Полиэтилен высокого и низкого давления производство. Пэнд — полиэтилен низкого давления: свойства, особенности производства и получения материала. Продажа ПНД по лучшим ценам от надежного поставщика

Первый опыт полимеризации этилена в конце XIX века получил выходец из России – учёный Густавсон , проведя этот процесс с катализатором AlBr3. На протяжении долгих лет полиэтилен производился в небольших объемах, но в 1938 году процесс промышленного производства освоили англичане. В то время метод полимеризации был ещё не совершенен.

1952 год совершил прорыв в процессе промышленного производства . Немецкий химик Циглер изобрёл эффективный вариант полимеризации этилена под действием металл-органических катализаторов. Впрочем, настоящая технология производства полиэтилена основана именно на данном методе.

Сырье

Исходным материалом для получения является этен – простейший представитель ряда алкенов. Простота данного способа производства сильно зависит от наличия этилового спирта, который используется как сырьё. Современные промышленные линии для получения полимера разрабатывают с учётом их работы на нефтяных и попутных газах – легкодоступных фракций нефти.

Такие газы выделяются при пиролизе или крекинге нефтепродуктов при очень высоких температурах и содержат в себе примеси H2, CH4, C2H6 и другие газы. Попутный газ в свою очередь содержит такие компоненты как газы-парафины, поэтому при подвергании их термической обработке с высоким выходом получают этилен.

Технология производства полиэтилена высокого давления

Процесс получения ПЭ идёт по радикальному механизму. При проведении применяют разного рода инициаторы для снижения активационного порога молекулы. В качестве примера таковых можно привести перекись водорода, органические перекиси, О2, нитрилы. Радикальный механизм, в общем, не имеет отличий от обычной полимеризации:

• 1 стадия – инициирование;
• 2 стадия – увеличение цепи;
• 3 стадия – обрыв цепи.

Цепь инициируется посредством выделения свободных радикалов при термической обработке их источника. Этен реагирует с выделившимся радикалом, наделяется определённой Еакт, увеличивая тем самым число молекул мономера вокруг себя. В дальнейшем наблюдается нарастание цепи.

Технология процесса

Существует два варианта процесса полимеризации – либо полиэтилен образуется в массе, либо в суспензии. Первый получил и представляет собой совокупность процессов.

Газ этилен, являющийся смесью, а не чистым веществом, вначале проходит путь фильтрации через тканевый фильтр, задерживающий механические примеси. Далее к очищенному этену подводят инициатор в баллоне, объём которого рассчитывается исходя из условий процесса. Поправка делается на наибольший выход полимера.

После, смесь транспортируют, фильтруют и подвергают сжатию в две стадии. На выходе из реактора получают практически чистый полиэтилен с примесью этилена, от которого избавляются дросселированием смеси в приёмнике под низким давлением.

Технология производства полиэтилена низкого давления

Источниками сырья для получения данного вида полиэтилена служат чистый, без примесей этилен и катализатор – триэтилат алюминия и тетрахлорид Ti. Заменой Al(C2H5)3 может послужить как хлорид диэтилалюминия, так и дихлорид этилата алюминия. Катализатор получается в 2 стадии.

Технология процесса

Для данного процесса получения ПЭ низкого давления характерна как периодичность, так и непрерывность. От выбора технологии зависит и схема процесса, каждая их которых различна по конструкции оборудования, объёму реакторов, методу очистки полиэтилена от примесей и др.

Самая распространённая схема получения полимера включает три непрерывных стадии: полимеризация сырья, очистка продукта от остатков катализатора и его высушивание. Аппараты для катализаторной подачи выделяют в мерники пятипроцентный раствор смешанного катализатора, после чего он поступает в бак, в котором смешивается с органическим растворителем до необходимой концентрации в 0.2%. Из бака готовая смесь катализатора отводится в реактор, где поддерживается при необходимом давлении.

Этилен подводится в реактор снизу, где впоследствии перемешиваясь с катализатором, образует рабочую смесь. Для производства полиэтилена при пониженном давлении характерно загрязнение продукта остатками катализаторной смеси, которые изменяют его окраску на коричневую. Очистка основного продукта производится нагреванием смеси, в результате чего происходит разрушение катализатора, дальнейшее отделение примесей и их прямая фильтрация от полиэтилена.

Увлажнённый продукт поступает на сушку в сушильные камеры бункера, где полностью очищается на кипящем слое азота (T = 373 K). Сухой порошок высыпается из бункера на пневмолинию, где отправляется на гранулирование. На эту же линию отправляется пыль с частицами полиэтилена, оставшаяся после очистки азота.

В этой статье:

Полиэтиленовые пакеты используются повсеместно: в супермаркетах и магазинах, для стандартной и подарочной упаковки, для хранения продуктов и выноса мусора.

Все сферы применения полиэтиленовых пакетов и не перечислить. Прошли уже те времена, когда наши соотечественники предпочитали пользоваться тряпичными сумками, а полиэтиленовые кульки бережно складывались и хранились. Сегодня полиэтиленовый пакет выполняет свое основное предназначение – быть одноразовым средством для упаковки и комфортной транспортировки продукции. А это значит, что спрос на них будет стабилен и к спаду не предрасположен.

Помимо очевидных функций, пакеты стали средством эффективной мобильной рекламы – ведь практически у каждой крупной компании, бутика или супермаркета имеется фирменный пакет с логотипом предприятия, перечнем услуг и контактными данными, которые раздаются в подарок. И клиенту приятно, и рекламы много не бывает.

Анализ спроса на продукцию (полиэтиленовые пакеты) и рынка сбыта

По данным статистики, на рынке отечественного производства хватает незаполненных ниш, ведь 20% полиэтиленовой продукции продолжает поступать от зарубежных производителей. При этом, главные конкуренты отечественных предпринимателей – кульки турецкого и китайского производства, отличающиеся крайне низкой ценой и соответствующим качеством. Рвущиеся ручки, не до конца пропаянные швы, вываливающиеся днища – лишь малый перечень «прелестей» от покупки подобной продукции. Но для нашего потребителя цена всегда была решающим фактором, поэтому подобная конкуренция имеет место быть, особенно в приграничных регионах.

Впрочем, это касается только прямых оптовых продаж готовой продукции. Гораздо выгоднее работать под заказ, заключая договора о поставках упаковочного материала и готовых пакетов для различных торговых, производственных, строительных и сельскохозяйственных предприятий. Здесь срабатывает правило «имиджа фирмы»: ни одна уважающая себя компания не предложит покупателю товар в низкокачественной упаковке.

Полиэтиленовая продукция востребована в любом регионе. Более того, даже если в вашем городе уже работает крупный завод, средний и мелкий бизнес свободно найдет свою нишу, изучив предложения конкурентов. Видов полиэтиленовых пакетов существует масса: пакеты «банан», «майка», пакеты для мусора, подарочные пакеты, рекламные упаковки с логотипом, однослойные, многослойные, различных размеров, цветов и форм. Задача предпринимателя – отыскать продукцию с наиболее высоким спросом, либо занять нишу, неохваченную другими производителями.

Выбор стратегии и юридическое оформление бизнеса

Открывая производство пакетов полиэтиленовых, можно пойти двумя путями:

• производство полного цикла (от изготовления пленки до выпуска пакетов любых конфигураций);
• частичное производство (от закупки готовой пленки, нанесением изображений, нарезки на формы с последующей спайкой).

Рассмотрим полный цикл, как более перспективный вид бизнеса. Хотя капитальных вложений такое предприятие потребует больше, возможности сбыта, разноплановость производимой продукции и, соответственно, прибыльность будет значительно выше. Кроме того, такое предприятие может стать тем самым поставщиком готовой пленки для производств неполного цикла.

Возможности применения готовой пленки:

• универсальный упаковочный материал,
• строительная гидроизоляция,
• материал для теплиц, парников и других потребностей аграрного сектора,
• защита от загрязнений при строительстве или ремонтных работах.

Оптимальная организационная форма для производства изделий из полиэтилена – юридическое лицо на упрощенной системе налогообложения.

При регистрации предприятия необходимо указать следующие коды ОКВЭД:

• 25.2 — Производство пластмассовых изделий
• 25.22 — Производство пластмассовых изделий для упаковывания
• 51.47 — Оптовая торговля прочими непродовольственными потребительскими товарами.

Для запуска цеха потребуется сертификат на производство, разрешения, полученные в местной администрации, санитарно-эпидемиологической и экологической службе, энерго надзоре, пожарной охране. Производство пленки для полиэтиленовых пакетов должно пройти соответствие по ГОСТу 10354-82 (сертификация пищевой пленки обязательна к подтверждению каждые 3 месяца) . Но для того, чтобы получить такой сертификат, следует произвести запуск технологической линии (разумеется, после получения всех разрешений на производство), и полученные образцы предоставить для экспертного заключения.

Помещение для производства полиэтиленовых пакетов

Изготовление полиэтиленовой пленки относится к экологически вредному производству, поэтому к выбору помещения есть ряд определенных требований:

• производственный цех или мини-завод должен располагаться в промышленной или загородной нежилой зоне;
• наличие приточной и вытяжной вентиляции, отопления и контроля влажности в помещении цеха и на складе;
• трехфазное электроподключение, заземление элементов питания;- высота потолков не менее 8 м (высота экструзионной машины ~6 м), внутренняя отделка стен, пола, потолка – из негорючих материалов;
• размещение производственного оборудования в помещении цеха должно соответствовать ГОСТ 12.3.002-74;
• наличие противопожарной системы, возможность безопасной эвакуации при пожаре;
• организация рабочих мест должна соответствовать требованиям ГОСТов 12.2.061-81 и 12.3.002-74, а также эргономическим характеристикам по ГОСТам 12.2.033-78, 12.2.032-78.

Для размещения комплекса производственного оборудования понадобится помещение в 300 квадратов, которое будет разделено на три части: производственный цех (180 м 2), склад сырья и готовой продукции (80 м 2), офис и выставочный зал (40 м).

Оборудование для производства полиэтиленовых пакетов

Для изготовления полиэтиленовой пленки с последующим формированием пакетов, планируется приобрести производственную линию, состоящую из следующего оборудования:

1) Экструдер – преобразователь гранул сырья в пленку (шириной 300-550 мм, толщиной – 0,009 — 0,10 мм), методом раздува снизу-вверх. Производительность – 40 кг./час;

2) Флексопечатная машина – для печати рисунков, логотипов и прочих изображений;

3) Станок для изготовления пластиковых зажимов для упаковки ;

4) Пакетоделательная многофункциональная машина , со встроенным вырубным прессом, оснащенная сервоприводом, фотосенсором, конвейером, термоиглами, и позволяющая производить пакеты различных модификаций, в т.ч. «майка», «банан», пакеты с двойным донным швом, мешки для мусора, упаковку для продуктов с пластиковым зажимом и т.д.

Стоимость технологической линии с доставкой, настройкой, обучением персонала и сигнальным запуском – 3 840 000 руб.

Помимо станков, планируется приобретение офисного, выставочного и складского оборудования (стеллажей, ящиков, коробов, столов, стендов) для размещения сырья, готовой продукции и оборудования рабочих мест для персонала. Стоимость дополнительного оборудования для цеха – 60 000 руб.

Сырье для производства пакетов из полиэтилена

Полиэтиленовую пленку изготовляют из полимерных гранул первого сорта или вторичной переработки.

Используется два вида сырья:

• ПНД (полиэтилен низкого давления, ГОСТ 16338-85), для контакта с сыпучими и сухими продуктами;
• ПВД (полиэтилен высокого давления, ГОСТ 16337-77), предназначен для упаковки пищевых продуктов).

Самым дешевым сырьем, признан южнокорейский гранулят (~ $ 380 за тонну), но существует масса других видов отечественного или заграничного производства, с ценовым диапазоном от 420 $ до 750 $ за тонну. Чтобы произвести цветную пленку, к исходному сырью добавляют специальные красители ($ 15-50 за 1 кг).

При производстве мешков для мусора или других видов пленки непищевого предназначения можно использовать и вторичный гранулят, которой гораздо дешевле, потому что изготовлен из отходов полиэтилена, но и качество такого сырья соответственно невысокое.

Технология производства полиэтиленовых пакетов

1. Гранулы полимера загружаются в бункер экструдера , откуда их забирает питающий шнек. Здесь поддерживается температура от 180 0 C до 240 0 C и по мере продвижения гранулы разогреваются, переплавляясь в однородную массу. В результате экструзии, образуется полиэтиленовая пленка в форме трубы (рукава). Один экструдер позволяет изготовить пленку различной толщины и ширины путем специальной настройки.

2. Полиэтиленовая «труба» постепенно охлаждается, затем раскатывается валиками.

3. Рукав разрезают автоматическим ножом так, чтобы получились две одинаковые полосы нужной ширины.

4. Намотчик сматывает пленку в рулоны (обрезки упаковываются отдельно, для вторичной переработки). Когда ширина рулона достигает установленного размера, рулон отодвигается с помощью оператора и начинает наматываться следующий. И так до конца произведенной пленки.

5. Нанесение рисунка. Краска разводится спиртом и постоянно перемешивается, чтобы не потерять вязкость.

6. С помощью дозатора краситель поступает к специальным красящим валикам, которые и производят печать рисунка. После нанесения печати, пленку снова сматывают в рулоны.

7. Готовый рулон поступает в пакетоделательную машину, где формируется шаблон будущих пакетов, выделяется донная складка.

8. Клеймовочный пресс проделывает отверстия для ручек (вырезает «майку», отрезает верхнюю часть для прикрепления пластиковой застежки – все зависит от шаблона).

9. Сварочная поверхность соединяет края, запаивая нагреванием до 180 0 С. Готовые пакеты формируются в пачки по 100 штук.

10. Контроль качества. Проверка спайки швов и креплений застежек.

Бизнес план производства полиэтиленовых пакетов

Себестоимость изготовления полиэтиленовых пакетов рассчитывается под каждый заказ индивидуально, поскольку помимо цены на используемый гранулят, зависит от ряда дополнительных факторов:

• размер, форма, дизайн пакета,
• плотность пленки,
• наличие укрепленной ручки и донной складки,
• цветная печать (количество задействованных оттенков, площадь рисунка, наличие сложных совмещений, односторонняя, двухсторонняя печать и т.д.).

Возьмем для расчета окупаемости бизнес-проекта изготовление белых непрозрачных пакетов с вырубной ручкой, шириной 40 см, высотой 60 см и толщиной боковой складки 16 мкм.

Себестоимость такого пакета, изготовленного из гранул ПНД – 0,13 коп, а оптовая продажная цена – 0,70 коп. Учитывая, что производственные мощности позволяют изготовлять около 70 штук/минуту, то при односменной работе и 22 рабочим дням, прибыль составит: 60 мин * 8 ч * 22 руб./день * 70 штук (0,70 — 0,13 рублей) = 421 344 руб/месяц.

Расходная часть:

• аренда производственного цеха (300 м 2 *150 руб./м 2) = 45 000 руб./месяц,
• электроэнергия – 8 000 руб./месяц,
• отопление (за 6 месяцев отопительного сезона, разбитого равными частями на все месяцы года),
• вода и другие коммунальные услуги – 12 000 руб./месяц,
• заработная плата персонала (6 человек: директор, бухгалтер, технолог, 3 рабочих) – 128 000 руб./месяц.,
• налог на прибыль (15% от прибыли за вычетом расходов) – 34 252 руб./месяц.

Итого расходов: 227 252 руб./месяц.

Чистая прибыль: 421 344 – 227 252 = 194 092 руб./месяц.

Расчет рентабельности:

Начальные инвестиции (3 930 000 руб.):

• покупка оборудования — 3 840 000 руб.,
• дополнительное оборудование – 60 000 руб.,
• затраты на документальное оформление производства (открытие юридической фирмы, получение необходимых разрешений и сертифицирование продукции) – 30 000 руб.

При расчетной прибыли в 194 092 руб/месяц первоначальные инвестиции окупятся через 1 год и 9 месяцев.

Следует учитывать, что в основе расчетов был один из самых простых вариантов готовой продукции, а ведь все зависит от спроса и возможностей сбыта в вашем регионе. К примеру, продажная цена цветных пакетов таких же параметров будет выше на 15 %, с одним центральным одноцветным изображением — на 34% (при увеличении себестоимости на 5 и 10 % соответственно). Кроме того, предприятие может принимать заказы на изготовление пакетов ПВД или ПНД по индивидуальным макетам, а прибыльность таких проектов значительно выше.

Промышленные трубчатые реакторы-полимеризаторы представляют собой последовательно соединённые теплообменники типа "труба в трубе". Трубки реактора имеют переменный диаметр (50 – 70 мм). Отдельные звенья "трубчатки" соединяют массивными полыми плитами-калачами. Трубы и калачи снабжены рубашками, последовательно соединёнными между собой. В качестве теплоносителя для подогрева этилена и отвода избыточного тепла применяют перегретую воду с температурой 190 – 230 0 С, которая поступает в рубашку трубчатого реактора противотоком к этилену и к потоку реакционной массы. Применение высоких температур необходимо для предотвращения образования плёнки полимера на стенках труб. Для поддержания постоянного температурного режима в реакторе и обеспечения эффективного теплосъёма производится дополнительный ввод этилена и инициатора в различные зоны по длине реактора. Многозонный реактор более производителен, чем однозонный. Однозонный реактор при максимальной температуре реакции (300 0 С) обеспечивае 15 – 17 % превращения этилена за один проход. Двухзонный реактор достигает при этой же температуре 21 – 24 % превращения. В трёхзонном реакторе степень превращения увеличивается до 26 – 30 %. Производительность четырёхзонного аппарата по сравнению с трёхзонным увеличивается незначительно.

Для получения постоянных показателей свойств полиэтилена необходимо поддерживать температуру в реакторе по зонам на одном уровне.

Производительность реактора зависит от его размеров, поэтому в настоящее время применяются с различной длиной труб и диаметром. Для реакторов большой мощности длина труб достигает 1000 м и более.

Технологический процесс производства полиэтилена высокого давления в трубчатом реакторе состоит из следующих стадий:

· смешение свежего этилена с возвратным газом и кислородом,

· двухкаскадное сжатия газа,

· полимеризация этилена в конденсированной фазе (плотность этилена 400 – 500 кг/м 3),

· разделение полиэтилена высокого давления и непрореагировавшего этилена, поступающего в рецикл,

· грануляция полиэтилена.

Для окрашивания, стабилизации и наполнения в полиэтилен высокого давления вводят соответствующие добавки, после чего его расплавляют и гранулируют.

На рис.1. представлена принципиальная схема получения полиэтилена высокого давления в трубчатом реакторе непрерывным способом.

Из цеха газоразделения свежий этилен под давлением 0,8 - 1,1 МПа поступает в коллектор 1 и затем в смеситель 2 , в котором с возвратным этиленом никого давления. Далее в поток вводят кислород и смесь поступает в трёхступенчатый компрессор первого каскада 3 , где сжимается до 25 МПа. После каждой ступени сжатия этилен охлаждается в холодильниках, отделяется от смазки в сепараторах, а затем поступает в смеситель 4 , в котором смешивается с возвратным этиленом высокого давления из отделителя 7 . Затем смесь направляется в двухступенчатый компрессор 5 второго каскада, где сжимается до 245 МПа. После первой ступени сжатия этилен охлаждается в холодильнике, очищается от смазки в сепараторах, а после второй ступени при температуре около 70 0 С без охлаждения по трём вводам поступает в трубчатый реактор 6 на полимеризацию.

ПЭНД имеет общее назначение и характеризуется линейной структурой с незначительными ответвлениями от основной цепи.

Отсутствие объёмных ограничений позволяет выработать материал с повышенной кристалличностью, которая может достигать 80%.

Благодаря этому достигаются высокие эксплуатационные свойства данного полимера.