Технология производства и переработки полиэтилена

    МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

    БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 

    Кафедра технологии важнейших

    отраслей  промышленности 
 
 
 
 
 
 
 

    КУРСОВАЯ  РАБОТА

    На  тему: Технология производства и переработки  полиэтилена 
 
 
 

    Студент

       ФМ, 1 курс, ДКП-2                                                                       Якусик Д. В. 
 
 
 
 

   Руководитель

      канд. техн. наук                                                                            Ковган И. П.        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    МИНСК, 2006

    РЕФЕРАТ 

    Курсовая  работа: 37 страниц, 3 таблицы, 1 график, 6 рискнков. 

    ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ПЛАСТМАССЫ, ПОЛИЭТИЛЕН, ТЕХНОДИНАМИКА, ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. 

    Изучена и описана технология производства полиэтилена. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

    С целью определения варианта развития технологического процесса проведён анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант технологического развития – ограниченный, характер развития – трудосберегающий, вид развития – рационалистический, тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда – убывающий.

      Для выявления путей и закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход). Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

    Показано  место технологии производства пластмасс  в структуре химико-лесного комплекса. 
 
 
 
 

                                                                                                       Подпись студента 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Содержание 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………….3

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА……………………………………………………………………...6
1. Характеристика получаемой продукции – полиэтилена………………………..6
2. Характеристика используемого сырья…………………………………………...8
3. Характеристика технологии производства полиэтилена……………………...10
2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ, ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА………………………………20
3. УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА…………………………………………………………………………22
4. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА И ЕЁ АНАЛИЗ……………………………………………………….24
5. СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХИМИКО-ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА И МЕСТО В НЕЙ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС………………..26
1. Технологическая структура химико-лесного комплекса……………………....26
2. Определение направлений развития химико-лесного комплекса…………….28
6. АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА……….33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………….36

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ 

    Одной из важнейших отраслей народного хозяйства является химическая промышленность. Ей принадлежит определяющая роль в развитии научно-технического прогресса, повышении эффективности общественного производства, материального и культурного благосостояния трудящихся. К числу причин, обусловливающих ускоренное развитие химической промышленности, следует отнести следующие: многовариантность путей получения конечного продукта, что делает химическую промышленность легко приспособляемой к меняющейся экономической конъюнктуре; быстрые темпы обновления производства; высокую производительность труда; возможности широкого применения прогрессивных технологических и экономических принципов и форм организации (непрерывность производства, автоматизация, комбинирование, концентрация производства). Продукция химической промышленности широко используется во всех отраслях народного хозяйства: в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве – и в быту.

      Продукцию химической промышленности  можно подразделить на предметы  производственного назначения (свыше  60%) и предметы длительного или  кратковременного личного пользования (около 40%). Можно сказать, что продукция химической промышленности в равной мере определяет развитие производства средств производства и производство предметов потребления. Во многом это объясняется тем, что химическое сырьё приходит на смену природному, ресурсы которого ограничены. Производство химической продукции требует меньших трудовых и энергетических затрат на единицу конечного продукта, а, значит, имеет более низкую себестоимость.

    Среди химических продуктов пластмассы занимают важное место. Они на современном этапе – самостоятельные материалы с разнообразными физико-механическими свойствами и особенностями, с большим будущим.

    Пластическими массами называют такие материалы, которые содержат в качестве основного  компонента синтетический полимер. В одних случаях пластмассы состоят в основном из полимера с добавкой небольшого количества вспомогательных веществ (красителя, смазки, стабилизатора), а в других случаях они, кроме полимера (связующего) и вспомогательных веществ, содержат ещё наполнители и пластификаторы.

    Все синтетические полимеры делятся  на полимеризационные и поликонденсационные. Первые образуются в результате взаимодействия низкомолекулярных веществ (мономеров) без выделения каких-либо побочных продуктов. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, политетрафторэтилен и другие. Полимеры второго типа получаются также из низкомолекулярных органических веществ, но процесс их образования сопровождается выделением побочных продуктов, в частности воды. Типичными примерами таких синтетических материалов могут служить фенолоформальдегидные, мочевидно- и меламиноформальдегидные смолы, сложные полиэфиры и другие.

    В зависимости от поведения при  повышенных температурах все синтетические  полимеры можно разделить на термопластичные и термореактивные.

    Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются и становятся вязкожидкими, а при  охлаждении переходят в твёрдое  состояние без изменения первоначальных свойств. Термореактивные полимеры (смолы) на холоде и при нагревании превращаются в твёрдые неплавкие и нерастворимые материалы. Среди термопластов наибольшее значение имеют полиолефины (полиэтилен низкой и высокой плотности, сополимеры этилена, полипропилен, сополимеры пропилена), поливинилхлорид и сополимеры винилхлорида, полистирол и сополимеры стирола, ударопрочные пластики на основе каучуков и сополимеров стирола.

    Полиолефины обладают рядом преимуществ перед  другими видами пластмасс: 1) наибольшие потенциальные возможности с  точки зрения снижения затрат на сырьё, которое составляет 70% от стоимости полимера; 2) наличие сырьевой базы; 3) возможность значительного расширения областей применения. Как правило, каждый материал имеет своё главное назначение. Так, полиэтилен низкой плотности идёт на изготовление плёнок и листов, полиэтилен высокой плотности – для изготовления товаров бытового назначения, а полипропилен – в основном для технических целей.

    Поливинилхлорид и сополимеры винилхлорида имеют  удовлетворительные свойства и низкую стоимость. Сырьё для них доступное, а капиталовложения в производство невелики.

    Полистирольные  пластмассы также отличаются невысокой  стоимостью и широкими возможностями  по свойствам и областям применения. Значительный рост производства падает на ударопрочные материалы.

    Из  термореактивных полимеров наибольшее значение имеют фенолоформальдегидные, мочевиномеламиноформальдегидные, полиэфирные, полиамидные, кремнийорганические, полиуретановые и эпоксидные. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

1. Характеристика получаемой продукции – полиэтилена.

    Полиолефины представляют собой самый распространённый тип полимеров, получаемых реакциями  полимеризации и сополимеризации  этилена и α-олефинов. Наиболее распространённым среди полиолефинов является полиэтилен. Полиэтилен – термопластичный насыщенный полимерный углеводород, молекулы которого состоят из этиленовых звеньев −CH₂−CH₂− и имеют конформацию плоского зигзага с периодом идентичности 0,254 нм, соответствующим повторяющемуся расстоянию в углеродной цепи. Соседние молекулы находятся на расстоянии 0,43 нм друг от друга.

    В зависимости от метода получения  свойства полиэтилена – непрозрачного  в толстом слое полимера, без запаха и вкуса – заметно изменяются, особенно это проявляется в плотности, температуре плавления, твёрдости, жёсткости и прочности. Основной причиной, вызывающей различия в свойствах полиэтилена, является разветвлённость макромолекул: чем больше разветвлений в цепи, тем выше эластичность и меньше кристалличность полимера. Разветвления затрудняют более плотную упаковку макромолекул и препятствуют достижению степени кристалличности 100%; наряду с кристаллической фазой всегда имеется аморфная, содержащая недостаточно упорядоченные участки макромолекул. Соотношение этих фаз зависит от способа получения полиэтилена и условий его кристаллизации. Оно определяет и свойства полимера.

    Полиэтилен  не смачивается водой и другими  полярными жидкостями. При комнатной  температуре он не растворяется в  органических растворителях. Лишь при  повышении температуры (свыше 70^°С и выше) он сначала набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Лучшими растворителями являются ксилол, декалин, тетралин. При охлаждении растворов полиэтилена выпадает в виде порошка.

    Масла, жиры, керосин и другие нефтяные углеводороды практически не действуют на полиэтилен; полимер высокой плотности проявляет к ним большую стойкость, чем полимер низкой плотности. Полиэтилен устойчив к действию водных растворов кислот, щелочей и солей, но при температурах выше 60°С серная и азотная кислоты быстро его разрушают. Кратковременная обработка полиэтилена окислителем (например, хромовой смесью) приводит к окислению поверхности и смачиванию водой, полярными жидкостями и клеями. В этом случае изделия из полиэтилена можно склеивать. Без изменения полярности его поверхности полиэтилен только сваривается с помощью горячего воздуха (азота).

    Окисление полиэтилена кислородом воздуха, под  влиянием нагревания и воздействия  солнечного света приводящее к ухудшению  физико-механических и диэлектрических свойств, в значительной степени предотвращается введением стабилизаторов. В виде плёнок полиэтилен проницаем для многих газов (H₂, О₂, СО₂, N₂, СО, СН₄, С₂Н₆), но практически не проницаем для паров воды и полярных жидкостей. Механические показатели полиэтилена возрастают с увеличением плотности (степени кристалличности) и молекулярной массы. В виде тонких плёнок толщиной 40-100 мкм полиэтилен обладает большой гибкостью и некоторой прозрачностью, а в виде листов приобретает большую жесткость и непрозрачность. Полиэтилен устойчив к ударным нагрузкам. Он эксплуатируется в пределах температур от -80 до 60°С (полиэтилен низкой плотности) и до 100°С (полиэтилен высокой плотности).

    Полиэтилен  обладает небольшой теплопроводимостью и большим коэффициентом термического расширения.

    По  электрическим свойствам полиэтилен, как неполярный полимер, относится  к высококачественным диэлектрикам. Диэлектрическая проницаемость изменяется с изменением частоты электрического поля, температуры в пределах от -80 до 100°С и влажности.

    Комплекс  физико-механических, химических и  диэлектрических свойств полиэтилена  позволяет широко применять его  во многих отраслях промышленности (кабельной, радиотехнической, химической, лёгкой, медицине и др.). Высокие диэлектрические свойства, малая проницаемость для паров воды позволяют использовать полиэтилен для изоляции электропроводов, изготовления кабелей, сигнальных устройств и т. д. Из полиэтилена можно получить плёнки и листы. Плёнки широко применяются для упаковки продуктов питания, для защиты от коррозии магистральных нефте- и газопроводов. В сельском хозяйстве прозрачная плёнка используется для замены стекла в теплицах и парниках; чёрная плёнка служит для покрытия почвы в целях задерживания тепла при выращивании овощей. Из полиэтиленовой плёнки изготавливают предметы домашнего обихода: плащи, скатерти, гардины, салфетки, передники, косынки и т. п. Из полиэтиленовых листов штампованием, вакуумформованием и изгибанием по шаблону получают лодки, ванны, баки. Широкое применение полиэтилен нашёл в изготовлении труб методами экструзии и центробежного литья, обладающих лёгкостью, коррозийной стойкостью, простотой монтажа, гибкостью, морозостойкостью. Путём литья под давлением из полиэтилена получают посуду, игрушки.