в промежуточные расходные емкости, оборудованные мешалками, для последующей непрерывной дозировки катализаторного комплекса в реакторы основной полимеризации.

Поставленная задача решается тем, что выбор между указанными вариантами последовательности загрузки компонентов (реагентов) в комплексообразователь осуществляется по результату предварительного измерения плотности слоя исходного треххлористого титана в среде растворителя, осаждаемого в результате центрифугирования.

При этом загрузка реагентов проводится по варианту №1, если плотность слоя ≥0,5 г/см3, и по варианту №2, если плотность слоя меньше 0,5 г/см3. При загрузке реагентов по варианту №2 предварительная обработка катализаторного комплекса пропиленом проводится непосредственно после первой операции частичной загрузки и полностью завершается перед началом второй операции загрузки .

Отличительной особенностью предлагаемого изобретения по отношению к прототипу является учет взаимосвязи между плотностью слоя и массовым отношением / на стадии дозировки пропилена в комплексообразователь. При этом за величину плотности слоя принимается отношение массы слоя к объему слоя исходного , формируемого при центрифугировании его суспензии в растворителе.

Существенным отличительным признаком способа получения полипропилена и сополимеров пропилена с этиленом согласно данного изобретения являются ограничения, накладываемые на отношение массовых концентраций и в среде растворителя в комплексообразователе перед началом обработки катализаторного комплекса пропиленом:

Отношение / выбирается в пределах (1÷2), если насыпная плотность исходного меньше 0,46 г/см3

Отношение / выбирается в пределах (3÷5), если насыпная плотность исходного находится в пределах (0,46÷0,50) г/см3

Отношение / выбирается в пределах (6÷10), если насыпная плотность исходного более 0,5 г/см3

Перед началом дозировки комплекса в реакторы основной полимеризации отношение / устанавливается в пределах (6÷10).

Поэтому пункты 1, 2 и 4 относятся к загрузке реагентов по варианту №2, а пункт 3 - к загрузке реагентов по варианту №1.

Катализатор , использованный при разработке способа по данному изобретению, имеет высокую активность - от 150 до 180 г ПП / (г КАТ·час·атм). Концентрация в жидкой фазе комплексообразователя (перед началом дозировки катализаторного комплекса в реакторы) может устанавливаться от 3 до 10 г/л, в зависимости от активности очередной партии катализатора , чистоты используемого сырья и специальных требований к расходной норме по катализатору. Пределы концентрации в комплексообразователе не являются отличительным параметром любого способа получения ПП, поскольку во многом предопределяются аппаратурным оформлением и текущей производительностью процесса. В условиях конкретного процесса оптимальная концентрация в реакторе зависит от колебаний удельной активности катализатора между его очередными партиями (устанавливается в предварительных тестовых испытаниях) и случайными изменениями концентраций ингибирующих примесей в сырье.

В способе согласно изобретению газообразный пропилен равномерно дозируется в комплексообразователь в количестве ≥2 г пропилена на 1 г (оптимально - (2÷3) г ПП / г ) при получении гомополипропилена и в количестве ≥3 г пропилена на 1 г (оптимально - (3÷4) г ПП / г ) при получении сополимера пропилена и этилена. Способ по данному изобретению допускает увеличение выхода ПП (на стадии предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленом) выше оптимальных количеств, однако дальнейшее повышение выхода является избыточным, поскольку не влияет на эффективность защиты от дробления частиц катализатора , в то же время не рационально увеличивает время предварительной обработки. Скорость дозировки пропилена ограничивается, с одной стороны, требованием соблюдения изотермичности реакции полимеризации при обработке катализаторного комплекса пропиленом в пределах (15÷30) оС и, с другой, - обеспечением полной конверсии загруженного пропилена перед началом дозировки катализаторного комплекса в реакторы основной полимеризации. Максимально допустимое время дозировки пропилена ограничивается только необходимостью соблюдения условий, обеспечивающих непрерывность ведения процесса (специфичных для конкретного технологического процесса получения полипропилена), поскольку процесс предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленом является периодическим.

При получении специальных марок ПП с повышенной однородностью композиционного состава согласно данному изобретению в комплексообразователь дополнительно загружается водород (перед началом операции дозировки пропилена) до 0,01 г водорода на 1 г , а по ходу предварительной обработки катализаторного комплекса пропиленом парциальное давление водорода в газовой фазе комплексообразователя поддерживается в интервале (2÷10) об.% от парциального давления пропилена. При этом в способе по данному изобретению присутствие водорода в указанных количествах не влияет на эффективность защиты частиц катализатора от дробления.

Полученная в результате обработки пропиленом суспензия катализаторного комплекса, включающая , , продукты реакции предварительной обработки и растворитель, подвергается фильтрации и далее порциями подается в расходные емкости, откуда дозировочными насосами непрерывно дозируется в параллельно работающие реакторы основной полимеризации.

Для технологической линии с двумя параллельно работающими реакторами объединенный поток суспензии полимера из двух первичных реакторов поступает во вторичный реактор (дополимеризатор). В первичные реакторы непрерывно поступают материальные потоки: катализаторный комплекс, углеводородный растворитель, пропилен (при гомополимеризации), пропилен и этилен (при сополимеризации), водород (для регулирования молекулярной массы полимеров). Процесс основной полимеризации проводится при давлении (1÷30) атм, температуре (20÷80)оС, среднем времени пребывания катализатора в реакторе (1÷6) часов при регулируемом содержании водорода в реакционной среде.

Полимерная суспензия из вторичного реактора технологической линии направляется на дезактивацию компонентов катализаторного комплекса раствором спирта в растворителе, водно-щелочную отмывку полимера и далее - на стадию выделения полимера (отжим, сушку, стандартизацию и гранулирование).

Нижеследующие примеры, иллюстрирующие данное изобретение на лабораторном (процесс периодической полимеризации) и промышленном уровне испытаний (процесс непрерывной полимеризации), содержат результаты для трех партий катализатора, имеющих близкие значения удельной активности, но отличающихся по величине плотности слоя в среде растворителя:

Примеры (1÷5) относятся к партии с плотностью слоя 0,45 г/см3

Примеры (6÷10) относятся к партии с плотностью слоя 0,48 г/см3

Примеры (11÷15) относятся к партии с плотностью слоя 0,52 г/см3.

В условиях примеров 1, 2, 6, 7, 11, 12 отсутствует дробление частиц катализатора, поэтому данные примеры иллюстрируют влияние фактора непрерывности (при сравнении периодического и непрерывного процесса получения ПП) для трех вышеуказанных партий .

Во всех примерах используется , характеризуемый массовым отношением Cl/AL=1,38, поддерживается стационарная концентрация водорода в газовой фазе реактора по ходу основной полимеризации в пределах (1,75÷2) об.%.

.2 Сырьё

Полипропилен (ПП) - это термопластичный полимер пропилена (пропена). Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов (катализаторов Циглера-Натта). Стоек к истиранию, термостойкий (начинает размягчаться при 140°C, температура плавления 175°C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов).

nCH2=CH-CH3 → [-CH2-CH-CH3)-]n

CH2=CH-CH3 - бесцветный газ со слабым, характерным для олефинов, запахом, с температурой кипения минус 47,7, плотность 0,90 г/см3 (что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс).

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4-0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным (сырьевым), окрашенным и неокрашенным (Рисунок 1,2)

Рисунок 1 - окрашенный ПП

По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа стереоизомеров существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам.:

изотактический

синдиотактический

атактический.

Изотактический и синдиотактический пп относятся к стереорегулярным полимерам. Изотактический полипропилен - полимер, в котором метильные группы направлены в одну сторону от воображаемой плоскости основной цепи; синдиотактический - метильные группы строго чередуются; атактический - метильные группы расположены случайным образом. Изотактический полипропилен обладает высоким модулем упругости, большей плотностью - 910 кг/м3, высокой температурой плавления - 165-170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов чем его стереоизомеры (Таблица 2).

Таблица 2 - Физико-механические свойства полипропилена

Полипропилен - химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители - хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58%-ная серная кислота и 30%-ный пероксид водорода при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с этими реагентами при 60 °C и выше приводит к деструкции полипропилена.

В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. Выше 100 °C он растворяется в ароматических углеводородах, таких, как бензол, толуол. Данные о стойкости полипропилена к воздействию некоторых химических реагентов приведены в Таблице 3.

Таблица 3 - Химические свойства ПП

Вследствие наличия третичных углеродных атомов полипропилен более чувствителен к действию кислорода, особенно при воздействии ультрафиолета и повышенных температурах. Этим и объясняется значительно большая склонность полипропилена к старению по сравнению с полиэтиленом. Старение полипропилена протекает с более высокими скоростями и сопровождается резким ухудшением его механических свойств. Поэтому полипропилен применяется только в стабилизированном виде. Стабилизаторы предохраняют полипропилен от разрушения как в процессе переработки, так и во время эксплуатации. Полипропилен меньше, чем полиэтилен подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред. Он успешно выдерживает стандартные испытания на растрескивание под напряжением, проводимые в самых разнообразных средах. Стойкость к растрескиванию в 20%-ном водном растворе эмульгатора ОП-7 при 50 °C для полипропилена с показателем текучести расплава 0,5-2,0 г/10 мин, находящегося в напряженном состоянии, более 2000 ч.

Полипропилен - водостойкий материал. Даже после длительного контакта с водой в течение 6 месяцев (при комнатной температуре) водопоглощение полипропилена составляет менее 0,5 %, а при 60ºС - менее 2 %.

1.3 Схемы производства Полипропилена

Технологический процесс производства ПП состоит из стадий приготовления каталитического комплекса, полимеризации пропилена, дегазации суспензии и разложения остатков катализатора, отжима и промывки, сушки и грануляции полимера. Рисунок 3.

Рисунок 3 - технологическая схема процесса производства ПП:

-комплексообразователь; 2-реактор-полимеризатор; 3-дегазирующая ёмкость; 4-промыватель; 5-центрифуга; 6-сушилка; 7-испаритель.

Порошкообразный катализатор 5-10% раствор сокатализатора в Н-гептане (бензин, уайт-спирте) смешиваются в комплексообразователе. Образовавшийся каталитический комплекс через промежуточную емкость непрерывно поступает в реактор-полимеризатор, заполненный гептаном, куда так-же подается пропилен и водород (регулятор молекулярной массы).

Реактор представляет собой цилиндрический аппарат с мешалкой и рубашкой, снабженный обратным холодильником, тепловой эффект реакции , значительно меньше чем при полимеризации полиэтилена. Это дает возможность отводить тепло через рубашку аппарата, охлаждаемую водой, и обратный холодильник. Полимеризация пропилена происходит при 70-80,и давлении 1 Мпа. Степень конверсии пропилена составляет около 98%. расход катализатора 0,21 кг на 1 т ПП.

Суспензия ПП (Изотактический полимер в виде белого порошка) в гептане непрерывно выгружается в дегазирующую ёмкость, в которой давление снижено до атмосферного. Здесь одновременно с выделением не прореагировавшего пропилена осуществляется разложение остатков катализатора бутанолом (изопропанолом). В некоторых технологических схемах процессы дегазации и разложения каталитического комплекса разделены и производятся в отдельных аппаратах.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технологическая система производства сотового полипропилена

промышленный полипропилен катализаторный

Листовой (сотовый) полипропилен - это один из наиболее экологически чистых видов пластмассы. В контейнерах из этого материала можно даже хранить или перевозить пищевую продукцию, что говорит о многом.

Полипропилен сотовый - очень легкий материал ячеистой структуры, являющийся отличной альтернативой гофрированному картону.

Сотовый ПП отличается такими необходимыми в эксплуатации качествами, как устойчивостью к износу. Материал в 250 раз прочнее и в 10 раз легче, чем стекло. Сотовый ПП - практически небьющийся материал, выдерживает значительные ветровые и снеговые нагрузки, падение града. Высокая механическая прочность полистирола не изменяется в широком температурном интервале -40°С ÷ +120°С. Сотовый полистирол сохраняет 70% своей ударопрочности после 10-летней эксплуатации

Благодаря абсолютно доступной цене на сотовый полипропилен, его могут позволить приобрести все слои населения. В настоящее время, данный материал часто используют для различных видов упаковки. С помощью него можно упаковать и габаритные грузы, а можно использовать в качестве декоративной упаковке. Листовой полипропилен незаменим в сфере строительства, рекламы, а также полиграфии и даже в сельском хозяйстве, где с его помощью защищают посадки и семена в теплицах.

Перечень физико-химических свойств сотового полипропилена:

Физическое состояние - твёрдое тело (до 20°С)

Форма - сотовая структура

Цвет - различный

Относительный удельный вес - 900-920 кг/м3 Линейное тепловое расширение - 0,06-0,07 мм/м/°С

Удельный вес без упаковки - 550-630 кг/м3

Температура плавления - 155-170°С

Температура размягчения - 140-148°С

Растворимость в воде - нерастворим

Температура деструкции - > 300°С

Температура внезапного возгорания - > 350°С

Минимальная температура воспламенения = 428°С.

Сырье

Характерный вид листы сотового ПП получают только после прохождения нескольких фаз переработки. На первой же стадии производства прозрачный сотовый ПП. выглядит, как бесцветные гранулы, соответственно, цветной производится из окрашенных.

Упакованные в многослойные мешки, не пропускающие влагу, ПП гранулы прибывают на место производства. Там они взвешиваются, сортируются и отправляются на хранение до назначенного срока.

Плавление - изготовления заготовок для будущего полипропилена

Перед началом производственного цикла гранулы очищают от пыли в специальных центрифугах. После этого будущий полипропилен сотовый листовой отправляют на плавление. В камеру, где происходит этот процесс, иногда добавляют различные компоненты, улучшающие характеристики материала: стабилизаторы, атистатики и т.п. Под действием температуры гранулы плавятся, постепенно перемешиваясь, и превращаются в однородную массу.

Формирование материала - получение сотового полипропилена.

Следующий этап - экструзия. Здесь масса приобретает необходимую структуру: монолитную или сотовую. Цветной сотовый ПП, произведенный из окрашенных гранул, с этого конвейера выходит в виде тонких пластин (их может быть две или больше), соединенных ребрами жесткости. Точно такой же вид имеет и прозрачный сотовый ПП. Формирование структуры ПП происходит на длинном конвейере (Рисунок 4). После придания формы он остывает в течение определенного времени. Затем листы нарезаются, и отправляются на склад, с которого отправляется в строительные магазины и строительные точки.

Рисунок 4 - Линия по производству Сотового полипропилена

Полная технологическая линия представлена в Приложении 1.

Форма сот (Рисунок 5,6) в сотовом ПП может иметь разнообразную конфигурацию. Прямоугольник, квадрат, «звезда». Форма соты зависит от головки через которую расплавленный полимер выходит из головки.

Рисунок 5,6 - формы сот в сотовом полипропилене

2.2 Получение тары

Основным материалом для изготовления тары из сотового ПП являются листы сотового полипропилена. Из полученного листа ПП, на вырубных аппаратах схожих по принципу с аппаратами вырубки картона, за исключением, увеличенной прочности ножа и больших давления на листовой ПП. Лист сотового ПП вставляется в вырубной пресс, где он разрубается на необходимые для дальнейшей обработки части.

В производстве используются нагреваемые ножи для вырубки, так как они одновременно снижают давление на листовой ПП и оплавляют края делая их округлыми, а в следствии этого более безопасными для рабочего персонала и дальнейшей эксплуатации.

Большей степенью из листов сотового ПП изготавливают контейнеры и ящики (Рисунок 7). Лист разрубают на части определенных размеров. Далее эти части скрепляются с помощью ребер жесткости, помещения листов в каркас или скрепление листов клеем на основе растворенного в специальных неполярных растворителях.

3 ПРИМЕРЫ ТАРЫ ИЗ СОТОВОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА

3.1 Ящики из сотового полипропилена

Ящик с ручками и укрепленными бортами

Рисунок 8 - ящик из сотового полипропилена

Ящик состоит из 5 листов: 4 боковых и одного на дно ящика. Швы скреплены ПП уголком с закрепленными скобами. Сверху на края одета защитный бампер из этого-же материала. Дно ящика прикреплено к стенкам таким-же образом что и стенки между собой.

Ящик из сотового полипропилена сборный (Рисунок 9).

Рисунок 9 - сборный ящик из листового полипропилена

В данном виде тары использовался метод вырубки и беговки используемый в производстве картонных коробок. Так, как ПП нейтрален то данный ящик можно использовать в сырых помещениях для хранения рыбы или других продуктов. Так же возможно и использовать его в холодильниках для хранения фруктов и овощей.

Стоит отметить, что короба бывают разных конфигураций, в зависимости от требования заказчика. Поэтому сотовый полипропилен имеет большую функциональность. А обладая и высокой химической стойкостью может использоваться для переноса веществ к которым требуется особый подход: масляные вещества, пигменты и т. п.

3.2 Прослойки из сотового полипропилена

Рисунок 10 - прослойка из сотового полипропилена

3.3 Стеллажи из сотового полипропилена

Сотовый полипропилен как материал может так же использоваться в канцелярии (Рисунок 11) в виде стеллажей для бумаг. Имея достаточную прочность и износостойкость он будет долговечно служить, а химическая нейтральность обезопасит работы в офисе.

Рисунок 11 - стеллаж из сотового полипропилена

ВЫВОД

После рассмотрения промышленного способа получения полипропилена из пропилена на катализаторах Циглера-Натта и рассмотрения сырьевого полипропилена в гранулах базового (без цветного) и пигментированного цвета. Был проделан технологический осмотр схем производства полипропилена с помощью термопластификации.

Была предложена технологическая схема для производства сотового полипропилена с различной конфигурацией сот.

Даны примеры тары из сотового ПП изготовленных по методу термоформовки.

Возможности сотового полипропилена ещё не в полной степени раскрыты в России. Полипропилен химически нейтрален и может применяться в различных сферах деятельности от машиностроения, до мед техники.

Физические свойства пропилена таковы, что он прочнее дерева и сравним с изделиями из облицовочных металлов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Способ получения полипропилена и сополимеров пропилена [Электронный ресурс]: "FIND Patent" Поиск патентов и изобретений зарегестрированных в РФ и СССР. 2012-2013. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/231/2312111.html

Полипропилен [Электронный ресурс]: "Википедия" Свободная интернет энциклопедия. 2013. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD

Сотовый полипропилен [Электронный ресурс]: "Торговый дом «Ариком»" Товары для сада и огорода. 2007-2012. - Режим доступа: http://arikom.perm.ru/products/polipropilen.html

Полипропилен [Электронный ресурс]: "ООО «Сагат»" Строительная компания. 2013. - Режим доступа: http://www.ooosagat.ru/articles/propylene/

Сотовый полипропилен [Электронный ресурс]: "Пластик система" Торгово-производительная компания. - Режим доступа: http://plastic-system.ru/catalog/?sect_id=74b89a3c

6 Листовой полипропилен [Электронный ресурс]: "Пластик система" Торгово-производительная компания. - Режим доступа: <http://plastic-system.ru/info/polipropilen/>

Сотовый полипропилен [Электронный ресурс]: "Tuplex" Пластиковая компания. - Режим доступа: http://tuplex.ru/polikarbonat_sotovyj.html