Оборудование для производства гранул полиэтилена

Гранулы полиэтилена

Оборудование для производства гранул полиэтилена

Гранулирование – завершающая стадия технологического процесса производства полимеров этилена. Большая часть полиэтилена используется в виде гранул – плотных частиц определенного размера.

Гранулирование решает несколько задач:

  • «доводка» полимера после синтеза (дегазация, удаление остатков растворителей и примесей, гомогенизация по молекулярному весу, повышение механических характеристик),
  • придание товарных качеств для рационального использования в производстве изделий,
  • получение композиций с различными добавками.

Особенности полимерных материалов, полученных разными способами

Современные способы производства полимеров этилена отличаются разнообразием по типу и параметрам процесса синтеза, аппаратурному оформлению, состоянию конечного продукта. На выходе из технологической цепочки получают полимеры в виде расплавов, растворов, с включениями газообразных, жидких и твердых примесей. Производственные линии оснащаются оборудованием для дегазации, отмывки от растворителя, центрифугами, виброситами, сушилками.

Полиэтилен, получаемый способами высокого давления, – расплав с растворенными в нем низкомолекулярными продуктами и этиленом.

Полимеры, полученные методами низкого давления, содержат воскообразные низкомолекулярные фракции, остатки катализаторов Циглера-Натта, воды, растворителей (гексана, бензола, хлорбензола), промывных жидкостей (метилового и этилового спирта, высших спиртов, кислот).

Примеси ухудшают химическую стойкость, оптические, диэлектрические и прочностные свойства полиэтилена.

Преимущества товарного гранулированного полиэтилена

По сравнению с порошкообразным или чешуйчатым, гранулированный полиэтилен имеет существенные технико-экономические преимущества за счет:

  • уменьшения объема более, чем в 2 раза (насыпная плотность порошка и гранул полиэтилена –0,20-0,25 г/см3 и 0,5-0,6 г/см3 соответственно), что сокращает затраты на тару, складирование, транспортировку;
  • высокой сыпучести: гранулы не вызывают трудностей при дозировании, фасовке и перемещении, не электризуются, не налипают на стенки оборудования, не скапливаются в узлах агрегатов, не образуют «мертвые зоны» – своды, – приводящие к нестабильности процессов и остановам оборудования;
  • минимизации потерь – гранула полностью извлекается из тарных мешков и загрузочных устройств;
  • меньшей подверженности деструкции и фотостарению;
  • исключения пылеобразования и улучшения условий труда.

Технологические принципы гранулирования

Гранулятор полиэтилена работает как экструдер. Полимер непрерывно перемещается вращающимся шнеком через несколько обогреваемых зон с разными температурами, расплавляется под действием сил трения и тепла. Расплав дегазируется, гомогенизируется, сжимается, нагнетается в формующую обогреваемую фильеру и продавливается через ее отверстия в виде жгутов заданного диаметра. Для предотвращения слипания жгуты орошаются водой и рубятся вращающимися ножами на отрезки установленной длины – гранулы.

Горячие гранулы охлаждаются водой в кольцевом патрубке, перемещаются в вертикальную центрифугу для отжима воды, затем – на вибросито, в сушильную камеру, и, через магнитный сепаратор и шлюзовый затвор, транспортируются сжатым воздухом в расфасовочные устройства.

Технологические параметры гранулирования (температура по зонам гранулятора, скорость вращения шнека, степень сжатия, режим охлаждения) устанавливаются в зависимости от вида и физико-механических свойств полиэтилена: плотности, температур фазовых переходов, показателя текучести расплава. Температурные режимы гранулирования для разных марок полиэтилена сильно различаются: в загрузочной воронке поддерживается температура в диапазоне 60-115 °С, в зоне формующей фильеры – 180-260 °С.

Читайте также  Производство химии для автомоек

Гранулирование превращает объемный порошок полимера в плотные и прочные образования, однородные по составу, свойствам, с одинаковыми формой и размерами. При гранулировании контролируются качество и однородность гранул (форма, прочность, насыпная масса) и выход кондиционной фракции.

Оборудование линий гранулирования

Гранулирование полиэтилена – многостадийный высокоавтоматизированный процесс: подготовка сырья, смещение компонентов, собственно гранулирование и расфасовка готового продукта

https://www.youtube.com/watch?v=sNiTlTMYOkM

Аппаратурное оформление линий грануляции может различаться в соответствии с назначением и видом перерабатываемого сырья. Технологическая цепочка может состоять из одного или нескольких экструдеров-грануляторов (с зонами дегазации или без них), устройств для резки, вакуумных загрузчиков непрерывного действия, насосов с фильтрами для расплава, вибросит, ванн охлаждения, транспортеров, бункеров для подачи сырья, мельниц.

Наиболее распространенные модели экструдеров для линий грануляции – с четырьмя зонами нагрева. Для интенсификации процесса используют восьми секционные аппараты или аппараты с несколькими вертикальными шнеками.

Приемные устройства грануляторов полиэтилена могут быть оборудованы обогреваемыми или охлаждаемыми загрузочными воронками с магнитными сепараторами и мешалками для предотвращения образования сводов.

Гранулирование позволяет получать композиции полиэтилена с различными добавками (красителями, пластификаторами, осветлителями, восками для придания блеска) высокой степени однородности для переработки в изделия конкретного назначения.

Вторичная гранула

В последние годы возрастает спрос на вторичную гранулу полиэтилена – из бытовых и промышленных отходов. Вторичный полиэтилен используется как добавка для снижения себестоимости изделий, как сырье для производства малоответственной продукции.

Технология и оборудование для гранулирования вторичного полиэтилена сложнее, чем для обычного. Специальные линии по переработке отходов (бутылок, тары, пушонки, порошка) в гранулы дополнительно комплектуются ножевыми мельницами, шредерами, линиями отмывки, установками и резервуарами для очистки и регенерации воды.

Упаковка и маркировка гранулированного полиэтилена

После сушки и испытаний на качество, гранула полиэтилена расфасовывается в мешки по 20-25 кг и маркируется.

По стандарту, гранулы полиэтилена одной партии должны иметь одинаковые цвет, геометрическую форму и размеры в любых направлениях – 2-5 мм. В одной партии полимера первого сорта допускается наличие гранул с размерами 5-8 мм и 1-2 мм (не более 0,25 % и 0,5 % соответственно).

Гранулы с дефектами: огрубленной поверхностью, посторонними включениями из-за деструкции полимера – отбраковываются.

При маркировке полиэтилена базовых марок указываются:

  • способ производства (высокое или низкое давление);
  • метод производства (автоклавный или газофазный синтез, синтез в трубчатом реакторе);
  • способ усреднения (в расплаве или холодным смешением гранул);
  • группа плотности (для полиэтилена таких групп шесть);
  • показатель текучести расплава;
  • назначение (для литья, экструзии, трубный, пленочный).

Источник: https://propolyethylene.ru/vidu/granulirovanniy.html

Оборудование для производства гранул полиэтилена

  • ПНД – полиэтилен низкого давления, или ПВП – высокой плотности;
  • ПВД – высокого давления, или ПНП – низкой плотности;
  • ПСД – среднего давления, или ПСП – средней плотности.

Кроме этих видов полимеров, есть и другие: сшитый – PEX, вспененный и хлорсульфированный (ХСП) полиэтилены.

Сферы применения полиэтилена

Полиэтилен – один из самых широко применяемых современных материалов в производстве:

  • упаковочных, термоусадочных, сельскохозяйственных и других видов пленки;
  • водопроводных, газовых и других видов труб;
  • различных синтетических волокон;
  • емкостей для разного рода жидкостей;
  • большого ассортимента стройматериалов;
  • санитарно-технических изделий;
  • посуды и предметов домашнего обихода;
  • изоляционных материалов для электрических кабелей;
  • деталей для автомобилей, станков, различного оборудования, инструментов и другой техники;
  • протезов для стоматологии и других видов эндопротезирования;
  • пенополиэтилена.
Читайте также  Станок для производства керамзитобетонных блоков своими руками

Широкий спектр потребительских свойств полиэтилена обусловлен целым комплексом химических, физико-механических и диэлектрических характеристик этого материала. Поэтому он востребован в радиоэлектротехнической, кабельной, химической, строительной, медицинской и многих других отраслях.

Специальные разновидности этого материала, такие как вспененный полиэтилен, сшитый, сверхмолекулярный, хлорсульфированный – эффективно используются в производстве строительных материалов. Хотя сам полиэтилен не конструкционный по структуре, но армирование стекловолокном дает возможность использовать его в конструкционных композитных изделиях.

Полиэтилен используется и как вторсырье. Его отходы отлично перерабатываются для дальнейшего применения.

к оглавлению ↑

Технология производства полиэтилена

Полиэтиленовый полимер получают в результате химической реакции полимеризации этилена в различно созданных условиях и в присутствии определенных катализаторов. В зависимости от условий протекания реакции – температуры, давления и катализаторов, полиэтилен приобретает кардинально отличающиеся характеристики.

Чаще всего практическую ценность имеют три вида полиэтилена – низкого, среднего и высокого давления.

Поэтому стоит рассмотреть технологию получения именно этих материалов.

Надо заметить, что полиэтилен среднего давления считается всего лишь разновидностью ПНД и технология их производства ничем не отличается.

к оглавлению ↑

Производство полиэтилена низкого давления

ПНД производится из очищенного газа этилена. Процесс идет при температуре 100-150°C при давлении до 4 МПа.

В реакции полимеризации обязательно должен присутствовать катализатор: или триэтилаллюминий или четыреххлористый титан.

Процесс может быть непрерывным или кратковременным, с перерывами.

Существует ряд технологий производства полиэтилена, отличающихся по типу используемых конструкций, размеру реактора, способу очистки полимера от катализатора. Весь технологический процесс разбит на три этапа:

  • полимеризация полиэтилена;
  • очистка его от катализатора;
  • просушка.

Необходимое условие для нормального протекания реакции полимеризации – постоянная температура, которая поддерживается с помощью подаваемого этилена и его объемов. Процесс полимеризации с участием катализатора имеет свои недостатки – происходит неизбежное загрязнение полученного продукта остатками катализатора.

https://www..com/watch?v=sNiTlTMYOkM

Он не только окрашивает полиэтилен в неприемлемый коричневый цвет, но и ухудшает его химические свойства.

Для устранения этого недостатка катализатор разрушается, а потом растворяется и отфильтровывается.

Отмывается полученный полимер в специальной центрифуге, в которую добавляют метиловый спирт.

После промывки он отжимается, к нему добавляют вещества, повышающие его прочность и внешний вид. Для улучшения внешних качеств добавляют воск, который придает полиэтилену блеск.

Далее продукт полимеризации попадает в сушильные аппараты и в цеха грануляции. Основные марки полиэтилена производятся в порошкообразном виде, композиционные марки – в виде гранул.

к оглавлению ↑

Производство полиэтилена высокого давления

ПВД производится при температуре не менее 200 °C, при давлении от 150 до 300 МПа, в качестве активатора реакции выступает кислород. Оборудование для получения полимера – автоклавные и трубчатые реакторы.

Читайте также  Оборудование для производства сыра в домашних условиях

Трубчатый реактор – это длинный резервуар в виде трубы, в котором и происходит реакция полимеризации под высоким давлением.

Полимер, в виде расплава выводится из реактора и поступает в отделитель промежуточного давления, где он изолируется от непрореагировавшего этилена.

Затем, согласно технологической схеме он поступает на экструдер и выходит из него в виде гранул, и направляется на дополнительную обработку. Эта технология является наиболее востребованной среди производителей.

Автоклавные реакторы – цилиндрические, вертикально расположенные агрегаты, в которых идет реакция полимеризации этилена с инициатором реакции.

Реакторы отличаются условиями протекания реакций, в том числе условиями теплоотвода. Концентрации инициаторов и параметров реакционной массы.

Различия протекания химических реакций. Разные виды оборудования и другие различия обусловливают структурные особенности получаемого продукта полимеризации.

Несмотря на тип реактора, схема производства ПВД для них одинаковая:

  • подача в приемник реактора сырья и инициатора;
  • разогрев ингредиентов и повышение параметров давления;
  • промежуточная подача сырья и инициатора;
  • изоляция непрореагировавшего этилена и его сбор для повторного использования;
  • охлаждение полученного полимера, сброс давления;
  • грануляция конечного продукта, промывка, сушка, упаковка.

к оглавлению ↑

Производство вспененного полиэтилена

Вспененный полиэтилен, или ППЭ – это полимер, отличающийся пористой структурой и имеющий высокие эксплуатационные и технические характеристики.

Он широко используется как термоизоляционный материал в строительстве и в приборостроительном машиностроении, а также как упаковочный материал и в других сферах.

Технология производства этого полимера отличается определенной сложностью. Для ее полного цикла необходимо специальное оборудование: смесители, загрузчики, охлаждающие устройства, насосы высокого давления.

Но самым главным оборудованием в производстве вспененного полиэтилена являются экструдеры. В качестве сырья используется ПВД, в качестве вспенивающих агентов – фреоны и алкановые смеси, например, бутан.

В зависимости от особенностей технологии производства, различают два вида ППЭ – сшитый и несшитый. Процесс вспенивания идет под определенным давлением и с высокой температурой.

Этапы технологического процесса:

  • загрузка смеси;
  • смешивание;
  • продавливание смеси через экструдер;
  • сшивание пленок;
  • вспенивание;
  • получение заготовок в виде плит, пленки и других полуфабрикатов.

к оглавлению ↑

Производство вторичного полиэтилена

Для того, чтобы избежать затрат на крупномасштабное производство полимеров, можно воспользоваться их вторичной переработкой.

Из вторсырья производится высококачественный гранулированный полимерный продукт, который по своим характеристикам ничем не уступающий первично полученному полимерному продукту.

Сырье подвергается дроблению. Затем, оно моется и сушится в центрифуге. Очищенная сырьевая масса проходит операцию агломерации и идет на гранулирование. Это – конечный продукт вторичной переработки полиэтилена. к оглавлению ↑

Оборудование для производства полиэтилена

Оборудование для производства полиэтилена различается в соответствии с назначением и видом перерабатываемого сырья.

Технологическая цепочка представлена следующим оборудованием:

  • один или несколько экструдеров-грануляторов;
  • машина для резки;
  • загрузчики, работающие на основе вакуума;
  • насосы, оснащенные фильтрами для расплавов;
  • вибросита;
  • ванны для охлаждения;
  • транспортеры;
  • бункера для подачи сырьевой массы;
  • мельницы.

Покупка нового основного оборудования для производства полиэтилена может стать в пределах 120-200 тысяч долларов.Новое отечественное оборудование будет стоить меньше в два раза. к оглавлению ↑

Источник: https://hh202020.com/oborudovanie-dlya-proizvodstva-granul-polietilena/