Производство полистирола: Полистирол в России

Содержание

Полистирол в России

Полистирол в России

В России пока используются устаревшие технологии производства полистирола.

Как уже говорилось выше, производство в России полистирола пока производится по устаревшим технологиям. Так, используется метод суспензионной полимеризации стирола при наличии порообразователя. Единственное исключение – линия, размещенная на «Салаватнефтеоргсинтез».

На мировом рынке, на протяжении последних десятилетий практикуется способ производства вспенивающегося полистирола методом непрерывной полимеризации в массе. Его основные преимущества – более совершенная продукция с высокими эксплуатационными показателями.

 

 

Вспенивающийся полистирол, полученный с помощью данного метода, обеспечивает намного лучший выход конечного материала: четкость границ, плотность, цвет, гибкость, и.т.д, что, в свою очередь, позволяет существенно снизить затраты по расходу сырья.

Но главное преимущество суспензионной полимеризации – намного более продолжительный срок хранения гранулята, что объясняется нахождением молекул изопентана непосредственно внутри самой гранулы.

По этой причине, Россия поставляет более половины всего потребляемого ПСС и ПСВ СУ из-за рубежа, в то время как отечественное производство вынуждено простаивать.

Русские производители ПСС и УПС-М:

Производство полистирола в России осуществляется на трех предприятиях:

  1. ОАО «Ангарский завод полимеров».
  2. ОАО «Пластик».
  3. ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

Необходимое оборудование имеется также у «Омской химической компании» — на данный момент это самое современное оборудование по производству ПС на территории России. Полистирол различного назначения производился на территории Омска еще в 1980-х годах, но потом производство было приостановлено. На сегодняшний день руководство компании пока не собирается возобновлять производство полистирола общего назначения.

Прогноз объемов

Прогнозирование объемов производства полистирола основано на вводе в строй новых мощностей. При этом возможности загрузки уже существующих мощностей очень велики. Так, на данный момент полностью простаивает производственная линия на «Ангарском заводе полимеров». Кроме того, как упоминалось выше, возможность производства существует и у «Омской Химической компании». Но, несмотря на это, технологии производства полистирола в России безнадежно отстали от мировых технологий, и их реанимация вряд ли имеет какой-либо смысл.

На сегодняшний день создание производства полистирола (ПСВ) рассматривается двумя компаниями – «Нижнекамскнефтехим» и «Сибур».

Руководством «Сибура» были разработаны довольно амбициозные планы по восстановлению и реорганизации производства на ОАО «Пластик». Так, в планах руководства компании присутствует восстановление и реконструкция действующей установки для суспензионной полимеризации.

Кроме того, планируется приобрести оборудование для производства полистирола методом полимеризации в массе. Объем и мощности линий, запланированных к установке, пока находится в процессе рассмотрения. Однако есть предположения, что «Сибур» планирует организовать новое производство на уровне примерно 50 000 тонн в год.

Также руководство компании планирует наладить производство ПСВ в Перми на базе «Сибур-Химпром». Планируемые объемы составляют около 50 000 тонн в год.

Данное предприятие в свое время заключило сделку с компанией из Кореи — LG International Cor. Лицензором процесса выступила корейская фирма LG Chem. Объемы производства составят около 38 000 тонн в год.

Начало этой истории приходится на 2003 год. Осенью корейская компания LG International Cor. Подписала соглашение с АО «Татнефть», «Нижнекаменскнефтехим», а также «Связьинвестнефтехим», находящимися на территории республики Татарстан, о создании АО «Татарско-корейская нефтехимическая компания» (ТКНК).

Цель образовавшегося предприятия – постройка в Нижнекамске большого нефтеперерабатывающего комплекса. Стоимость проекта составила 1 миллиард 300 миллионов долларов. Также корейская компания приняла участие в проектировании и строительстве еще двух производств – полистирола суспензионного вспенивающнгося самозатухающего  и линейного полиэтилена.

Технология производства пенополистирола из вспенивающегося полистирола.

Технология производства пенополистирола из вспенивающегося полистирола

1. Физико-химическая последовательность процесса.

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола складывается из четырех

последовательных технологических операций.

А. Первоначального производства гранул из вспенивающегося полистирола
Б. Выдержки по времени вспененных гранул из вспенивающегося полистирола
В. Формирование блоков из вспенивающегося полистирола
Г. Сушка и выдержка по времени блоков из вспенивающегося полистирола.

А. Процесс производства гранул, происходящий во вспенивателе с помощью водяного пара, происходит при температуре 80-100 градусов Цельсия. Благодаря содержащемуся в гранулах порофору (обычно пентан, изопентан или пентан-изопентановая фракция), повышенной температуре и расширению водяного пара, гранулы многократно увеличивают свой объем и принимают микроячеистую структуру.

Б. Во время выдержки по времени вспененных гранул из полистирола происходит процесс диффузии воздуха вовнутрь микро ячеек и выравнивание давления внутри ячеек и атмосферным давлением.

В. Процесс формирования блоков из вспенивающегося полистирола, происходящий в закрытых формах, заключается в нагревании водяным паром вспененных и выдержанных гранул. Благодаря повышению температуры, а также заключенному в порах гранул порофору,  воздуху и водяному пару, наступает дальнейшее расширение объема гранул и их взаимное слипание, приводящее к возникновению монолитного блока из пенополистирола. После охлаждения блока в форме наступает ее разъединение.

Г. Процесс выдержки по времени блоков из пенополистирола заключается в двусторонней диффузии воздуха внутрь микропор, и выравнивание давления между внутренним объемом ячеек и атмосферой. Сушка блоков заключается в выпаривании поверхностной влаги в атмосферу.
Разрезание блоков из пенополистирола производится с помощью натянутой нагретой проволоки. Кроме того, возможно применение для разрезания блоков продольных и поперечных пил, предназначенных для работы по дереву. 

2. Сырье

Сырьем для производства блоков из пенополистирола являются гранулы полистирола, содержащие порофор. В состав порофора входят низкокипящие углеводороды – изопентан, пентан и другие.

2.2 Физико-химические свойства и требования к качеству сырья

Гранулы полистирола, предназначенные для производства блоков и плит, должны иметь вид круглых шариков белого или полупрозрачного цвета. Допускается наличие серповидных и рисообразных гранул полистирола.

Требования к гранулам

Требования

Значение

Удельная плотность собственно гранул, г/см3

1.03-1.05

Удельная плотность гранул надіп’ю, г/см3

Около 0,6

Содержание мономера стирола, %, не более

1,2

Вязкость 1% раствора бензина в кПа

1,0-1,3

Максимальное содержание влаги, %

5,0

Просев – максимальный остаток на сите с квадратным сечением
ячейки 0,4 мм в %

4,0

 

2.3. Доставка и хранение сырья.

  2.3.1. Требования к доставке сырья

Сырье доставляется в виде упаковок в закрытых средствах доставки – железнодорожным или
автомобильным транспортом. Разгрузка производится на разгрузочной рампе и сырьё доставляется на закрытый склад. Контроль за количественными характеристиками доставленного сырья производится лабораторным отделом.

Контроль должен производиться следующим образом:

а) Контроль содержания влажности в гранулах
б) Определение содержания мономера в гранулах
в) Определение вязкости гранул в 1% бензиновом растворе
г) Пробное вспенивание гранул
д) Определение удельного веса вспененных гранул
е) Анализ остатка на сите
ж) Пробное формование вспененных гранул

Могут быть выполнены дополнительные испытания качества в соответствии с методикой аттестации сырья, поданной производителем или методикой, принятой в стране.

2.3.2. Складирование сырья

Сырье храниться на складе. Температура в складском помещении не должна превышать 25-ти градусов Цельсия. Упаковки должны храниться на деревянных поддонах с высотой штабеля не более 3 м. Металлические бочки складировать в высоту не более 1-3. В складе надлежит обеспечить хорошую вентиляцию.

3. Характеристика источников энергии

 3.1. Водяной пар

Процесс производства пенопласта из вспенивающегося полистирола требует доставки тепла как
средства энергии нагрева для первичного процесса вспенивания, процесса формирования блоков, а также нагревания воздуха сушилки и пневматического транспортирования вспененного сырья. После проведения эксперимента с другими формами энергии, мы пришли к выводу, что наиболее практичный источник энергии – это водяной пар. Водяной пар, применяемый для преобразования пенополистирола, должен быть насыщенным паром при давлении как минимум 0,25 мПа, не перенасыщенным водой. Оптимальное давление для формирования блоков и последующего вспенивания составляет 0,02-0,07 мПа.

Более высокое давление приводит к увеличению скорости поступления пара в форму (время
формирования около 20 секунд). Параметры пара определяются при помощи термометра и манометра, установленных на линии подачи и вывода водяного пара. В целях выравнивания давления и равномерного высвобождения пара может быть установлен аккумулирующий сборник.

 3.2. Электроэнергия

Электроэнергия применяется для приведения в действие вспенивателя, форм, оснащения для
разрезания блоков, пневмотранспорта и установленного освещения. Электроэнергия поставляется от промышленных источников питания при напряжении 380 или 220 В переменного тока. Контроль и изоляция токонесущих частей производится в соответствии с требованиями службы электробезопасности предприятия.

 3.3. Сжатый воздух

Сжатый воздух предназначен для приведения в действие пневматических устройств: закрывания и
открывания форм, а также выталкивания сформированных блоков. Давление сжатого воздуха от источника должно составлять не менее 5 атмосфер. Полученный сжатый воздух проходит через нагревательный элемент и распределяется при помощи системы трубопроводов. Контроль и обслуживание частей системы подачи сжатого воздуха производит служба энергобезопасности предприятия.

4. Характеристика полуфабриката

Полуфабрикатом для производства блоков из вспенивающегося полистирола являются вспененные гранулы. Они получаются на этапе вспенивания и после высушивания подаются для формирования блоков.

 4.1. Физико-химические свойства

Требования

Значение

Место проведения контроля

Удельный вес насыпью в гр./1

15-20

Обслуживающая лаборатория

Максимальный диаметр гранул в мм

20

 

Минимальный диаметр гранул в мм

0,7

 

Максимальное время выдержки по времени от момента вспенивания
до момента переработки в блоки, в сутках

5

Персонал, обслуживающий бункеры накопления

Максимальное время выдержки по времени от момента вспенивания
до момента переработки в блоки, в часах

8

Персонал, обслуживающий бункеры накопления

Наличие агломератов размером более 4 см (вспененных
гранул)

не допускается

Персонал, обслуживающий вспениватели

Максимальное количество выкрошившихся отходов в %

5

Персонал, обслуживающий бункеры накопления

 

4. 2. Доставка и складирование

Вспененные гранулы подаются при помощи пневмотранспорта в бункеры накопления, в которых
происходит их выдержка по времени. Температура при выдержке гранул составляет 25-30°С. Время выдержки гранул составляет от 8 часов до 5 суток. Выдержанные гранулы вместе с крошкой отходов пневмотранспортом поступают в дозаторы, находящиеся над формами.

5. Характеристика продукта

Готовым продуктом являются блоки из пенополистирола. Далее их режут на плиты по размерам,
зависящим от требований заказчика, что является уже только преобразованием готового изделия, не изменяющим его свойства.

   5.1. Физико-химические свойства блоков из пенополистирола

Требования

Значения

Удельный вес, кг/м3

15-20

Сопротивление сжатию, при деформации пробки на 10%, более кг/
см3

0,4

Термостойкость, более, °С

60

Сопротивление пропусканию тепла, в ккал/м °С в час

0,035

Отсутствие разбухания в воде в течение 24 часов, менее, в %
от объема

1,5

Гигроскопичность в течение 120 часов, менее, в %

0,6

Размеры

Соответствуют требованиям заказчика

 

6. Отходы

Максимальное количество отходов, образующихся в цикле производства изделий вспенивающегося полистирола, составляет не более 6,5%. Отходы складываются из выбракованных блоков, получающихся во время формирования и крошки, образующейся при разрезании блоков на плиты. Отходы размельчаются в дробилке (мельнице) и в качестве крошки отходов возвращаются в
производство. Крошка в смеси с выдержанными гранулами применяется для повторного производства блоков. Максимальное количество крошки при производстве и формировании блоков не должно превышать 5%.

7. Описание технологического процесса

  7.1. Общее описание процесса

      7.1.1. Процесс вспенивания гранул

Первой технологической операцией по производству изделий из вспенивающегося полистирола является вспенивание гранул. Процесс вспенивания происходит благодаря расширению пор гранул. Во время вспенивания, производимого во вспенивателе насыщенным водяным паром при температуре 90-100°С, в структуре полистирола образуются микропоры. Водяной пар, подающийся во вспениватель, играет двойную роль – нагревателя и дополнительной причины вспенивания (благодаря быстрой диффузии через стенки микропор), и приводит к многократному увеличению (до 50 раз) объема гранул. Во время вспенивания гранулы размешиваются с помощью механического размешивателя с целью избегания их слипания. Водяной пар подается по системе трубопроводов, подключенной к задней части вспенивателя. Во вспенивателе гранулы размешиваются вертикальным размешивателем, состоящим из системы лопастей, предотвращающих слипание гранул. Расширенные гранулы перемещаются к горловине вспенивателя и высыпаются через засыпное отверстие, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает к горловине инжектора системы пневмотранспорта, которая доставляет гранулы в бункер. Сушилка и система пневмотранспорта обеспечиваются теплым воздухом (более 50°С) путем нагнетания вентиляторами и нагрева паром. В целях обеспечения возможности регулирования количества поданных гранул, предусмотрена
регулировка количества оборотов червячного дозатора, давления подводимого водяного пара. Определение количества подаваемых гранул возложено на персонал, обслуживающий вспениватели, которые наблюдают за внешним видом гранул. Контрольно-измерительное оснащение вспенивателя состоит из регулирующих вентилей и контрольного манометра измерения давления водяного пара на линии подачи пара во вспениватель, а также весов для определения веса насыпанных вспененных гранул.
Остановка вспенивателя Каждый раз при остановке вспенивателя необходимо выполнить следующие операции:

  1. Остановка червячного дозатора.
  2. Отключение подачи пара.
  3. Отключение механического размешивателя по остывании.
  4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул.

Аварийная остановка вспенивателя (отключение электроэнергии, остановка размешивателя) Требует отключения подачи пара и включение сжатого воздуха для остужения гранул. Несоблюдение этих правил приводит к дальнейшему вспениванию гранул и выходу из строя привода вспенивателя. Возобновление работы при аварийной остановке может наступить после ее опорожнения от находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя.

      7.1.2. Выдержка гранул по времени

Опорожняющая часть пневматического транспорта направляет гранулы в бункеры. В бункерах происходит процесс выдержки по времени вспененных гранул. Это простая технологическая операция, имеющая, однако, большое значение для дальнейшего производства и влияющая на качество сформованных изделий. Во время выдержки по времени вспененных гранул в бункерах со свободно поступающим воздухом происходит процесс диффузии воздуха внутрь гранул и выравнивания разницы давления между внутренностью гранул и атмосферой. Длительность процесса в зависимости от количества насыпанных гранул, их размера, температуры воздуха колеблется от нескольких до нескольких десятков часов. Общепризнанным является оптимальное время выдержки в течение 8 часов при комнатной температуре. Время выдержки гранул не следует продлевать более недели вследствие потери пор и ухудшения качества изготовленных изделий из передержанных гранул. В целях уверенности, что температура выдерживания гранул, которая должна соответствовать 22-28°С, в помещении, в котором находятся бункеры, устанавливается нагревательная аппаратура, а для контроля служит настенный термометр. В целях обеспечения выдерживания по времени следует производить записи в соответствующих журналах и опорожнение выполнять в соответствии с табличками на бункерах. Выборка гранул производится из нижней части бункеров в систему пневматического трубопровода по трубам и с помощью потока воздуха транспортируется в соответствующие приспособления над формами. Заполнение приспособлений производится периодически, каждый раз после опорожнения. Из приспособлений вспененные гранулы поступают в формы.

     7.1.3. Формирование блоков из вспенивающегося полистирола

Формирование блоков из пенополистирола является наиболее важной операцией в цикле производства изделий из пенопласта. Во время этой операции засыпанные в формы вспененные гранулы дополнительно обрабатываются и слипаются между собой, образуя изделие в соответствие с заданной формой, в которой они находятся. Смыслом этой операции является нагревание гранул, которое приводит к эффекту дальнейшего
увеличения их объема. Увеличение объема в замкнутом пространстве формы совместно с повышенной температурой материала приводит к слипанию гранул между собой и заполнению всего объема формы. Применяемый метод производства требует использования насыщенного водяного пара как источника энергии. Водяной пар в процессе формирования, так как и при операции вспенивания, также играет роль образователя пор. Существенным элементом цикла является его начальная фаза — это устранение воздуха, имеющегося в свободном пространстве между гранулами и стенками формы. Это производится выдуванием его струей водяного пара. Но и дополнительная роль водяного пара в процессе формирования чрезвычайно важна. Наличие воздуха снижает скорость нагрева гранул и приводит к ухудшению качества их слипания (так называемое рассыпании блоков) или приводит к образованию в форме свободных пустот, не заполненных гранулами, так называемых каверн. Конечной операцией цикла формирования является охлаждение сформированных блоков. От этой, как кажется, простой операции очень сильно зависит качество блоков, а также удачность цикла
формования.

Цикл формования блока состоит из следующих операций:

А. Нагревание формы. Перед наполнением формы гранулами надлежит ее нагреть до температуры 80-90°С (при более высоких температурах гранулы будут слипаться сами по себе по мере их засыпания до подачи водяного пара). Во время нагревания форма должна быть закрыта, а конденсат и избыток поступающего пара должен быть направлен выделенным трубопроводом из здания. Нагревание формы имеет конечной целью избежание увлажнения гранул конденсатом, остающимся на холодной поверхности стенок формы. Поступающий на последующих этапах формирования пар должен только дополнительно нагревать стенки формы.
Б. Смазывание поверхности формы. Производится с помощью впрыскивания на внутреннюю поверхность формы раствора мыла или другого средства с целью обеспечения свободного отлипания сформированного блока от формы. Операции можно избежать, если гладкие внутренние стенки форм позволяют лёгкую выемку сформированного блока.
В. Наполнение формы. Подготовленная в соответствии с пунктами А и Б форма заполняется гранулами через сборник под давлением. Наполнение формы должно быть полным для обеспечения соответствующего качества изделия.
Г. Продувание формы водяным паром. После заполнения формы и ее закрывания с помощью пневматического привода и герметичным замыканием – контрольная лампочка на пульте управления, водяной пар подается в верхние и боковые части стенок формы и выводится (вначале как смесь воздуха и водяного пара) через камеру в нижней части формы в коллектор конденсата и водяного пара при открыто находящемся там вентиле. Давление пара в камерах во время операции должно составлять 0,03-0,05 мПа, время продувки 10-20 сек.
Применение более длительного срока продувки нежелательно, так как приводит к ухудшению слипания гранул между собой во внешней и нижней частях формы, а наоборот, сокращение времени продувки приводит к остатку воздуха в форме и образованию пустот.
Д. Собственно формирование. После проведения продувки, закрывается вентиль отвода пара и
конденсата, а также проводятся дальнейшие операции по формованию. В это время возрастает давление пара в форме до 0,04-0,06 мПа, в том числе и в свободном пространстве между гранулами. Возрастание давления должно достигнуть максимального значения и контролироваться с помощью манометров.
Во время формования гранулы разогреваются, дополнительно вспениваются и вспененные полностью занимают объем формы. Находящийся там пар проникает через стенки гранул и приводит к слипанию гранул между собой. Время формования блоков составляет 8-12 секунд.

Е. Выемка сформованных блоков. Сформированные блоки выталкиваются из формы при помощи установленного выталкивателя. Для исправного выполнения этой операции необходимо устранение причин прилипания гранул к стенкам формы, которое достигается путем нанесения средств против прилипания перед загрузкой форм. По мере эксплуатации наступает пассивность по отношению к прилипанию стенок форм и в дальнейшем можно избегать смазки.

Контрольно-измерительная аппаратура форм размещена на пульте управления. Кроме того, на линии подачи пара имеется регулирующий вентиль и манометр, а также вентиль на коллекторе конденсатора и отвода из формы. Во время приостановки работы следует прекратить подачу пара, а также сжатого воздуха и электроэнергии. Время пребывания сформованного блока в форме зависит от сырья и составляет 10-30 минут.

     7.1.4. Выдержка блоков по времени

Конечно, технологической операцией является выдержка сформованных блоков по времени, когда наступает проникновение воздуха в блоки, а также его сушение. Выдержку и сушение блоков следует производить при температуре 22-30°С в течение 8 часов.

     7.1.5. Разрезание блоков на плиты

Последним действием, которое производится над блоками, является процесс их преобразования в плиты. Он заключается в разрезании блоков при помощи разделительного провода. Разрезанию следует подвергать блоки, выдержанные по времени и высушенные. Разрезание блоков разогретым проводом возможно благодаря тому, что температура разогрева провода выше температуры плавления пенопласта и оставляет за собой литую поверхность, благодаря чему усиливается значение упругости материала. Разрезание блоков на плиты производится на оснащении, состоящем из подвижного стола и стальной рамы с натянутыми проводами. Благодаря легкой системе регулировки расстояния между проводами можно регулировать толщину разрезанных плит в соответствии с требованиями заказчика. Разрезанные плиты из пенопласта измеряют в соответствии с требованиями, принятыми на производстве, упаковываются или доставляются навалом через склад заказчику.

8. Стоки и отходы

  8.1. Технологические стоки

Стоки предназначены для стока пара, воды и конденсата из вспенивателей, форм и с места
расположения производственных мощностей. Единственная защита стока – это защита от механического занесения гранул.

  8.2. Отходы

Отходы, образующиеся в процессе производства блоков, а также механического разрезания блоков на плиты вместе с гранулами, рассыпанными во время транспортировки пневмотранспортом, возвращаются в процесс производства. Количество отходов, образующихся на различных этапах производства не должно превышать 6,5% и это значение составляет разницу между нетто произведенным и брутто примененным.   8.3. Испаряемые газы

Образующиеся в процессе производства газы составляют пар и пентан. Наибольшее количество пентана находится в отводах из впенивателей. Выхлоп убирается вытяжной вентиляцией в атмосферу, где он становится безопасным. На рабочих местах, где установлены вспениватели и имеется максимальная концентрация выхлопа, установленное оборудование должно обеспечивать достаточный отвод газов.
Вытяжное вентиляционное оборудование обеспечивает многократную замену воздуха в помещении и не допускает концентрацию пентана, угрожающую пожаром или взрывом.

9. Безопасность и гигиена труда

На всех стадиях производства пенополистирол не является токсичным и нет необходимости применять средства для вредного производства. В производственных помещениях, в которых имеется повышенная влажность (помещения вспенивателей и форм), пол следует выложить деревянным паркетом. Каждое место следует обеспечить общей инструкцией обслуживания, в которой определяется способ работы и соответствующие предписания, утвержденные службой безопасности труда, работы в соответствии с технологической инструкцией работы на данном оборудовании. Персонал к работе может быть допущен только после ознакомления с правилами технологии, эксплуатации, обслуживания и безопасности труда на данном оборудовании. Во время эксплуатации следует обратить внимание на следующие вопросы:
А. Оснащение рабочих мест общей инструкцией по обслуживанию Б. Подключить систему сигнализации и защиты от возрастания давления пара В. Проводить обслуживание системы трубопроводов пара и воздуха под давлением Г. Во время подачи пара в формы находиться за пультом управления за защитным экраном Д. Проверять состояние пневмотранспорта Е. Запретить курение в производственных и складских помещениях Ж. Проверять состояние вытяжного оборудования З. Не блокировать путей транспортирования и двери Во всех помещениях  следует поместить надписи о запрещении курения, гашения пожара водой
оборудования под напряжением, оборудовать помещения средствами пожаротушения. Во время ремонтных работ в качестве местного освещения применять лампы с напряжением 24В.

10. Обеспечение пожарной безопасности

Объект производства относится к третьей категории объектов по пожарной безопасности. Здание
относится к классу «С», причем помещение склада сырья должно быть класса «А» и иметь огнеупорные двери. Все помещения должны быть оборудованы гидрантами. Кроме того, все помещения должны быть
обеспечены средствами пожарного тушения в количестве не менее: углекислотные огнетушители (по два в каждом помещении), 2 углекислотных агрегата тушения (в помещении бункеров и выдержки блоков), 2 асбестовых тента (по 2 в каждом помещении).

11. Процесс двойного вспенивания гранул из пенополистирола.

Процесс двойного вспенивания гранул применяется для уменьшения расхода сырья, менее 14-15 кг/м3. Процесс заключается в том, что во время первого вспенивания, удельная плотность гранул насыпью находится в пределах 16-18 кг/м3, а после их высушивания проводится повторное вспенивание и удельный вес насыпью составляет 11-12 кг/м3. Гранулы после проведения процесса выдержки предназначаются для формирования изделий с плотностью 12-15 кг/м3. Процесс вспенивания можно проводить многократно и довести плотность до 5-7 кг/м3, однако формование изделий из таких интенсивно вспененных гранул затруднено, так как в них остается небольшое содержание порофора. Также изделия из него характеризуются невысокой стойкостью к механическим воздействиям, когда содержание полимера составляет 0,5-0,7 % от объема, а воздуха соответственно 99,3-99,5% объема. Процесс многократного вспенивания был запатентован еще в 1961 году.

   11.1. Теоретическое обоснование процесса двукратного вспенивания.

Из кинетической кривой вспенивания следует, что процесс проходит интенсивно в течение первых 2-3 минут и масса насыпанных гранул уменьшается с 550 до 25-30 кг/м3 или в 18-22 раза, соответственно увеличивается объем, а при более долгом вспенивании процесс затормаживается, даже может иметь место увеличение плотности гранул. Это связано с потерей порофора при вспенивании. Во время нагревания гранул до температуры вспенивания (около 100°С) находящийся в них порофор-пентан (химическая формула С5Н12, температура кипения – 36,5°С) превращается в пар. Его утечка невелика и для поддержания равновесия давления гранулы расширяются. Основные потери происходят по причине увеличения объема, а главное времени вспенивания. В процессе многократного вспенивания гранул порофор разрежается воздухом, проникающим в гранулы в процессе выдержки. Время двойного вспенивания почти совпадает со временем одинарного вспенивания, поэтому потери порофора одинаковы в обоих случаях. Во всех случаях вспенивания существенна роль пара. Он является дополнительным источником
вспенивания. Благодаря сильной диффузии он проникает в образующиеся микропоры  и приводит в соответствие давление в гранулах с внешним давлением.

   11.2. Процесс двойного вспенивания.

Технологический процесс двойного вспенивания выглядит следующим образом: на первом этапе
вспенивания, проводящейся в атмосфере водяного пара, надлежит довести удельный вес гранул до 16-18 кг/м3. Условиями получения такой интенсивности вспенивания являются соответствующий подбор скорости их дозирования, времени пребывания во вспенивателе или температуры вспенивания посредством использования смеси пара и воздуха. После первой стадии гранулы высушивают на месте в подвешенном состоянии при как можно более высокой температуре и выдерживают на месте. Расчеты по выдерживанию для 1 ступени: температура 15-25°С, время 3-8 часов. Высушенные гранулы повторно поступают во вспениватель и при помощи пара или смеси его с воздухом вспениваются до достижения удельного веса 11-12 кг/м3. Двукратно вспененные гранулы высушивают подобно 1 ступени и направляют в бункеры, в которых их выдерживают. Расчеты по выдерживанию для 2 ступени: температура 15-25°С, время 5-15 часов. После выдержки гранулы предназначаются для формирования блоков. Условия формирования блоков следует подбирать опытным путем, имея в виду повышенную деформируемость гранул при низком удельном весе на сжатие у сформированных блоков.

   11.3. Технология процесса и оснащение

Первое вспенивание Во время этого этапа гранулы должны достичь удельного веса насыпью в пределах 16-18 кг/м3. Для этих целей необходимо подобрать определенные параметры вспенивания. Этого можно достичь посредством:

  • уменьшения уровня засыпания во вспениватель, что приводит, однако, к уменьшению
    производительности
  • уменьшение количества подаваемого пара во вспениватель и тем самым уменьшение температуры во вспенивателе
  • применение смеси пара и воздуха
  • сокращение времени пребывания гранул во вспенивателе посредством увеличения скорости
    дозирования.

Последний вариант является наиболее приемлемым, потому что не уменьшает производительность вспенивателя. Чтобы количество подаваемого через шнек сырья стало меньше (при полном заполнении шнека) при максимальных оборотах надлежит увеличить количество оборотов шнека путем замены ременной передачи.

   11.4. Сушение гранул после первого вспенивания

Процесс сушки проводится в существующих сушилках. Не требуется ее специальная доработка для двойного вспенивания.

   11.5. Выдержка гранул после первого вспенивания

Несмотря на то, что гранулы после первого вспенивания имеют более высокий удельный вес, время выдержки гранул сокращается и составляет 3-8 часов. Как известно, время выдержки гранул меньшего диаметра меньше. Температуры выдержки составляют 15-25°С.    11.6. Второе вспенивание Процесс второго вспенивания проводится аналогично первому. Следует подобрать те же параметры:

  • скорость дозирования
  • температура во вспенивателе

Основными критериями оценки правильности работы вспенивателя является определяемый удельный вес гранул насыпью, а также отсутствие появления пыли по выходу из сушилки. В случае появления пыли из гранул, надлежит уменьшить температуру вспенивания (уменьшить
количество подаваемого пара или обогатить смесь воздухом) или увеличить скорость прохождения гранул (дозирование) через вспениватель путем увеличения оборотов подающего червякового шнека. Вспененные повторно гранулы, в связи с их малым удельным весом, более чувствительны к
механическим повреждениям во время их транспортировки. Поэтому следует уменьшить скорость
транспортировки путем изменения скорости работы вентилятора.

   11.7. Выдержка гранул после второго вспенивания

Из сушилки через инжектор гранулы направляются в существующие бункеры, где происходит процесс диффузии воздуха в образовавшиеся микропоры. Оптимальное время выдержки после второй ступени вспенивания составляет несколько часов в зависимости от размера гранул. Температура выдержки должна составлять, как и во время первой выдержки, в пределах 15-25°С. Время выдержки при одинаковом удельном весе зависит от размера гранул.

   11.8. Процесс формирования блоков

Процесс формирования блоков при двукратном вспенивании не сильно отличается от обычного
процесса. Также следует обеспечить продувку формы, наполненной гранулами. Давление пара во время этой операции должно быть в пределах 0,1-0,2 атмосфер, а время продувки как можно меньшим, в границах нескольких секунд. Расчеты продувки и дальнейшая подача пара должны обеспечивать равномерное нагревание гранул во всем рабочем объеме формы. Давление пара во время формования должно составлять 0,4-0,7 атмосфер в зависимости от качества гранул (удельного веса содержащегося полимера). Время формирования с учетом повышенной чувствительности к механическому воздействию не должно быть большим, потому что это приведет к осыпанию (появлению пыли) блоков, даже во время формирования и далее в процессе охлаждения. Общее время воздействия пара должно составлять 15-40 секунд, время охлаждения 5-10 минут, в
зависимости от температуры формования, а также давления пара, конструкции формы и ее герметичности. Данные должны определяться опытным путем с учетом качества сырья, а также удельного веса после второго вспенивания.

12. Описание и порядок эксплуатации вспенивателя, предназначенного для
ступенчатого вспенивания пенополистирола

    12.1. Описание и порядок эксплуатации

Вспениватель следует устанавливать на твердой ровной поверхности и выравнивать по длине и ширине при помощи уровня. Первой технологической операцией является вспенивание гранул. Процесс вспенивания возможен благодаря порофору, который содержится в гранулах. Во время вспенивания, производимого при помощи водяного пара, подаваемого во вспениватель при температуре 90-100°С (давление пара 0,1 мПа) в монолите полистирола возникает микропористая структура. Водяной пар, подаваемый во вспениватель, играет двойную роль: основную – нагревание и дополнительную – источника вспенивания (благодаря высокой скорости диффузии через стенки микропор), приводит к многократному (до 50 раз) увеличению объема гранул. Во время вспенивания гранулы перемешиваются при помощи механической мешалки с целью предотвращения их слипания. Водяной пар подается во вспениватель при помощи трубопровода к нижней его части. Во вспенивателе гранулы перемешиваются вертикальной мешалкой, состоящей из системы лопастей, предотвращающей слипание гранул. Увеличивающиеся в объеме гранулы перемещаются в верхнюю часть вспенивателя и опускаются через отверстие засыпания, размещенное в верхней части стенки вспенивателя. Из вспенивателя гранулы полистирола выпадают в сушилку. Поток теплого воздуха высушивает их и выдувает в горловину (инжектор) пневмотранспорта, который доставляет их в бункеры. Сушилка и транспортная часть приводится в действие теплым воздухом (более 50°С) при помощи
вентиляторов и обогревается паром. В целях возможного регулирования производительности и насыпного веса гранул, вспениватель
имеет: А. Возможность двукратного вспенивания, Б. Регулировку скорости оборотов шнековых дозаторов. Определение насыпного веса является обязанность обслуживающего персонала, который проводит внешний осмотр вспененных гранул. Контрольно-измерительное оборудование состоит из вентилей закрывания и манометра контрольного давления водяного пара на линии до вспенивателя, а также винта, регулирующего обороты червячной передачи.

12.2. Требования по безопасности труда

  • вспениватель может обслуживаться только персоналом, ознакомленным с принципом его действия и устройством, а также с правилами безопасности труда
  • обслуживающий персонал должен соблюдать общие правила безопасности труда, обязательные на предприятии
  • рабочее место должно быть надлежащим образом освещено и быть чистым, а работник, обслуживающий вспениватель, должен работать в одежде и обуви, находящейся в надлежащем состоянии
  • при манипуляциях с паровым вентилем руки должны быть одеты в рабочие рукавицы

Запрещается:

  • открывание дверки главного сборника вспенивателя, а также выполнение внутреннего осмотра сборника во время работы мешалки
  • включение двигателей привода при открытых защитных кожухах системы ременной передачи
  • манипулирование рукой в контрольном лючке червячной передачи при работающем оборудовании.

   12.3. Порядок работ перед началом работы вспенивателя

Перед началом работы вспенивателя необходимо выполнить следующие действия:

  1. Проверить герметичность системы подачи пара по трубопроводу при давлении 0,1 МПа.
  2. Убедится в правильности подключения к электросети.
  3. Проверить состояние защитного кожуха на ременной передаче.
  4. Мусор, попавший в главный сборник, может повредить мешалку и сетку.
  5. Мусор, попавший в сборник засыпания гранул, может повредить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник вспенивателя.

   12.4. Обслуживание во время работ

  1. Тщательно закрыть дверки на главном сборнике вспенивателя.
  2. Осторожно открыть паровой вентиль и нагреть главный сборник в течение 10-15 минут.
  3. Наполнить главный сборник гранулами при помощи червячной передачи. Во время работы сборник (первая ступень вспенивания) должен заполняться автоматически.

3а. Для заполнения во второй ступени вспенивания наполнить бункер второй ступени вспенивания
гранулами, прошедшими через первую ступень при помощи червячной передачи большего диаметра. Бункер второй ступени заполняет себя при помощи вентилятора.

 

  1. Включить двигатель мешалки в главном сборнике.
  2. Включить червячную передачу, подающую гранулы в главный сборник.
  3. Включить пневмотранспорт, а также сушилку.
  4. Следить за текущей работой вспенивателя.

   12.5. Обслуживание по окончании работ

  1. Выключить червячную передачу.
  2. Выключить червячную передачу по опорожнении засыпного сборника.
  3. Перекрыть подачу пара во вспениватель и подать сжатый воздух в целях охлаждения
    сборника.
  4. Выключить двигатель привода мешалки в главном сборнике по охлаждении (примерно через 60 минут).
  5. Выключить вентилятор, а также сушилку.
  6. Выключить подачу электроэнергии главным рубильником.

Каждая остановка вспенивателя требует:

  1. Остановка червячного дозатора.
  2. Отключение подачи пара.
  3. Отключение механической мешалки по охлаждении.
  4. Опорожнение вспенивателя от вспененных гранул через дверки во вспенивателе.

   12.6. Порядок действий при аварии (выключение электроэнергии, остановка
мешалки)

Требует немедленного отключения подачи пара и включения подачи сжатого воздуха с целью
охлаждения гранул. Невыполнение этих правил может привести к слипанию гранул, находящихся внутри в агломерат, что может повредить оборудование привода вспенивателя. Возобновление работы вспенивателя после аварийной остановки может производиться после опорожнения находящихся внутри гранул и осмотра вспенивателя

Производство полистирола

Главная → Статьи → Производство полистирола

Сегодня производство пенопласта может порадовать многих потребителей на строительном рынке, поскольку данный материал широко используется в утеплении помещений и домов. Данный процесс обычно не слишком затратен финансово, поэтому востребован. Суть процесса заключается в том, что полистирол, служащий основой для пенопласта, постоянно вспенивается, поскольку подвергается термической обработке. Это превращает его из суспензии в пену, которая состоит из знакомых всем белых пузырьков. Стоит обратить внимание на то, что когда полистирол вспенивается, то трансформируется в пенополистирол.

Все предельно просто, ведь пенополистирол, по сути, и является пенопластом. Иными словами, производство полистирола предполагает производство пенопласта. Так что не стоит удивляться, когда на рынке вместо пенопласта предлагают полистирол.

Но чего же еще интересного есть в процессе производства пенопласта? Технология предполагает добавление в структуру материала специального вещества под названием антипирен, цель которого заключается в облагорожении пенопласта посредством придания исходному материалу огнезащитных качеств. Не то, чтобы пенопласт после этого вовсе не подвергался воздействию огня, но он хотя бы не будет самовоспламеняться. Кроме этого, конечный продукт под названием пенопласт, цена которого невысока, формируют не под прессом, а методом использования парового удара. В ходе процесса пузыри пенополистирола прижимаются друг к другу и склеиваются между собой. В результате получается пласт застывшей пены, в которой гранулы, диаметром в несколько миллиметров, как бы прилеплены друг к другу.

Таким образом, человек получает современный и безопасный материал для осуществления задач утепления, цена которого является более чем доступной. Утепление фасадов домов, коттеджей, стен, кровель и фундаментов позволяет владельцу сэкономить немалые средства. Кроме этого, в строительных целях пенопласт, цена которого зависит от многих показателей, используют для установки несъемной опалубки, а если выйти за грани сферы строительства, то это хороший и распространенный материал для упаковок самых различных продуктов и товаров. Оно и не странно, поскольку материал удобен для транспортировки и для монтажа, а ко всему, практически ничего не весит. Если учитывать то, что в строительстве его используют более 50 лет, то можно говорить о надежности и оправданности.

Стоит еще раз перечислить основные качества пенополистирола. К ним относится высокий уровень сбережения тепловой энергии, поскольку материал имеет низкую теплопроводность. Это делает процесс утепления пенопластом достаточно эффективным. Принимая во внимание то, что пенопласт, цена которого является доступной, имеет способность материала к самозатуханию, можно говорить о пожаробезопасности. Также нужно добавить к этому еще и низкие показатели впитываемости влаги, а также способность противостояния воздействию различных химических и биологических факторов. И долговечности не забыть, подтвержденной полувековой историей применения. Это один из самых лучших материалов, используемых для звукоизоляции, а стоимость его доступна практически каждому.

Процедура утепления фасадов и кровель пенопластом является абсолютно безвредной, поскольку идущие производство пенопласта материалы ни для организма человека, ни для атмосферы или окружающей среды не представляют опасности. Продукция пенопласта не включает в свой состав фенола, а это в свою очередь сохраняет озоновый слой Земли. Можно отметить, что пенопласт является экологичным, недорогим и в тоже время эффективным материалом для утепления.

4433 просмотра.

Технология производства пенопласта (пенополистирола) — ООО «ПК ВикРус»

Главная / Технология производства пенопласта (пенополистирола)

Содержание:

  1. Предварительное вспенивание гранул.
  2. Кондиционирование предварительно вспененных гранул.
  3. Формование пенополистирольных блоков.
  4. Кондиционирование пенополистирольных блоков.
  5. Разрезание пенополистирольных блоков на плиты.
  6. Использование пенополистирольных отходов.

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ВСПЕНИВАНИЕ

1.1. Краткая характеристика сырья

В качестве сырья используется вспениваемый самозатухающий полистирол, содержащий 5-6% смеси пентана и изопентана, являющейся вспенивающим фактором. Эта смесь содержится в гранулах полистирола в растворенном виде.

Сырье имеет вид гранул, получаемых путем суспензионной полимеризации стирола. Оно содержит вещество, снижающее горючесть -антипирен.

После подогрева до температуры 90-100°С, под действием улетучивающегося пентана гранулы увеличивают свой объем (процесс вспенивания) примерно в 30-65 раз. В промышленной практике для вспенивания полистирола используется водяной пар, который проникает также внутрь гранул и способствует действию пентана.

Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS самозатухающий FS.

Хранение:

Хранить исключительно в заводской, плотно закрытой таре или контейнерах, установленных в проветриваемых помещениях или под навесом, далеко от источников тепла и огня. Рекомендуется хранить сырье при температуре, не превышающей 20°С.

Продукт, хранимый при рекомендуемой температуре, следует использовать не позднее 3-6 месяцев с даты исследования продукта, указанной в сертификате качества. Продукт из частично опорожненной или поврежденной тары следует использовать немедленно.

В производственных помещениях можно хранить сырье в количестве, не превышающем его среднесуточный расход.

1.2. Переработка вспениваемого полистирола .

Окончательная плотность готового продукта определена уже на этапе предварительного вспенивания.

Важным показателем является контроль давления при процессе вспенивания, для непрерывных предвспенивателей 0,015-0,03 МПа, для циклических 0,015-0,02 МПа.

 

Во вспенивателе два способа изменения мнимой плотности продукта:

  • путем изменения количества подаваемого сырья;
  • путем изменения уровня вспениваемого материала в рабочей камере;

Первый и второй способ оказывают влияние на время нахождения вспениваемого материала в рабочей камере. Третий способ влияет на температуру в камере.

Влияние времени нахождения сырья во вспенивателе на мнимую плотность продукта представлено на рис. 1.2.

Если время нахождения сырья во вспенивателе слишком продолжительно, то гранулы начинают усаживаться и плотность растет; при слишком высокой температуре вспененные гранулы могут образовать комки. Оба эти явления могут происходить одновременно. И оказывать непосредственное влияние на качество конечного продукта.

Плотность

 

Продолжительность предварительного вспенивания

Рис.1.2. Зависимость между мнимой плотностью и продолжительностью вспенивания

С целью получения низкой плотности (< 12 кг/м3) применяют двухступенчатое вспенивание. Двухступенчатое вспенивание проводят с помощью того же самого оборудования, которое используется для одноступенчатого вспенивания, с подачей предварительно вспененного сырья через систему вторичного вспенивания.

С целью достижения оптимальных результатов вспенивания гранулы перед вспениванием второй ступени должны быть насыщены воздухом (процесс кондиционирования).

Предварительно вспененные гранулы поступают в сушилку с кипящим слоем, в которой теплый воздух (темп. примерно 30-40°С) проходит через перфорированное днище сушилки, сушит и продвигает гранулы в направлении выгрузочного вентилятора.

Воздушная струя должна распределяться таким образом, чтобы процесс сушки и перемещения гранул протекал равномерно по всей длине сушилки (регулировка осуществляется с помощью заслонок в воздушных камерах сушилки).

Одним из чрезвычайно важных факторов, оказывающих влияние на вспенивание полистирола, является продолжительность хранения сырья. Чем старше сырье, тем продолжительнее вспенивание и тем труднее достичь требуемой мнимой плотности вспененных гранул. Поэтому срок хранения сырья в герметичной упаковке ограничен до шести месяцев.

1.3. Техническое оснащение узла предварительного вспенивания

a) вспениватель ВП-03

b) система вторичного вспенивания СВВ-1

c) поточная сушилка гранул СС-106

d) выгрузочный вентилятор ВПВ-2,5

2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ

2.1. Основы процесса кондиционирования гранул

В ходе кондиционирования воздух проникает внутрь вспененных гранул вследствие образовавшегося в них вакуума, а из вспененных гранул в атмосферу выпускается влага в виде пара и пентан, не прореагировавшие остатки процесса полимеризации сырья. Указанный газообмен возможен благодаря газопроницаемости полистироловых оболочек.

Рис.2.1. Гранулы вспениваемого полистирола в процессе кондиционирования

 

Скорость диффузии воздуха внутрь гранул обусловлена, главным образом, мнимой плотностью, температурой окружающей среды и размером гранул. Целью удаления влаги с поверхности гранул в сушилке с кипящим слоем является получение 100% мнимой поверхности, через которую осуществляется газообмен.

Скорость испарения пентана также зависит от плотности, температуры окружающей среды и размера гранул. Из крупных гранул пентан испаряется медленнее, чем из гранул малого диаметра, что обусловлено соотношением между поверхностью гранулы и ее массой.

2.2. Техническое оснащение узла кондиционирования гранул

Силосы, используемые для кондиционирования вспененных гранул, изготовляются в виде легкой металлической конструкции стеллажного типа с контейнерами из ткани, пропускающей воздух.

При перемещении вспененных гранул с помощью струи воздуха, на поверхности гранул накапливаются сильные электростатические заряды. Поэтому чрезвычайно важно тщательно заземлить все металлические элементы силосов, транспортных трубопроводов и остального оборудования.

2.3. Параметры кондиционирования гранул

Температура окружающей среды в цехе кондиционирования гранул не должна быть ниже 15°С, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается. В летний период, при температуре свыше 20°С время кондиционирования сокращают, а при более низких температурах — продлевают.

При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.

3. ФОРМОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ БЛОКОВ

3.1. Характеристика процесса формования

При выработке блоков вспененные гранулы свободно засыпают в камеру формы до ее полного наполнения. Затем в форму подают насыщенный сухой водяной пар под давлением 0,2-0,4 МПа, что приводит к дальнейшему увеличению объема гранул. В связи с тем, что гранулы находятся в закрытой камере, сначала заполняется свободное пространство между ними, а затем гранулы сцепляются друг с другом.

Рис.3.1.1. Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума

1) наполнение 2) продувание 3) запаривание 4) охлаждение 5) расформовка

 

Рис.3.1.2. Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума 
1) наполнение
2) вакуум
3) продувание
4) запаривание — рост
5) запаривание — выдержка
6) выпуск
7) вакуумное охлаждение
8) разгрузка

Важным фактором при запаривании блока является подача в камеру в свободное пространство между гранулами соответствующего количества пара в кратчайшее время. Для этого необходима соответствующая вентиляция (продувание), целью которой является удаление воздуха перед началом процесса запаривания. Недостаточная продолжительность продувания приводит к неоднородной плотности и плохому спеканию блока.

Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно растет расход пара (рис.3.1.3) и пар становится мокрым, что снижает качество сцепления гранул.

Рис.3.1.3. Примерный расход пара в зависимости от температуры формыДавление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 МПа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 МПа. Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.   Рис.3.1.4. Примерное время охлаждения блока в зависимости от продолжительности кондиционированияВ фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.

3.2. Техническое оснащение узла формования

a) блок форма УЦИП 1030.

b) установка вакуумирования ВУ-3,3 с аккумулятором вакуума АВ-1.

c) система вакуумной загрузки и охлаждения блоков.

d) компрессорная установка СБ4/Ф-500

e) аккумулятор пара ПН-5000

f) котел паровой

 

4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКОВ

4.1. Краткая характеристика процесса кондиционирования блоков

 

После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.

В процессе кондиционирования блоков очень важную роль играет очередность их использования, соответствующая очередности формования, то есть при отборе блоков для разрезания следует начинать с самых «старых».

5. РАЗРЕЗАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛОВЫХ БЛОКОВ НА ПЛИТЫ

5.1. Характеристика процесса резки пенополистирола

Разрезание блоков осуществляется с помощью реостатной проволоки, нагретой до соответсвующей температуры.

Все отходы подаются в измельчитель, откуда в измельченном виде пневматически транспортируются на вторичное использование.

5.2. Требования по качеству

Внешний вид

Окраска пенополистироловых плит должна быть такой же, как окраска предварительно вспененных гранул полистирола.

Необходимо проводить выборочную проверку плит — по крайней мере 2 шт. на длине каждого блока.

Если плиты отвечают предъявляемым требованиям, то после укладки в стопки они направляются на упаковку.

Если отклонение от требуемых размеров превышает допустимую величину, то следует еще раз проверить по одной плите на всей длине блока, определить причину, произвести соответствующую корректировку промежутков между отрезками реостатной проволоки.

Проверить таким же образом размеры плит, полученных в результате разрезания следующего блока.

Плиты, которые не отвечают предъявляемым требованиям, направляются на вторичное использование.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Отходы используется вторично в производстве блоков.

6.1. Техническое оснащение узла

a) дробилка пенополистирольных отходов

b) технологический силос

6.2. Система измельчения

Устройство предназначено для измельчения пенополистироловых отходов, в результате чего получают крошку, используемую в качестве добавки к гранулам полистирола при производстве пенополистироловых блоков. Размеры получаемой таким образом крошки составляют до 15 мм.

 


Интересно? Оставьте закладку, что бы вернуться сюда позже!

 

Технология производства пенопласта | Delo1

 

Пенопласт полистирольный ГОСТ 15588-86 (скачать 102К)

Пенополистирол — белое однородное вещество, имеющее структуру из склеенных между собой шариков, упругое на ощупь, не имеет запаха, является отличным тепло — звуко изолятором.  
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ — экологически чистый, нетоксичный, тепло- и звукоизоляционный материал, применяемый в строительстве на протяжении уже более 60 лет. 
Пенополистирол является нейтральным материалом, не выделяющим никаких вредных для человека и его окружения веществ, не подвержен разложению под воздействием микроорганизмов и не имеет ограниченного срока годности (100 лет минимум). 


Пенополистирол производят в огнестойком (самозатухающем) исполнении.

Горючесть пенополистирола по ГОСТ 15588-86
1. Начало процесса усадки пенополистирола

85 — 90°C 

2. Начало плавления

240°C  

3. Начало процесса термодеструкции пенополистирола с выделением газообразных продуктов 280-290°C 
4. Температура возможного воспламенения пенополистирола 360-380°C

Влага не влияет на теплоизолирующие свойства этого материала и не вызывает образование в нем бактерий и плесени, что позволяет широко использовать пенополистирол также и в пищевой промышленности.  


Пенополистирол отлично переносит присутствие асфальтовых эмульсий, рубероида с асфальтовым покрытием, цемента, гипса, извести, воды и всякого рода грунтовых вод. Температура окружающей среды не оказывает отрицательного влияния на физические и химические свойства пенополистирола


Пенополистирол очень хорошо «держит» тепло. Закладка пенополистирола  в наружные стены жилых домов позволяет в несколько раз снизить теплопотери. 12 см пенопласта соответствуют по своей теплопроводности: 50см дерева, 180см  кирпича, 4м бетона!

 

Пенопласт (пенополистирол) применяется:

Для тепловой изоляции в качестве среднего слоя ограждающих конструкций при утеплении жилых домов, складов, гаражей, дач, при текущем и капитальном ремонте жилых и производственных зданий и сооружений, при строительстве ангаров, боксов, крытых площадок. Пенополистирол также незаменим при утеплении трубопроводов, овощехранилищ, промышленных холодильниках, транспортных вагонах, автофургонов,  для упаковки продукции при транспортировке, для теплоизоляции наклонной кровли.

 

 

Технология производства пенопласта разделяется на следующие этапы:

1. Вспенивание (однократное или многократное).  
Гранулы ПСВ попадая в камеру предвспенивателя, вспениваются (надуваются) превращаясь во всем хорошо знакомые шарики. При многократном вспенивании уже вспененные гранулы подаются еще раз в камеру предвспенивателя, где они еще больше увеличиваются в размере (надуваются). Многократное вспенивание нужно, если Вам необходимо получить пенопласт низкой плотности. Например, для пенопласта с фактическим весом 12 кг, достаточно однократного вспенивания, а если нужен пенопласт с фактическим весом ниже 12 кг, то потребуется вспенивать гранулы дважды или трижды. Причем перед каждым вторичным вспениванием гранулы должны вылежаться 12 — 24 часа в бункере вылеживания.

 

2. Вылеживание. 
После вспенивания гранулы подаются пневмотранспортом в бункер вылеживания. В бункере гранулы должны находиться 12 — 24 часа. За это время происходит стабилизация давления внутри гранул, плюс они попросту высыхают (из камеры предвспенивателя гранулы выходят влажными, а иногда и вовсе мокрыми).

 

3. Формовка.  
После бункера вылеживания гранулы засыпаются в блок форму, где под действием пара происходит формовка блока пенопласта. Расширяясь в замкнутом пространстве, шарики пенопласта «склеиваются» между собой образуя монолитный блок.

 

4. Резка. 
После того, как блок пенопласта  достали из формы его необходимо выдержать не менее суток, перед тем как резать. Это обусловлено тем, что блок пенопласта выходит из блок-формы, как и гранулы из предвспенивателя, влажным, а иногда и просто мокрым. Если же резать мокрый блок пенопласта, то рез получится «рваным» и чрезвычайно неровным. Высушенный блок пенопласта режется по горизонтали или по вертикали на станке для резки пенопласта. Толщина реза пенопласта в среднем 1 мм.  
 

Упрощенная технологическая схема производства пенопласта.

 

Исходные материалы и ресурсы для производства пенопласта:  
— полистирол суспензионный вспенивающийся типа ПСВ-С  
— вода  
— электроэнергия  
— пар (парогенератор может быть электрическим, газовым или дизельным)

               Схема химических процессов производства пенополистирола               

 

 

Производство пенопласта — безотходное: весь некондиционный материал дробится и добавляется к предварительно вспененному полистирольному грануляту перед формованием его в блоки пенопласта  в количестве 5-10% от свежего сырья.

Для лучшего представления о технологии производства пенополистирола Вы можете посмотреть видео ролик.

Производство пенопласта — как делают пенопласт на примере производителя из Чувашии

Компания “ПластСервис” производит полистирольный пенопласт или как его ещё называют пенополистирол. Изготавливается он по ГОСТ 15588-86.

Производство пенопласта разделяется на несколько этапов, каждый из которых мы вам сейчас покажем.

1 этап — обработка сырья

Сырье для изготовления пенопласта (пенополистирола) — это вспенивающийся полистирол (ПСВ).

ПСВ — это микрогранулы, каждая из которых состоит из микроскопических клеток, заполненных воздухом. Один кубометр такого вещества на 98% заполнен воздухом, заключенным в миллиарды закрытых ячеек.

Прежде чем использовать полистирол для производства пенопласта его вспенивают на специальном оборудовании.

В камере предвспенивателя гранулы полистирола вспениваются (проще говоря, надуваются) и превращаются в небольшие шарики.

При необходимости можно отправить получившийся материал на повторное вспенивание. Тогда гранулы станут ещё крупнее в размерах, а следовательно и плотность пенопласта будет ниже.

Повторное вспенивание используется только когда нужно изготовить пенопласт низких марок плотности.

“ПластСервис” производит пенопласт следующих марок плотности:

2 этап — выдержка сырья

Вспененный полистирол через пневмотрубы подаётся в специальные силоса, где вылеживается от 12 до 24 часов.

Выдержка полуфабриката для получения пенопласта в силосах необходима потому что:

  • во-первых, он должен высохнуть;
  • во-вторых, давление внутри гранул должно стабилизироваться.

Когда гранулы высохли и дошли до кондиции, то можно приступать к формовке.

3 этап — формовка пенопласта

Масса пенопласта подаётся в специальные блок-формы, где и происходит их формовка.

К блок-формам подведены трубы, через которые туда подаётся пар. Под воздействием пара происходит формовка блока пенопласта.

Взаимодействуя с паром, шарики вспененного полистирола расширяются. Процесс происходит в закрытом пространстве, и при расширении и соприкасании друг с другом шарики сцепляются между собой, образуя тем самым монолитный блок пенопласта.

Далее из этого моноблока нарезаются плиты пенополистирола, но прежде его необходимо выдержать в течение суток, пока он не высохнет.

4 этап — резка пенопласта

Отлежавшиеся блоки пенопласта нарезаются под необходимые размеры на специальном оборудовании и перемещаются на склад для хранения и последующей отгрузки.

Излишки с краёв блока, которые образуются при резке, перерабатываются на дробилке.

Дробленные отходы пенопласта вы также можете купить и использовать по назначению. Например, для производство полистиролбетонных блоков или изготовления каркасной мебели.

“ПластСервис” производит пенопласт (пенополистирол) много лет и зарекомендовал себя как надежный и проверенный партнёр. Если вам нужен теплоизоляционный материал по цене производителя, звоните 73-45-80.

Читайте также:
Преимущества пенополистирола
или
Утепление стен дома пенопластом

Как делают пенопласт (технология изготовления, производство пенополистирола)

Рассмотрены все этапы технологии производства пенопласта. Перечислено оборудование, необходимое для изготовления этого материала. Даны рекомендации, с которыми нужно обязательно ознакомиться перед покупкой.


Многие из нас не раз встречали пенополистирол, пробовали его на ощупь, что-то изготавливали из него, использовали его в строительстве, для обустройства дома. Однако далеко не все знают, какова технология изготовления пенопласта, каковы ее особенности.

Как ни странно, но в производстве этого материала нет ничего сверхсложного. И примечательно то, что сейчас на рынке появилось довольно много некачественного пенополистирола, который изготовлен без учета соответствующих норм и правил.

Некоторые умельцы умудряются создать небольшую производственную линию даже в обычном гараже. Да, не удивляйтесь.

И это нужно обязательно учитывать при покупке — не все Васи Пупкины строго придерживаются предписанных технологических норм. Да и какие нормы могут быть в гараже?

Итак…

Как изготавливают пенопласт

Ранее мы рассказывали, что такое пенополистирол. Помним, что этот материал состоит из многочисленных ячеек, заполненных воздухом. Значит — процесс изготовления должен включать вспенивание материала.

Так и есть: процесс вспенивания — один из важных в производстве пенополистирола.

Однако это еще не всё.

Рассмотрим:

Этапы технологии изготовления пенопласта

Обычно процесс включает в себя:

Теперь детальнее:

1. Вспенивание. В ходе выполнения этого процесса сырье помещают в специальную емкость (пенообразователь), где под действием давления (используется парогенератор) гранулы увеличиваются примерно в 20-50 раз. Операция выполняется в течение 5 минут. Когда гранулы достигают необходимого размера, оператор выключает парогенератор и выгружает вспененный материал из емкости.

2. Сушка полученных гранул. На данном этапе главная цель — удаление лишней влаги, оставшейся на гранулах. Делается это с помощью горячего воздуха — он направляется снизу вверх. При этом для лучшего просушивания гранулы встряхиваются. Этот процесс также длится недолго — около 5 минут.

3. Стабилизация (отлеживание). Гранулы помещают в бункеры, где и проходит процесс вылеживания. Продолжительность процесса — 4…12 часов (зависит от температуры окружающего воздуха, величины гранул).

Важное примечание: технология изготовления пенополистирола может исключать 2-й этап (сушку). В таком случае стабилизация (отлеживание) будет длиться дольше — до 24 часов.

4. Выпекание. Этот этап производства пенопласта часто называют формованием. Суть заключается в том, чтобы соединить между собой полученные ранее гранулы. Для этого они помещаются в специальную форму, после чего под давлением и под действием высокой температуры водяного пара проходит процесс спекания гранул. Длится примерно 10 минут.

5. Созревание (вылеживание). Цель — избавить полученные листы пенополистирола от лишней влаги, а также от оставшихся внутренних напряжений. Для этого листы располагают в свободном месте производственного цеха на несколько суток. В ряде случаев созревание может проходить до 30 суток.

6. Резка. Изготовленные блоки пенопласта кладут на спецстанок, на котором блоки разрезаются на листы соответствующей толщины, длины, ширины. Этот производственный процесс выполняется с помощью нихромовых струн, нагретых до определенной температуры. Соответственно, проводят как горизонтальную, так и вертикальную резку блоков.

Вот так делают пенопласт.

Разумеется, после перечисленных 6-ти этапов может выполняться 7-й этап — переработка оставшихся обрезков. В результате чего они смешиваются с другими гранулами, которые потом будут подвергаться тем же процессам — спеканию, вылеживанию…

Оборудование, которое используется в ходе производства пенополистирола, показано в виде таблицы:

Технология изготовления пенопласта напрямую влияет на качество

Как мы говорили выше, сейчас рынок наполнен немалым количеством низкокачественного материала. Его могут производить в гаражах, каких-то складских помещениях.

Но основная проблема заключается не в том, где изготавливают материал (хотя окружающая среда также влияет на качество), главная проблема — не соблюдение всех правил изготовления пенопласта.

Какие могут быть отклонения от правильного производства пенополистирола?

Самые различные — начиная от некачественной грануляции и заканчивая плохой, неточной нарезкой блоков пенопласта на листы.

Некоторые умники вообще не проводят как таковую стабилизацию, вылеживание. Для них важна исключительно скорость изготовления пенополистирола.

«Чем больше — тем лучше — больше денег заработаем!»

Из-за этого характеристики пенопласта сильно ухудшаются:

  • он может получиться хрупким, непрочным,
  • гранулы могут быть плохо соединены между собой,
  • плотность может быть неравномерной.

Это может также происходить из-за низкокачественного, неисправного оборудования, которое использовалось при производстве — вспениватели, сушильные установки, компрессоры, парогенераторы и т.д.

И еще немаловажный момент: при плохой технологии изготовления пенопласт может иметь резкий, неприятный запах. Возможна такая картина: привезли новенькие листы пенополистирола домой, уложили в гараж или другое помещение и… вскоре услышали, что помещение наполнилось каким-то едким, неприятным запахом.

Это очень плохо. Это значит, что пенопласт еще во всю «парит», выделяя вредные вещества. Особенно опасно, когда такой низкосортный материал складывается в жилых помещениях.

Выводы по изготовлению пенопласта

  1. Технология довольно проста, но требует обязательного соблюдения всех предписанных норм и правил.
  2. Материал (который внешне будет похож на качественный) можно получить даже при значительных отклонениях от правил производства. И этим пользуются «кустарные» фирмы (нехорошие люди).

Поэтому: покупайте только продукцию надежных, проверенных производителей (которые следят за качеством). Проверяйте наличие у продавцов соответствующих сертификатов качества.

Теперь вы знаете, как делают пенопласт, знаете основные особенности технологии изготовления и какому материалу нужно отдавать предпочтение. Успехов!

Пенополистирол

EPS – Coperion

Вспенивающийся полистирол (EPS) представляет собой жесткий и прочный пенопласт. EPS часто используется для упаковки пищевых продуктов, строительной изоляции и упаковочного материала либо в виде твердых блоков, сформированных для размещения защищаемого предмета, либо в виде сыпучих гранул, амортизирующих хрупкие предметы внутри коробок.

Проверенная временем первоклассная технология Coperion и Coperion K-Tron оптимально подходит для одностадийного производства пенополистирола.Чрезвычайно надежные гравиметрические питатели Coperion K-Tron обеспечивают высокую точность подачи при добавлении в процесс GPPS, EPS, наполнителей, антипиренов, зародышеобразователей, цветных пигментов или пенообразователей. Благодаря интенсивному смешиванию и очень щадящей обработке продукта двухшнековые экструдеры ZSK обеспечивают оптимальное распределение всех ингредиентов. Микрогранулы создаются с помощью подводного гранулятора, а затем расширяются или формуются.

Подробнее Читать меньше

Основные преимущества

:

  • Компактная конфигурация системы
  • Гибкое производство по рецепту
  • Регулируемый размер гранул
  • Повышение качества продукции благодаря двухшнековому компаундированию
  • Высокоточная подача основных ингредиентов
  • Доступна полная конструкция ATEX
  • Доступна полностью защищенная от коррозии технологическая секция

Типовая установка для одностадийного производства вспенивающегося полистирола (EPS)

Полный ассортимент продукции

Машины для производства компаундов и экструдеры

Компания Coperion предлагает двухшнековые экструдеры ZSK и STS с однонаправленным вращением. Обе линии экструдеров обеспечивают плавное взаимодействие этапов процесса и бережное обращение с продуктом с максимальной производительностью.

Оборудование для кормления

Питатели

Coperion K-Tron обеспечивают непрерывную равномерную подачу с очень высокой кратковременной точностью и повторяемостью.В зависимости от сырья и технологических требований доступны различные модели и конфигурации питателей. Вибрационные питатели, одношнековые питатели или насосы для сыпучих материалов для сыпучих материалов, таких как грануляты и пеллеты, двухшнековые питатели для сложных порошков, таких как наполнители, антипирены, пигменты или другие добавки, а также дозаторы жидкости и другие специальные питатели — это лишь некоторые из доступных технологий для разработки правильного решения для каждого применения.

Погрузочно-разгрузочное оборудование

Coperion и Coperion K-Tron разработали широкий спектр решений для обработки материалов для производства пенополистирола.Наши проекты включают в себя полный спектр решений: компоненты для хранения и разгрузки материала, пневматические и механические системы транспортировки, системы взвешивания и подачи, а также комплексные системы управления технологическим процессом. Решения для транспортировки могут использовать давление или вакуум, бедную или плотную фазу, в зависимости от характеристик материала и свойств применения. Разгрузку материалов можно осуществлять с грузовиков, силосов, BBU (разгрузчиков больших мешков) на станции выгрузки мешков (маленькие мешки) и в перчаточные ящики для токсичных или опасных материалов. В зависимости от свойств материала и требований мы рады интегрировать в наши системы другие функции, такие как удаление комков, просеивание или другое оборудование, зависящее от вашего процесса.

Установки и системы

Компания Coperion предлагает комплексные системы, включающие весь наш опыт в области обработки материалов, подачи, компаундирования и экструзии.При планировании и установке установки по производству компаундов у вас есть только одно контактное лицо, и вы получаете выгоду от четко определенной ответственности за проект.

Глобальная служба

Наша сервисная структура состоит из более чем 350 сервисных инженеров и техников по всему миру, которые заботятся не только о ваших машинах и системах, но и о вашем бизнесе. Они видят себя партнерами, которые обеспечивают ваше будущее.

загрузок

Посмотреть больше загрузок Меньше загрузок

Хотите узнать больше об одностадийном производстве пенополистирола?

Связаться с нами

Улучшение производства полистирола с помощью непрерывной химии

Легенды создаются путем значительного изменения химических процессов, существовавших десятилетиями.Химики ищут новые подходы к повышению качества производства полистирола, от повышения эффективности до снижения затрат и отходов, и полимеризация в непрерывном потоке вполне может стать решением.

Переход на маленькие пробирки и чипы стеклянных микрореакторов вместо перехода на крупномасштабный объемный процесс для повышения эффективности может показаться нелогичным, но дополнительный контроль, который исследователи получают с помощью лабораторного оборудования для проточной химии, дает убедительную причину изменить свое мнение. о масштабировании.

Что такое полистирол?

Из-за своей инертности и упругости полистирол является широко используемым пластиком для различных применений, особенно в упаковочной промышленности. Нам всем приходилось копаться в слоях полистироловых орешков, чтобы достать из коробки новую крутую игрушку!

Производство полистирола и необходимость усовершенствования существующих методов полимеризации стирола

Полимеризация стирола обычно достигается путем объединения мономера стирола с ингибитором, таким как пероксид или бензоил.Ингибитор распадается на радикалы, которые атакуют двойную углеродную связь стирола и вызывают полимеризацию.

Высокая молекулярная масса, тонкое молекулярно-массовое распределение, хороший выход и высокая скорость переноса стирольного мономера в полимер являются основными целями методов производства полистирола. Одним из наиболее важных факторов в полимеризации стирола является молекулярно-массовое распределение, которое влияет на эффект конечного продукта и прочность на растяжение, хрупкость, твердость и температуру размягчения. Оптимизация молекулярно-массового распределения и поддержание его в масштабе имеет первостепенное значение для обеспечения воспроизводимого производства полистирола в больших масштабах.

Методы производства полистирола не изменились с момента их первого коммерческого использования в 1931 году. Процессы периодической эмульсионной, растворной или суспензионной полимеризации обычно были стандартным подходом к производству полистирола. Эти методы обеспечивают ограниченный контроль молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и превращения мономера в полимер, но их преимущество заключается в возможности легкого масштабирования.Однако из-за появления новых недорогих конкурирующих материалов зависимость от легкого масштабирования больше не является осуществимой стратегией, что вызывает новые попытки повысить эффективность процесса производства полистирола.

Как полимеризация в непрерывном потоке помогает повысить эффективность производства полистирола?

Профессор Ардсон душ Сантос Вианна (факультет химического машиностроения, Государственный университет Сан-Паулу, Бразилия) разработал новый метод производства полистирола, который обеспечивает хорошую конверсию мономера в полимер с высокой молекулярной массой, узкое и воспроизводимое молекулярно-массовое распределение и повышенную производительность по сравнению с традиционными методами. периодические методы с использованием системы Syrris Asia Flow Chemistry.Результатом стал более эффективный и воспроизводимый способ производства высококачественного полистирола.

Компромисс оптимизации процесса — и как непрерывный поток помогает

Профессор Ардсон проверил влияние температуры, концентрации, времени пребывания и массы ингибитора на общую реакцию полимеризации, используя трубчатый реактор из фторполимера объемом 4 мл и стеклянный микрореактор объемом 250 мл. Результаты показали, что оптимизация процесса полимеризации стирола является компромиссом, поскольку не все параметры дополняют друг друга.Например, улучшение молекулярно-массового распределения может привести к снижению конверсии стирольного мономера в полимер.

  • Повышение скорости превращения до 66,8 % было достигнуто при использовании агрессивных параметров реакции, таких как высокие температуры (115 o C), высокие концентрации мономера и снижение использования растворителя
  • По мере улучшения времени протекания реакции и начальной массы инициатора скорость превращения увеличивалась
  • Однако самая высокая молекулярная масса была достигнута при коэффициенте конверсии всего 27. 9%, в то время как самый высокий коэффициент конверсии 66,8% дал значительно более низкие молекулярные массы

 

Профессор Ардсон смог значительно улучшить химию десятилетней давности, переключившись на методы непрерывного потока. Уровень контроля параметров реакции, который предлагает технология непрерывного проточного химии, позволил точно настроить химический процесс, выходящий далеко за пределы того, что возможно в обычных реакторах периодического действия. Он также смог установить значительно улучшенную реакцию полимеризации стирола с высокой молекулярной массой и узким молекулярно-массовым распределением, хорошей производительностью и хорошей конверсией мономера в полимер.

Многообещающее будущее полимеризации в непрерывном потоке

Полимеризация в непрерывном потоке, как показал профессор Ардсон, является многообещающей альтернативой традиционным методам периодической химии. Для полимеризации стирола стеклянные микро/миллиреакторы непрерывного действия обладают значительными преимуществами по сравнению с традиционными реакторами периодического действия, в том числе:

  • Малые колебания температуры благодаря высокому отношению поверхности к объему
  • Ламинарный поток, обеспечивающий воспроизводимое смешивание
  • Повышенная безопасность благодаря меньшему объему реагентов
  • Точное поддержание давления

В документе показано, что как микрореакторы, так и миллиреакторы обеспечивают более высокую производительность (0. 1 кг/м3/с) по сравнению с трубчатыми реакторами (0,029 кг/м3/с) и реакторами периодического действия (0,019 кг/м3/с). Миллиреакторы представляются наиболее многообещающим вариантом для будущих исследований, при этом одна из рекомендаций состоит в том, чтобы соединить несколько миллиреакторов параллельно, чтобы значительно повысить производительность при сохранении высокой степени конверсии. Микрореакторы обеспечивают наибольшую производительность, но проблема засорения возникает из-за нерастворимости мономера и полимера.

Прежде чем промышленность по производству полистирола полностью выиграет, необходимо проделать дополнительную работу, чтобы найти окончательный баланс между коэффициентами конверсии, молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением, но ясно, что


Хотите узнать больше?

В этой статье мы расскажем 10 фактов о химии с непрерывным потоком, которые вы, возможно, не знали! Вы можете быть удивлены тем, какие типы химических процессов можно выполнять и улучшать с помощью технологии непрерывного потока. Для получения дополнительной информации о Flow Chemistry и о том, как она может улучшить ваши процессы, свяжитесь с нашим отделом продаж сегодня.

От стирола к полистиролу к производству Styropor®

Полистирол представляет собой пластиковый полимер, который используется во многих областях повседневной жизни: будь то контейнеры для йогурта, упаковочные материалы, игрушечные кубики или изоляционные материалы в строительстве. Однако, вероятно, наиболее известным применением является вспененный полистирол, также известный как Styropor ® .В этой статье мы подробно рассмотрели этот особый материал и ответили на вопросы о производстве, свойствах, использовании и переработке полистирола.

 

Что такое полистирол?

После самых распространенных в мире полимеров или пластиков (полиэтилен, полипропилен) полистирол занимает особое место. Это начинается с сырья. Стрирол, также известный как винилбензол, представляет собой ароматическую молекулу, похожую на толуол или бензол. Обладает интенсивным цветочным запахом. К кольцеобразному основному телу присоединена короткая боковая цепь, состоящая из двух атомов углерода. Это образует двойную связь, поэтому эта молекула называется ненасыщенной. Молекула может реагировать на этой боковой цепи. В случае полистирола это означает полимеризацию. Тысячи молекул стирола связаны вместе вдоль этой боковой цепи, образуя полистирол, твердый, хрупкий и кристально чистый пластик. Когда он вспенивается, он образует привычную массу для изоляции и упаковки.

 

Откуда берется стирол? Как это производится?

Стирол содержится в небольших количествах в сырой нефти, нафте и продуктах, полученных в результате технологии очистки, называемой крекингом. Одних этих объемов недостаточно для удовлетворения мирового спроса.

Таким образом, стирол получают синтетическим путем из этилбензола. Этилбензол пропускают через катализатор вместе с очень большим количеством пара. Это обезвоживает молекулу до стирола. Полученный таким образом водород можно использовать в другом месте на нефтеперерабатывающем заводе.В меньшей степени этилбензол также может сначала окисляться, а затем реагировать с пропиленом. Полученный оксид пропилена является очень ценным базовым химическим веществом. Однако этот процесс используется только там, где можно напрямую использовать оксид пропилена. Он очень реакционноспособен и может храниться и транспортироваться только в ограниченном количестве.

Стирол легко полимеризуется сам по себе. Уже при повышенной температуре или под воздействием солнечного света (УФ) он начинает образовывать короткие полимерные цепи. Жидкость становится более вязкой.В промышленности для ускорения реакции используют различные катализаторы.

 

 

Что за материал полистирол?

Полистирол бесцветный, твердый и напоминает стекло. Он так же легко ломается и раскалывается. Чашки для напитков в самолетах до сих пор часто изготавливают из твердого полистирола. Однако во многих других случаях его заменили полипропиленом или бумагой. Если он сломается, то на короткое время вы почувствуете запах мономера стирола.

Пластмасса очень легко горит и образует сильное коптящее пламя. Запах стирола отчетливый. Он капает и течет и может ускорить возгорание. Поэтому пенополистирол, используемый в зданиях, всегда снабжен антипиреном.

 

Как перерабатывается полистирол?

Даже когда полистирол сломан или сожжен, вы можете почувствовать типичный запах стирола. Так же легко, как полимеризуется молекула, она снова деполимеризуется при высокой температуре и в отсутствие кислорода.Поскольку полистирол относительно легко отделить от других пластиков, а мономер можно отделить от красителей, добавок и наполнителей перегонкой, переработка материала во многих случаях проще, чем в случае поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) или полипропилена (ПП). ).

 

Для чего используется полистирол?

Раньше полистирол

гораздо шире применялся для предметов повседневного обихода, чем сегодня, в основном в качестве заменителя стекла. Однако он легко ломается и раскалывается, поверхность со временем становится желтоватой и трескается.

Сегодня он иногда используется для изготовления чашек для напитков, поддонов для цветов в горшках, футляров для компакт-дисков, подносов для фруктов и овощей, баночек для йогурта и т.п. Однако в основном его уже заменили полиэтиленом (ПЭ), полипропиленом (ПП) или ПЭТ.

Стирол также используется в качестве сомономера в пластмассах, таких как стирол-акрилонитрил (SAN) или акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS). В частности, в настоящее время большой популярностью пользуется ABS. Это ударопрочный, прочный и блестящий пластик.Самые известные области применения — игрушечные строительные блоки или высококачественная внутренняя отделка (мебель, телевизоры, кухонная техника).

Наиболее известным применением, однако, является вспененный полистирол. Торговая марка Styropor ® практически является его синонимом. В 1951 году он был представлен компанией BASF с изобретением вспенивающегося полистирола (EPS). Сегодня название Styropor ® означает высокие стандарты качества, которым производители должны соответствовать, чтобы иметь право называть свой материал этим именем.

 

Что такое пенополистирол (EPS)?

Всем известны массивные, но очень легкие материалы (всего 15 кг на 1000 литров объема), состоящие из слипшихся шариков пенопласта примерно одинакового размера. Как делается что-то подобное?

В реакторе вода и жидкий стирол разбиваются мешалкой на однородные капли. В воду добавляют поверхностно-активное вещество, своего рода ополаскиватель, чтобы капли оставались стабильными. Стирол предварительно смешивали с катализатором и вспенивающим агентом.В прошлом часто использовались фторированные или хлорированные пенообразователи, но сегодня это почти исключительно пентаны. В основном используются изо-пентан, н-пентан или их смесь.

При полимеризации стирола выделяется тепло. Это тепло может быть легко поглощено водой. В противном случае капли слипались бы. После полной полимеризации и остывания стирола гранулы промывают, сушат и сортируют по размерам. Затем их нагревают над паром и предварительно вспенивают.Это размягчает полистирол, и пентан немного испаряется, но не полностью.

Срок годности ограничен, т.к. пентан постоянно улетучивается даже при комнатной температуре. Поэтому материал должен быть закончен быстро. Эти предварительно вспененные шарики помещаются в большую нагретую форму у конечного пользователя, например у производителя изоляции. Предварительно расширенные шарики размягчаются сильнее, и поверхность становится липкой. Пентан полностью испаряется и расширяет материал до его конечного размера. Вспененный блок вынимают из формы, оставляют остывать, а затем разрезают на листы с помощью горячей проволоки.Эти листы применяются для стен дома в целях изоляции.

 

Что такое экструдированный полистирол (XPS)?

Наиболее известной формой XPS являются полистирольные хлопья, которые производятся для упаковки. Однако эта тенденция идет на убыль, и фактическое использование XPS связано с изоляционными панелями, известными как панели или плиты, для строительства зданий. Они покрыты или ламинированы на поверхности. В зависимости от производителя они не белые или серые, как пенополистирол, а окрашены в определенный цвет.

Стирол можно полимеризовать в шарики не только в воде, но и напрямую. Получается гранула, которую загружают в экструдер, где она расплавляется и смешивается с добавками и красителями. Шнек внутри экструдера обеспечивает равномерный нагрев и перемешивание. Он подает материал к соплу. Внутри сопла, непосредственно перед выпуском, жидкая высоковязкая смесь смешивается с пентаном. Это может быть н-пентан, изопентан или их смесь. При преобладающей температуре пентан испаряется, но высокое давление обеспечивает его растворение в полистирольной матрице.Когда смесь выходит из сопла, давление быстро падает и полистирол расширяется. В зависимости от формы сопла полистирол может быть сформирован в виде хлопьев или бесконечной посуды. Бесконечные изделия, также называемые панелями или досками, вспениваются до необходимой толщины, поверхность обрабатывается и при необходимости ламинируется, а также обрезается до нужной длины. Такие панели используются для внутренней отделки, а также для утепления фасадов.

Современные требования к строительству уже не могут обходиться без утеплителя и пенополистирол играет в данном случае центральную роль.Он недорогой и обеспечивает относительно тонкий изолирующий слой (пена ПУ еще тоньше, например, древесное волокно или минеральная вата намного толще). Это позволяет реализовать как индивидуальные идеи, так и легко реализовать строительные нормы.

Эти статьи блога также могут вас заинтересовать:

 

Заключение

Полистирол — это специальный пластиковый полимер, который используется для изготовления многих предметов повседневного обихода. Однако наиболее известным применением является вспененный полистирол, известный под торговой маркой Styropor ® . Легкий материал особенно подходит в качестве изоляционного материала, для теплоизоляции и в качестве упаковочного материала. Пентаны используются в качестве пенообразователей при производстве изделий.

 

Знаете ли вы, что мы исследовали преимущества пентановых смесей для производства ПУ и ПИР? Прочтите статью в нашем блоге или загрузите наше исследование бесплатно!

 

 

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Полистирол – Химическое производство и инвестиционные затраты

Опубликовано в декабре 2001 г.

В этом отчете оцениваются последние разработки в области технологий производства полистирола. Мы предоставляем предварительные проекты и экономические расчеты как для полистирола общего назначения (GPPS), так и для ударопрочного полистирола (HIPS) с использованием текущих коммерческих процессов и новой технологии с использованием анионной полимеризации.

В прошлом почти взрывоопасная скорость полимеризации и склонность к образованию гелей препятствовали коммерциализации анионной технологии. Теперь доступна новая технология, которая устраняет эти два камня преткновения и позволяет производить превосходную продукцию с превосходной экономикой.

Для производства GPPS общие капиталовложения в анионный процесс составляют около 85% от капиталовложений в сравнимый свободнорадикальный процесс, и есть потенциал для дальнейшего улучшения. Продукт, полученный анионным способом, представляет собой более чистую смолу, не имеющую обычного содержания димеров и тримеров и очень низкое остаточное содержание стирола (10 частей на миллион или ниже по сравнению с несколькими сотнями частей на миллион для обычных процессов). Кроме того, анионный продукт обладает большей прочностью и технологичностью, а также значительными возможностями для дальнейших улучшений в будущем.

Для производства УППС используются новые технологии эмульсий для производства каучукового концентрата, который может быть включен в анионный GPPS для производства анионного УППС. Эта комбинированная технология имеет тот же общий капитал, что и традиционная HIPS, но примерно на 10% меньше затрат на сырье. Эмульсионная технология позволяет превосходно контролировать размер и микроструктуру частиц каучука. Использование анионного GPPS в качестве основы добавляет улучшения в технологичности, прочности и «чистоте».

Последние инновации также включены в наши концептуальные проекты для процессов GPPS и HIPS путем свободнорадикальной полимеризации.Эти инновации обеспечивают улучшенные методы управления теплом, улучшенную обработку рецикла и лучший контроль размера частиц резины.

В отчете также рассматривается текущее состояние производства полистирола. Мы предоставляем данные об исторических и прогнозируемых мировых мощностях по производству и потреблению полистирола по регионам, конечному использованию и компаниям-производителям по всему миру.

Другие отчеты по ПКП:

Производство водорода и метана из отходов пенополистирола с использованием микроволнового плазменного реактора атмосферного давления

ВВЕДЕНИЕ

Пластиковый мусор оказывает значительное влияние на различные сектора общества, включая пляжи, биоразнообразие, туризм, экосистемы и здоровье человека (Pomeroy and Guieb, 2006; Liang and Zhang, 2010; Allen et al., 2013; Танака, 2013 г.; ЮНЕП, 2013 г.; Хонг и др. , 2014; Ли и др. , 2015; Ли и др. , 2017; Винс и Хардести, 2018). Пенополистирол, изготовленный из пенополистирола (PSF), представляет собой тип пластикового мусора, который довольно сложно разложить естественным путем (Chen et al. , 2018). Согласно Tanaka et al. (2013), перенос химических загрязнителей из морской среды в морские организмы происходит по пищевой цепи и наносит вред экосистеме, а также самому организму.Накопление пластикового мусора у животных, например, у птиц, происходит из-за случайного проглатывания, о чем Codina-Garcia et al сообщил у 171 птицы 9 видов. (2013). Провенчер и др. (2010) и Holland et al. (2016) подтвердил, что пластиковые отходы попадают в организм ныряющих морских птиц в восточной части Канадской Арктики и влияют на их здоровье. Таким образом, пластиковые отходы вредны для организмов и окружающей среды.

В некоторых странах отходы PSF стали серьезной экологической проблемой, с которой следует обращаться должным образом из-за большого количества отходов, загрязняющих окружающую среду.Лагльбауэр и др. (2016) обнаружил, что макромусор в океане в Словении на 64% состоит из пластика. Фудзиэда и Сасаки (2005) обнаружили, что 99,5% фрагментов пенопласта можно найти примерно на 48,6 км береговой линии Японии. Вывод Lee et al. (2015) говорится, что 1 800 000 буев ежегодно загрязняют океан в Южнокорейском море. На Тайване с 2004 по 2016 год береговая линия Тайваня была загрязнена примерно от 3,7 до 7,9 миллионов пластикового мусора в виде пакетов для покупок, пластиковых крышек от бутылок, посуды, рыболовных снастей и пластиковых соломинок для питья (Walther et al., 2016). Чен и др. (2018) сообщается, что на Тайване ежегодно для выращивания устриц используется примерно 120 000–200 000 больших плавучих кусков пенополистирола. Пенополистирол широко используется при разведении устриц и стал главной проблемой из-за его более короткого срока службы, составляющего примерно три года, и сложности его переработки (Liu et al. , 2013; Chen et al. , 2018) . Таким образом, загрязнение пластиковыми отходами является серьезной проблемой, и с ней следует обращаться правильно, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды.

Для обращения с пластиковыми отходами было разработано несколько технологий, а именно сжигание (Ganeshprased, 2002; Choi et al. , 2008; Wang et al. , 2018, Yang et al. , 2019) и переработка ( Сюй и др. , 2013). К сожалению, как сжигание, так и переработка имеют некоторые недостатки. Нестабильное горение, отсутствие контроля за загрязнением воздуха, высокие концентрации диоксинов, галогенированных полициклических углеводородов и остаточных патогенов являются недостатками сжигания (Nema and Ganeshprad, 2002; Choi et al., 2008 г.; Ван и др. , 2018; Ян и др. , 2019), а также ограниченное использование энергии и потребление тяжелой воды (European Commission, 2006). Сюй и др. (2013) сообщается, что зоны переработки загрязнены тетрахлордибензо- p -диоксинами (ТХДД) и октахлордибензо- p -диоксином (ОХДД) в результате плавления пластика электронных отходов. Суммарные концентрации ТХДД по сравнению с ОХДД составляли 2816–17 738 пг/г –1 в почве. Таким образом, для решения этих проблем требуется соответствующая технология.

Несколько авторов провели исследования применения плазменной технологии для обработки отходов в окружающей среде (Heberlein and Murphy, 2008; Gomez et al. , 2009; Deng et al. , 2019; Sanito et al. , 2020). ). Преобразование электрической энергии в тепловую происходит благодаря изобретению электрической дуги между двумя электродами; впоследствии происходит ионизация, которая приводит к превращению газа в электропроводящие соединения для удаления элементов (Taylor and Pirzada, 1994; Chang, 2009).Heberlein and Murphy (2008) и Wang et al. (2010) говорится, что преимущества плазменной технологии включают запуск реактора и установок, разнообразие химических процессов, низкий расход газа, высокую плотность электронов, простую процедуру работы и более простое применение продуктов переработки в производственных процессах. Таким образом, плазменная технология является перспективной технологией обращения с отходами.

Предыдущие исследования показали, что с точки зрения плазменной технологии водород (H 2 ) и метан (CH 4 ) могут быть получены из биомассы и пластиковых отходов (Huang et al. , 2003; Чу и др. , 2006 г.; Маццони и Джанаджре, 2007 г.; Дэйв и Джоши, 2010 г.; Мачка, 2013; Тан и др. , 2013; Ши и др. , 2014; Матерацци и др. , 2015; Хуан и др. , 2016; Санлисой и Карпинлиоглу, 2017). Хуан и др. (2013) установлено, что основными компонентами газообразных продуктов из отходов резины являются CO, C 2 H 2 , CH 4 , C 2 H 4 и H 2 .Матерацци и др. (2015) сообщается, что конечные продукты, CO, H 2 и H 2 S, могут быть получены из смолы в процессе плазменной газификации, что снижает содержание сложных органических соединений более чем на 96% по объему. При переработке отходов бумажной фабрики примерно 90% CO и 99% H 2 могут быть получены за 2 минуты реакции в реакторе Plasmatron, а 1,2 тонны отходов бумажной фабрики могут быть извлечены в день (Byun ). и др. , 2011; Shie и др. , 2014).Поэтому плазменная технология является перспективным методом обращения с твердыми отходами и газификации материалов.

Предыдущие исследователи сообщали о том, как обращаться с пластиковыми отходами и производить синтетический газ («синтетический газ») посредством плазменного пиролиза (Ruj and Chang, 2003; Dave and Joshi, 2010; Maczka et al. , 2013; Zhou et al. , 2020). Тан и др. (2003) сообщается, что газ H 2 может быть получен из полипропилена в азотно-плазменном реакторе в генераторе азотной плазмы с дугой постоянного тока с максимальной потребляемой электрической мощностью 62.5 кВА в реакционной камере 50 мм. Дейв и Джоши (2010) обнаружили, что интеграция термохимических свойств плазмы приводит к образованию пиролизного газа из полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП) в диапазоне температур от 800 до 1000°C и может учитываться при рекуперации энергии с 78% пропилен и CO, H 2 и углеводороды могут быть успешно извлечены. NO x и H 2 S, которые являются токсичными газами, могут быть удалены во время плазменного пиролиза (Ruj and Chang, 2002).Мачка и др. (2013) обнаружил, что плазменный пиролиз отходов пластмасс дает H 2 , CH 4 и CO со значениями 1,1%, 2% и 0,3% соответственно. Чжоу и др. (2020) обнаружили, что промышленная атмосферная плазма диэлектрического барьерного разряда может использоваться для обработки пластиковых пакетов с использованием механизма, который разрушает химические связи пластикового пакета. Следовательно, плазменная технология может быть использована для производства синтез-газа из пластиковых отходов. Однако обработка отходов PSF в плазменной технологии для таких применений не была тщательно исследована или успешно осуществлена.

В этом исследовании исследуется потенциальное производство водорода (H 2 ) и метана (CH 4 ) в качестве побочного продукта в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. Кроме того, анализируется состав органических соединений. Насколько известно автору, отходы PSF еще не обсуждались ни в одной научной литературе, особенно с точки зрения обработки с использованием микроволнового плазменного реактора атмосферного давления. Эта статья представляет собой исследование использования микроволновой плазмы атмосферного давления для производства газа в качестве побочного продукта, полученного из отходов PSF.В этом исследовании затем представлено влияние газов-носителей и микроволновой мощности на общую концентрацию H 2 и CH 4 , чтобы понять механизм образования газа.


МЕТОДЫ


Сбор и подготовка проб

отходов PSF было собрано с устричной фермы в Тайнане, Тайвань. Отходы PSF имели размеры 30 × 40 × 95 см. Образец разрезали на более мелкие кусочки (1 см) и измеряли с помощью стандартных аналитических весов (AUY-220; Shimadzu, Япония) перед использованием в эксперименте.


Пиролиз отходов PSF

На рис. 1 показан микроволновый плазменный реактор атмосферного давления. В этом эксперименте использовался микроволновый плазменный реактор атмосферного давления с частотой от 0,3 ГГц до 10 ГГц, а частота суспензии была установлена ​​на уровне 2,45 ГГц (длина волны: 12,2 см). Сигнал MCw формировался магнетроном через волновод. Пиролиз отходов ПСФ проводили в тигле 3 объемом 20 см, высота и диаметр которого составляли 4 и 2 см.5 см соответственно. Кварцевая трубка толщиной 0,1 см, диаметром 3 см и длиной 32 см располагалась вблизи пути распространения магнетрона, где разряжалась плазменная струя.

Рис. 1. Система микроволнового плазменного реактора атмосферного давления в данном исследовании.

На рис. 2 показана подготовка образца и обработка в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. На рис. 2(а) показана схема установки для плазменной обработки. В качестве образца использовали примерно 0,1 г отходов PSF.На рис. 2(b) показано, как отходы готовятся и обрабатываются в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. Для создания плазменной струи мощность микроволн поддерживали постоянной на уровне 1000 Вт. Газообразный аргон и газообразный азот использовались в качестве газов-носителей для создания плазменной струи в течение 4 минут с использованием 0,1 г отходов PSF. Параметры эксперимента поясняются в таблице 1. 

Рис. 2. Установка обработки и подготовки плазмы. (а). Схематическая установка плазменной обработки. (б). Обработка PSF в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении.

Для исследования влияния мощности микроволн на лечение использовались различные уровни мощности. Мощность плазмы поддерживалась на уровне 800 Вт и 1200 Вт соответственно. Струя плазмы выбрасывалась через магнетрон, а газы собирались через газовый мешок объемом 1 л (газовые мешки Tedlar) каждые 30 секунд. Плазменный пиролиз проводили в течение 4 минут с использованием азота в качестве газа-носителя (быстрая реакция и высокая метастабильная энергия), а газообразный аргон использовали в течение 5 минут пиролиза.Подробности этого процесса показаны в таблице 2. 

Для оценки влияния количества отходов PSF на производство H 2 и CH 4 0,1 г, 0,2 г и 0,3 г отходов PSF использовали в качестве образцов, обработанных в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. . Мощность микроволн поддерживали на уровне 1000 Вт; в качестве газа-носителя использовали азот, пиролиз проводили при 4 мин. Эксперимент отображается в формате . В данном исследовании жидкий продукт и массовый баланс не определялись из-за их малых количеств в конечном остатке после обработки.


Анализ газов Газы

CH 4 и H 2 в образцах анализировали с помощью газовой хроматографии (GC-14A/B и GC-2014; Shimadzu, Япония). Для введения газа использовали шприц с замком объемом 1 мл (Тайвань). Детектор по теплопроводности (TCD) и пламенно-ионизационный детектор (FID) использовали для обнаружения H 2 и CH 4 соответственно. Колонки представляли собой Porapak Q 80/100 меш и молекулярное сито (колонка 5А).Стандартные газы-носители (СН 4 и Н 2 ) были приобретены у компании Ming Yang Company (Тайвань). Скорость потока устанавливали на уровне 30 мл мин –1 и поддерживали изотермически при 120°С. Концентрации стандартного газа CH 4 составляли 100 частей на миллион, 200 частей на миллион, 400 частей на миллион и 800 частей на миллион, а концентрации газа H 2 составляли 100 частей на миллион, 200 частей на миллион и 400 частей на миллион. В этом исследовании учитывались только анализы H 2 и CH 4 .


Анализ свойств проб

Сканирующая электронная микроскопия (SEM-EDX; S-4800; Hitachi, Япония) использовалась для анализа морфологии поверхности PSF. Результаты этого анализа позволили определить поверхность и морфологическую структуру остатка.

Для анализа функциональных групп, имеющихся в PSF до и после лечения, была использована инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR; FT/IR-6000; Jasco, США) с волновыми числами в диапазоне 400–4000 см –1 . PSF таблетировали с KBr, и образцы прессовали с помощью ручного ручного пресса до размера образцов 1 мм. После этого образцы помещали в FTIR-прибор и сканировали инфракрасными лучами в течение 5 мин.Кривые FTIR были определены с использованием программного обеспечения Origin (версия 9.1).

Для анализа характеристик и кристаллической структуры смолы использовали рентгеновскую дифракцию (XRD; D8 Advance Eco; Bruker, Германия). Процесс сканирования проводили в течение 5 мин рентгеновским излучением с 2θ-сканированием в диапазоне 10–80°. Рентгеновские снимки были выполнены с использованием асимметричной дифракции от модульных компонентов. Напряжение регулировали на уровне 40 кВ, а ток устанавливали на уровне 25 мА. Мощность поддерживали на уровне 1000 Вт, а пики 2θ представляли собой отходы PSF.


РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ


Анализ характеристик PSF

Морфологию поверхности и элементный состав образцов определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (SEM-EDX; Hitachi S-4800, Япония). На рис. 3 представлена ​​информация о морфологии поверхности образцов PSF до и после обработки. Рис. 3(а) объясняет правильную морфологическую структуру пенополистирола, которая состоит из цепочки водорода и углерода.На рис. 3(б) показана поверхность излома материалов после обработки аргоновой плазмой, которая после обработки принимает типичную форму. На рис. 3(в) показана неровная неоднородная поверхность материалов после обработки азотной плазмой, что свидетельствует о разрушении материалов. Фаррелли и Шоу (2017) подтвердили, что пенополистирол состоит из винилбензола. В этом исследовании углерод в форме винилбензола был обнаружен в отходах PSF перед обработкой. Трансформация материалов относится к разрушению связей между материалами и элементами в процессе пиролиза (Бенедикт, 2010 г.) из-за свободных электронов в высоких концентрациях, которые обеспечивают электропроводность газа-носителя (Сафа и Суси, 2014 г.).В частности, ионизация газа создает столкновение атомов, а энтальпия плазмы создает газы (Mountouris et al. , 2006).

Рис. 3. СЭМ-изображения поверхности материалов из пенополистирола. (а) Материалы из пенополистирола до обработки. (b) Материал поверхности пенополистирола после обработки аргоном. (c) Материал поверхности пенополистирола после обработки газообразным азотом.

Рис. 4 поясняет состав углерода до и после обработки.На рис. 4(а) представлена ​​информация об углероде в отходах PSF до обработки. На рис. 4(b) представлено распределение углерода после обработки в азотной плазме, а на рис. 4(c) представлена ​​информация об отходах PSF после обработки. Вся эта информация показывает, что, исходя из конечного остатка после плазменной обработки, углерод разлагается лучше при обработке. Более низкие концентрации углерода могут быть получены после обработки азотной плазмой, поскольку сильное термическое разложение плазменного пиролиза материала разрушает углеродные связи (Янг и Шибасаки, 1998).

Рис. 4. Состав углерода в пенополистироле до обработки и его распределение в образце после обработки по данным EDX. (а) Состав углерода до обработки отходов PSF. (б) Состав углерода после обработки отходов PSF с использованием азота в качестве газа-носителя. (c) Распределение углерода после обработки отходов PSF газообразным аргоном.

На рис. 5 показаны FTIR-спектры отходов PSF после обработки в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении.Качественный анализ функциональных групп был проведен для определения характеристик в остатке в диапазоне 400–4000 см–1 –1 волновых чисел (табл. 4). Анализ показывает, что колебание растяжения C–H и C–C может быть обнаружено при 1493 см –1 и 1601 см –1 соответственно. Этот вывод был подтвержден Song et al. (2015), который заявил, что волновые числа 721 см –1 , 1378 см –1 , 2825 см –1 и 2923 см –1 представляют группы C–H.Алифатические и ароматические соединения C–H, соответственно, могут быть обнаружены при волновых числах в диапазоне 2910–2928 см –1 и 3001–3082 см –1 из-за присутствия углерода. В настоящее время преобразование отходов PSF в более мелкие компоненты происходило за счет деградации углеводородных и химических связей. Между 500 см –1 и 1600 см –1 наблюдалась значительная конверсия остатка широкополосных пиков.

Рис. 5. Характеристика конечного остатка (a) FTIR-тест отходов PSF до и после обработки.(b) XRD-анализ отходов PSF до и после обработки.

отходов ПСФ после обработки струей аргоновой плазмы обнаружены при волновых числах 1601 см –1 , 1493 см –1 , 2910–2928 см –1 и 3001–3082 см –1 . Однако пики стали меньше на высоте 3200 см –1 . Это свидетельствует о трансформации этих материалов при плазменной обработке. Волновое число при 3500 см–1 –1 приписывается гидроксильным группам (–ОН).Эта функциональная группа относится к двойным связям C=C, пик при 1633 см –1 . Интересно, что волновые числа 1633 см –1 и 3440 см –1 при анализе не были обнаружены из-за удаления химических соединений после обработки азотной плазмой. Волновые числа 500–1600 см –1 подтверждают связи C–H и C–C (Singh et al. , 2015; Ismail et al. , 2017). В этом исследовании в конечном остатке были обнаружены пики в диапазоне 500–1600 см –1 , которые представляли собой связи С–Н и связи С–С, подтверждая превращение углерода в Н 2 и СН 4 . .

На рис. 6 сравнивается рентгеноструктурный анализ отходов PSF до и после обработки различными газами-носителями. До обработки анализ показал пик в образце 2θ при 10° и 20°. Пики наивысшей интенсивности проявляются в конечном остатке. Интересно, что пик 2θ не был обнаружен в конечном остатке после обработки азотной плазмой из-за низкой интенсивности при 10° и 25°, что подтверждает трансформацию отходов PSF вследствие разложения углерода. Лю и др. (2010) подтвердили, что дифракционные пики 2θ в диапазоне 15–30° объясняют структуру аморфного углерода. В этом исследовании обнаружение пиков от 10° и 20° до обработки подтвердило аморфную углеродную структуру отходов PSF. Таким образом, газы могут быть получены из отходов PSF из-за трансформации углерода.

Рис. 6. Общая концентрация CH 4 и H 2 (a) обработка газообразным азотом. (б) Обработка аргоном.


Влияние мощности микроволнового излучения и газов-носителей на образование CH 4 и H 2

В таблице 5 сравниваются результаты H 2 и CH 4 после обработки с различными настройками мощности микроволн и газами-носителями в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. Самые высокие концентрации были у CH 4 и H 2 при 188 ч/млн и 4739 ч/млн, соответственно, за 5 минут при мощности микроволнового излучения 1200 Вт и использовании азота в качестве газа-носителя.В этом исследовании мощность микроволн 1200 Вт оказала значительное влияние на большее образование газов. Через 2 мин с азотной плазмой было получено 2659 м.д. H 2 и 85 м.д. CH 4 . Это было существенным отличием от плазменной обработки газообразным аргоном, для которой концентрации CH 4 и H 2 составляли 7 частей на миллион и 1114 частей на миллион соответственно. Самые высокие концентрации с использованием аргоновой плазмы могут быть получены при 188 ppm CH 4 и 4739 ppm H 2 .

Рис. 5(a) и 5(b) показывают концентрации H 2 и CH 4 в конечном остатке с различными газами-носителями и настройками мощности микроволн. При обработке плазмой конечные концентрации H 2 составляли 3500–5000 частей на миллион. Кроме того, конечная концентрация CH 4 составляла менее 500 частей на миллион при обработке с использованием выбранных параметров (газообразный азот, 800 Вт и 1200 Вт). При использовании аргона в качестве газа-носителя конечные концентрации H 2 варьировались примерно от 700 ppm до почти 1200 ppm, в то время как результат для CH 4 составил менее 100 ppm при использовании выбранных параметров (800 Вт и 1200 Вт).Из этого анализа можно сделать вывод, что более высокая микроволновая мощность и газообразный азот играют важную роль в образовании газов из-за высокой тепловой энтальпии плазмы (Mountouris et al. , 2006; An’shakov et al. , 2007). Превращение углерода в газы при плазменном пиролизе происходит за счет реакции молекул (Maczka et al. , 2013). Во время плазменной обработки более высокая температура играет важную роль в разложении компонентов остатка до простых молекул (Dave and Joshi, 2010).В частности, в плазме происходит столкновение молекул и реактивных частиц, вызывающее расщепление сложных молекул до более простых. Кроме того, высокая ионизация атомов от энергичных электронов, сталкивающихся с материалом, быстро разлагала материал на газообразные продукты, высвобождающие радикалы, такие как H, O и N (Mackza et al. , 2013). Так, газы CH 4 и H 2 могут образовываться непосредственно в процессе плазменного пиролиза, для чего механизм, описанный на рис.7, где показано, что электроны сталкиваются с атомами из отходов PSF, после чего углерод превращается в газы. Конечные остатки после обработки отходов PSF бывают как твердыми, так и жидкими*9. Получали приблизительно 0,002 г твердых веществ. Однако количество жидкости было трудно измерить из-за ее ограниченного количества. На рис. S1 показаны детали конечных отходов PSF после обработки. Информация о балансе масс была показана на рис. S2. В этом исследовании входными объемами были 0,1 г, 0,2 г и 0,3 г отходов PSF соответственно.На выходе были газообразный водород и метан, а также остаток сажи. Дэйв и Джоши (2010) подтвердили, что при плазменной газификации выделяется 65% водорода. Мачка и др. . (2013) заявил, что обычная реакция газификации может быть связана со схемой:

полиэтилен ( CH 2 9 CH 2 ) + плазма + H 2 O → x ( CH 4 ) + Z ( CO ) + радикалы n ( CO ) + m ( H 2 )         (1)

Согласно Mountouris et al. (2005) обычная реакция газификации, известная как равновесная реакция, которую можно описать с помощью окончательного анализа (CH x O y ), следующим образом:

CH CH x O + W 2 O + MO 2 + 3.76 MN 2 → AH 2 + BCO + CCO 2 + DH 2 O + EC H 4 + fN 2 + gC           (2)

Маттокс (2010) заявил, что электроны быстро ускоряются под действием электрического поля от источника плазмы, где ионизирующие столкновения ответственны за потерю атомов из мишени, а электроны из плазмы бомбардируют площадь поверхности образца, тем самым преобразуя конечную остаток. Кроме того, в качестве побочных продуктов получают газы H и CH 4 .

Рис. 7. Механизм образования газа при обработке в микроволновом плазменном реакторе атмосферного давления.


Влияние различных количеств PSF на образование CH 4 и H 2

На рис. 8 показаны различные веса образцов, используемых для производства CH 4 и H 2 с использованием азота в качестве газа-носителя. самая высокая концентрация газа H 2 составила 19 657 частей на миллион, полученная из 0.Образец 2 г (таблица 6). Более поразительной была самая высокая концентрация CH 4 , составляющая 440 ppm, при таком же количестве отходов PSF (таблица 6). Самые низкие концентрации СН 4 и Н 2 составили 170 м.д. и 5642 м.д. соответственно, которые были получены с 0,1 г материала пробы. При использовании большего количества отходов PSF (0,3 г) следует использовать более длительную продолжительность пиролиза для получения лучшего результата. Более высокая микроволновая мощность улучшает химическую реакцию, происходящую во время плазменной обработки, что приводит к более высоким концентрациям H 2 из-за более высокой температуры (Dominguez et al., 2007 г.; Дэйв и Джоши, 2010 г.). В этом исследовании быстрый высокотемпературный плазменный пиролиз может быть получен при более высокой мощности микроволн. Дейв и Джоши (2010) заявили, что более высокая температура плазмы играет вспомогательную роль в превращении материала в более простые молекулы. В этом исследовании более низкие концентрации H 2 и CH 4 были достигнуты из-за более медленной реакции аргоновой плазменной струи при более низкой температуре, соответствующей мощности СВЧ.Образование H 2 может быть улучшено путем повышения температуры пиролиза, вызывает реакцию дегидрирования ароматических углеводородов и конденсатов, связанных с температурой пиролиза, дегидрированием и ароматическим углеводородом (Zhao et al. , 2012; Dominguez et al. , 2017). Более высокая микроволновая мощность для плазмы увеличивает температурную реакцию, что было связано с лучшими результатами для H 2 и CH 4 , полученными в этом исследовании. Таким образом, более высокие концентрации H 2 могут быть получены, когда микроволновая мощность поддерживается постоянной при более высокой мощности.В этом исследовании 5-минутная плазменная реакция повысила температуру с 600°C до 700°C.

Рис. 8 . Влияние массы образца на скорость образования газа CH 4 и H 2 .

Углерод и другие летучие вещества в отходах PSF преобразуются в CO, H 2 и C x H y посредством химических реакций (Ruj and Chang, 2012). Тан и др. (2003) указано, что смола может быть эффективно разложена на CO и H 2 в качестве конечных продуктов, что подтверждает значительное производство H 2 из-за более высокой скорости подачи в плазменной системе. Это открытие подтвердило, что отходы PSF приводят к хорошим результатам производства газа после 4 минут пиролиза. Углерод разлагается из-за процесса окисления, в результате которого образуются CH 4 и H 2 (Fabry et al. , 2013; Maczka et al. , 2013). Газы H 2 и CH 4 являются побочными продуктами диссоциации связей и эндотермических реакций, где экзотермическая реакция высвобождает энергию за счет тепла при разряде плазменной струи (Nema and Ganeshprad, 2002). Таким образом, эти газы могут быть получены в результате плазменного пиролиза.

В этом исследовании H 2 , основной продукт плазменного пиролиза, был описан как основной первичный газ, получаемый при плазменной обработке. Пиролиз газа играет важную роль в преобразовании твердых отходов в синтез-газ, а именно H 2 и CH 4 , которые потенциально могут заменить ископаемое топливо и стать альтернативными источниками энергии (Gomez et al. , 2009). ) и потенциально могут быть использованы в электроэнергетике (Maczka et al., 2013). H 2 и CH 4 могут быть получены плазменным пиролизом отходов PSF за счет конверсии углерода в микроволновом плазменном реакторе при атмосферном давлении. Пиролиз синтез-газа зависит от параметров плазменной обработки и количества отходов PSF. Эти результаты можно рассматривать как предварительную информацию для предоставления информации о преобразовании отходов PSF в CH 4 и H 2 .


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Используя микроволновый плазменный реактор при атмосферном давлении, а также аргон и азот в качестве газов-носителей, мы получили синтез-газ в экспериментальном масштабе путем преобразования углерода в CH 4 и H 2 во время обработки отходов PSF.Использование азота вместо аргона в качестве газа-носителя и увеличение мощности микроволн оказалось оптимальным методом, достигнув концентрации CH 4 и H 2 19 657 частей на миллион и 440 частей на миллион соответственно для 0,2 г PSF. Результаты SEM-EDX и XRD для конечного остатка подтвердили структурную трансформацию PSF и снижение содержания углерода. Будущие исследования должны быть сосредоточены на максимизации концентрации синтез-газа, которая частично зависит от количества отходов.Смешивание газа-носителя с H 2 O, увеличение продолжительности пиролиза и проведение анализа затрат также являются потенциальными шагами. Кроме того, исследование твердых частиц (ТЧ) и аэрозолей, выделяемых микроволновым плазменным реактором при атмосферном давлении, позволит нам контролировать выбросы загрязняющих веществ, связанные с этой технологией.


ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Это исследование было проведено при финансовой поддержке Министерства науки и технологий (MOST) Тайваня с номером гранта 107-2221-E-033-005.Мы благодарим Департамент экологической инженерии Христианского университета Чунг Юань, где было проведено исследование.


ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Авторы заявляют об отсутствии конкуренции финансовых интересов в данном исследовании. Факты и мнения в статьях являются исключительно первичными результатами авторов.

Полистирол — Учебный центр по производству

Международный учебный центр Source по производству

Полистирол

Полистирол (ПС) представляет собой синтетический полимер, полученный из мономера стирола.Эта сравнительно недорогая пластиковая смола может быть найдена в твердой или вспененной форме, и это один из наиболее широко используемых пластиков в мире, производство которого составляет миллиарды килограммов в год. Этот материал чаще всего подвергают экструзии, вакуумному формованию или литью под давлением при производстве продуктов для конечного рынка. Как и большинство пластиков, полистирол является универсальным материалом и используется для самых разных целей. Возможно, самой известной маркой и типом полистирола является пенополистирол, разработанный компанией Dow Chemical в 1941 году.

Полистирол

используется в производстве многих типов упаковок-раскладушек, футляров для компакт-дисков, одноразовых столовых приборов и столовой посуды, рамок, пробирок, чашек Петри и многих других подобных изделий, где требуется прочный недорогой пластик. Наиболее распространенными методами изготовления таких изделий из полистирола являются литье под давлением и вакуумное формование. В дополнение к указанным выше применениям полистирол, вероятно, наиболее известен широкой публике как форма защитной упаковки при транспортировке товаров.

Некоторые другие применения полистирола относятся к вспененной форме, и, поскольку полистирол является хорошим теплоизолятором, такие пенопласты часто используются в производстве строительных изоляционных материалов.

Чтобы узнать больше о текущих тенденциях цен на полистирол, обязательно ознакомьтесь с нашими отчетами о факторах затрат в Азии. Кроме того, подпишитесь на нашу рассылку, чтобы никогда больше не пропускать очередной отчет о факторах затрат или обновленную информацию Source International.


Какими бы ни были ваши потребности в производстве полистирола, Source International может помочь вам от начальной разработки продукта до первого производства, контроля качества в процессе и доставки .