Общие сведения. Впервые полистирол был получен в Германии еще в 1839 г., однако его промышленное производство (термическая полимеризация) было освоено только в 1920 г

Впервые полистирол был получен в Германии еще в 1839 г., однако его промышленное производство (термическая полимеризация) было освоено только в 1920 г. (по патенту Остромысленского).

В Советском Союзе исследования в области синтеза и полимеризации стирола проводились в 30-40-х годах Залкиндом, Зелинским, Ваншейдтом и др. Промышленное производство полистирола развернулось в послевоенные годы.

В 50-60-х годах были разработаны процессы производства сополимеров стирола с другими виниловыми мономерами. Совмещением полистирола и сополимеров стирола с акрилонитрилом и каучуками получен изотактический полистирол. Это позволило значительно улучшить механическую прочность полистирола, повысить его теплостойкость. [1]

В 1968 г. началось строительство Омского завода пластических масс, а в 1981 г. выпущена первая промышленная партия полистирола общего назначения и организовано производство различных марок ударопрочного полистирола по технологии американской фирмы “Козден”. Последующее усовершенствование технологического процесса позволило освоить новые марки: УПС-0801 (для упаковки пищевых продуктов), УПС-800Ф (фреоностойкий - для использования при производстве холодильников с пенополиуретановой изоляцией), а также УПС-080ЗЭ (для изготовления внутренней облицовки шкафов домашних холодильников).

В 1994 -1995гг.- налажен выпуск полистирольной ленты. Начато производство разовой посуды.

В 1996 г. - усовершенствована технология производства марок УПС-825Е и УПС-800ФМ, освоен выпуск высококачественной литьевой марки УПС-785 с повышенной текучестью.

В 2002 г.- запущен цех по производству экструзионной пенополистирольной ленты и вакуумного формования (разовая упаковка, лотки для продуктов быстрого приготовления и подложки для упаковки мясных полуфабрикатов и кондитерских изделий).

Производство “Полистирол”- основное производство в структуре “Омской Химической Компании” и один из крупнейших в России и СНГ производителей полистирола. Максимальная проектная мощность предприятия составляет 100 тысяч тонн в год. Суммарная емкость российского рынка с учетом импортных поставок составляет 300 тыс. тонн в год.

Производство суспензионного полистирола предназначено для получения следующих видов продукции:

n полистирол общего назначения (кристаллический);

n ударопрочный полистирол высокой прочности, в том числе:

n самозатухающий;

n антистатический;

n сверхударопрочный;

n фреоностойкий.

Общая проектная мощность производства составляет 100 тысяч тонн в год, в том числе:

n ударопрочный - 70 тысяч тонн в год;

n общего назначения - 30 тысяч тонн в год.

Производство организовано по смешанному типу и состоит из следующих стадий:

1. Полимеризация (8 технологических линий) – периодический процесс.

2. Центрифугирование и сушка (3 технологические линии) – непрерывный процесс.

3. Хранение бисера (3 технологические линии) – периодический процесс.

4. Экструзия (7 технологических линий) – непрерывный процесс.

5. Очистка сточных вод – непрерывный процесс.

Технологический процесс получения ударопрочного полистирола основан на периодической полимеризации в суспензии форполимера стирола с растворенным в нём каучуком.

Кристаллический полистирол получается полимеризацией стирола.

Проект производства выполнен французской фирмой «Литвин» по технологии американской фирмы «Косден».

Ударопрочный полистирол (УПС) представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из полистирольной и каучуковой фазы. Строение каждой из фаз и их морфология определяют физико-механические свойства УПС. Химический состав УПС может быть упрощенно выражен следующим образом:

!

а) гомополистирол: (С₆Н₅ – СН – СН₂ --)_п

б) гомополибутадиен: (-- СН₂ – СН = СН– СН₂ --)_m – (СН₂ – СН = СН – СН₂ --)_k

в) привитый сополимер:

(-- СН₂ – С = СН– СН₂ --)_m – (СН₂ – СН = СН – СН₂ --)_k

!

(С₆Н₅ - СН – СН₂ --)_р

По внешнему виду УПС представляет собой гранулы размером от 2 до 3 мм в любом направлении. Допускается наличие гранул размером от 3 до 5 мм в количестве до 1%.

Гранулы могут быть окрашенными или не окрашенными (натуральный цвет).

УПС выпускается только термостабилизированным.

Удельный вес УПС - 1,05 г/см³. Он не растворим в воде, щелочах, кислотах (кроме азотной и олеума), спиртах, минеральных маслах, парафиновых углеводородах. Частично растворим в ароматичеcких и хлорированных углеводородах.

Марки УПС, область применения.

УПС применяется для производства деталей внутренней облицовки холодильников и емкостей, различных электротехнических изделий и изделий бытового назначения.

В зависимости от назначения выпускается УПС следующих марок:

n УПС-825Д - высокой прочности.

Предназначен для изготовления изделий технического назначения и товаров народного потребления методом литья под давлением и экструзией;

n УПС-825Е - высокой ударопрочности, стойкий к низким температурам.

Рекомендуется для изготовления листов методом экструзии, предназначенных для последующего термоформования

n УПС 825ТГ - самозатухающий, ударопрочный.

Предназначен для изготовления изделий и деталей с пониженной горючестью, используемых в промышленности средств связи и других отраслях.

n УПС-0801 - с улучшенными санитарно-гигиеническими свойствами. Предназначен для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами (методами литья и экструзии).

На существующем оборудовании возможен выпуск специфических марок полистирола: повышенной фреоностойкости, антистатичеcкого, сверхударопрочного, маслостойкого и др., получаемых введением в рецептуру специальных добавок и уточнением технологического режима.

Полистирол общего назначения (кристаллический) ПСС является продуктом полимеризации мономера стирола суспензионным методом.

Химический состав ПСС может быть выражен формулой:

(-- СН₂ – СН --)_п

!

С₆Н₅

Кристаллический полистирол - твердый продукт, выпускается в виде гранул, размером от 2 до 3 мм в любом направлении. Допускается наличие гранул размером от 3 до 5 мм в количестве до 10%.

ПСС не растворим в воде, алифатических углеводородах, низших спиртах и эфирах. Растворим в углеводородах ароматического ряда и хлорированных углеводородах.

Марки полистирола общего назначения:

n ПСС 500 - высокой текучести.

Предназначен для изготовления методом литья под давлением в основном тонкостенных, разнотолщинных и крупногабаритных изделий, а также для приготовления суперконцентратов.

n ПСС 550 - высокой теплостойкости и механической прочности.

Рекомендуется для изготовления методом экструзии двуосновоориентированных пленок, различных изделий методом вакуумного формования. Перерабатывается также методом литья под давлением в изделия медицинского, светотехничекого назначения, товаров народного потребления, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами.

6.3.2. Сырьё и вспомогательные материалы

Основным сырьём является стирол, отвечающий требованиям, представленным в таб. 6.1.

Таблица 6.1. Физико-технические свойства стирола

1.Внешний вид	Прозрачная, однородная жидкость без нерастворенной влаги и мех. примесей
2.Массовая доля стирола, %, не менее	99,80
3.Массовая доля фенилацетилена, %, не более	0,01
4.Массовая доля метилэтилакролеина,%, не более	0,006
5.Массовая доля дивинилбензола, %, не более	0,0005
6.Массовая доля ацетофенона, %, не более	0,006
7.Массовая доля карбонильных соединений в пересчете на бензальдегид, %, не более	0,01
8.Массовая доля перекисных соединений в пересчете на активный кислород, %, не более	0,0005
9.Массовая доля полимера, %, не более	0,001
10.Цветность по платино-кобальтовой шкале, ед. Хазена,%, не более	10,0
11.Массовая доля стабилизатора пара-трет-бутилпирокатехина, %	0,0005 - 0,0010
12. рН водной вытяжки	7±1

Перечень вспомогательных материалов для полимеризации представлен в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Загрузка компонентов на 1 операцию

№ п/п	Наименование	Кг/опер	% вес.	Примечание
1.	стирол		93,97	Мономер
2.	Каучук полибутадиеновый		5,92	Полимер
3.	Третдодецилмеркаптан (ТДМ)	142	0,04	Регулятор молекулярной массы
4.	Тодонокс (ирганокс 1010 или его гомологи)	20кг	0,06	Термостабилизатор
5.	Краситель ЖРАФ	20 г	0,006	Краситель
Итого
6.	Обессоленная вода		95,17	Дисперсионная среда
7.	Тринатрийфосфат		2,9	Стабилизатор
8.	Хлористый кальций		1,67	Стабилизатор
9.	Мел	142	0,18	Стабилизатор
10.	ПАВ «Прогресс»	2,0 л	0,02	Эмульгатор
Итого
11.	Раствор каучука в стироле, стирол		48,60
12.	Суспензия ТКФ		13,00	Водная фаза
13.	Масло вазелиновое	700 л	1,08	Пластификатор
14.	Третичный додецилмеркаптан, ТДМ (2-ая навеска)	9 кг	0,013	Регулятор
15.	ПАВ «Прогресс» после разбивки	1,0 л	0,001	Эмульгатор
16.	Перекись бензоила	65 кг	0,10	Инициатор
17.	Третбутилпербензоат, ТБПБ	53 кг	0,07	Инициатор
	Обессоленная вода		37,05	Дисперсионная среда
	Мел	0,5-1	0,002	Стабилизатор
	ПАВ «Прогресс» перед ВТП	4 л	0,005	Эмульгатор
	Кислота соляная		0,44	Раскислитель
Всего

Качество вспомогательных материалов нормируется конкретными показателями, определяемыми соответствующими ГОСТ, ОСТ и ТУ.

Компоненты вводятся в систему в жидком виде (раствор, суспензия):

- каучук – раствор в стироле;

- третдодецилмеркаптан (ТДМ) – раствор в стироле;

- хлористый кальций, мел – водная суспензия;

- перекись бензоила, третбутилпербензоат – водный раствор

6.3.3. Структурная схема

Производство суспензионного полистирола можно представить следующей структурной схемой, рис.6.1:

Первая стадия – подготовка сырья и вспомогательных материалов. Здесь осуществляется дробление полибутадиенового каучука, приготовление раствора каучука в стироле, растарка сыпучих компонентов, предусмотренных рецептом, приготовление водных растворов и суспензий.

Вторая стадия – приготовление водной фазы с использованием специальным образом очищенной (обессоленной) воды.

Третья стадия – полимеризация в несколько этапов с получением суспензии бисера.

Четвёртая стадия – раскисление бисера с целью разрушения поверхностно активных веществ (ПАВ) и получения грубой суспензии полимера в воде.

Пятая стадия – центрифугирование с целью отделения полимера от основной массы воды. Фугат с примесью полимера и ПАВ отправляется на стадию утилизации.

Шестая стадия – сушка бисера до содержания воды в микроколичествах, исключающих слипание бисера на последующих стадиях хранения и переработки.

Седьмая стадия – приготовление сухих смесей в соответствии с рецептом в зависимости от марки товарного полистирола.

Восьмая стадия – экструзия и гранулирование полимерной массы с целью получения товарной фракции полистирола.

Девятая стадия – хранение товарного полистирола.

Десятая стадия – утилизация твёрдых отходов производства.

Рис.1. Структурная схема производства суспензионного полистирола

Дата добавления: 2014-01-04