Производство полипропилена. Свойства и применение

В медицинской практике уже давно ощущалась потребность в недорогих шприцах разового пользования . Такие шприцы очень удобны на случай дорожных аварий, стихийных бедствий и как обязательная принадлежность военных полевых аптечек. Во всех этих случаях они имеют преимущество по сравнению со стек­лянными шприцами, которые тяжелее и гораздо дороже их. Этим и продиктована необходимость замены стекла более легкими и дешевыми материалами, в частности пластмассами. Если учесть, что в данном случае первостепенное значение приобретают физио­логическая безвредность и возможность горячей стерилизации (или химической при комнатной температуре), то станет ясно, что для применения в этой области пригодны лишь немногие из со­временных синтетических материалов, среди которых полипропи­лен занимает достойное место. Следует заметить, что раньше для этих целей применяли полиэтилен и полистирол.

Пластмассовые шприцы вместе с лекарственным раствором и инъекционной иглой упаковывают в полипропиленовую или поли­этиленовую пленку. При горячей стерилизации полиэтиленовая пленка деформируется, поэтому ее стерилизуют окисью этилена или ионизирующим излучением.

Шприцы из полипропилена превосходны по качеству (которое не ухудшается при многократной стерилизации при температуре до 130° С), не бьются и доступны по цене, вследствие чего за ру­бежом предполагают заменить ими стеклянные шприцы, приме­няемые обычно медицинской практике. Немаловажно и то, что технология изготовления полипропиленовых шприцев проще, чем стеклянных.[3]

3. Характеристика района строительства

Липецкая область расположена в центре Европейской части России, на пересечении важнейших транспортных магистралей, связывающих столицу Российской Федерации с Северным Кавказом, а западные районы - с Поволжьем.

Транспортная инфраструктура.

757 км - протяженность железнодорожных путей общего пользования; превышает 7,8 тыс. км -  автомобильных дорог.

Область располагает развитой транспортной инфраструктурой. Территорию пересекают железнодорожные магистрали, связывающие Москву с промышленными центрами юга России - Воронежем, Ростовом, Северным Кавказом и Донбассом, с Поволжьем, а также с западными городами: Орлом, Брянском, Смоленском. Крупнейшие узловые станции - Елец и Грязи.

По насыщенности автомобильных дорог область входит в первую десятку регионов России. Современные автомобильные магистрали связали Липецк со всеми сопредельными областными центрами, а также с трассами федерального значения: Москва-Ростов, Москва-Волгоград.

Расположенный в окрестностях Липецка аэропорт способен принимать самолеты любого класса.

Связь

В Липецкой области имеются все современные системы связи, которые позволяют быстро и надежно связаться с любой точкой земли. Инфраструктура сети позволяет на территории всей области предоставлять как услуги традиционной телефонной связи, так и услуги доступа в Интернет, организацию корпоративных телекоммуникационных сетей. По ряду основных показателей состояния и развития сети электросвязи наша область занимает лидирующие места не только в Центральном Федеральном округе, но и по России.

Промышленный комплекс.

Производственный потенциал области  включает более 2 тысяч предприятий, в том числе около 200 крупных и средних, на долю которых приходится свыше 98% от общего объема производства. Наиболее развиты предприятия черной металлургии, машиностроения и металлообработки, электроэнергетики, пищевой, химической,  промышленности стройматериалов.

Кроме того в  области производятся универсально-пропашные трактора, гидравлическое и смазочное оборудование, гидроцилиндры, строительно-отделочные машины, нефтяные насосы, изделия из пластмасс, почвообрабатывающие машины, мельнично-элеваторное оборудование, ж/дорожные контейнеры, цепи противоскольжения и общего назначения, газовые отопительные котлы, силиконовая и электротехническая продукция, стройматериалы.

По объему промышленной продукции на душу населения область занимает 3 место в Российской Федерации и  1 место - в ЦФО.

Наиболее рационально строительство завода по производству полипропилена именно в этом районе. Хотя он и будет работать на привозном сырье, есть ряд преимуществ – развитая инфраструктура района, обеспеченность инжекторными сетями, транспортными связями, возможность привлечения трудовых ресурсов.

4. Характеристика сырьевых материалов

Для производства полипропилена требуется пропилен высокой степени чистоты. Содержание таких примесей, как ацетиленовые и сернистые соединения, кислород, окись и двуокись углерода, не должно превышать сотых и тысячных долей процента.

Удовлетворительным считается пропилен следующего состава (в объемн. ч. на 1 млн.):

Сера .................    10*

Вода .................    10

Пропадиен ..............    20

Кислород ...............    10

Окись углерода ...........    10

Карбонилсульфид ...........    10

Ацетилен  ...............     5

Этан + пропан ............  2000

Для определения отдельных компонентов применяют следующие методы аналитического контроля.

Сера. Общую серу определяют сжиганием навески в аппарате Wickbold с последующим переводом образовавшегося сернистого ангидрида в серный ангидрид и далее в серную кислоту. Послед­нюю оттитровывают хлористым барием в присутствии торина в ка­честве индикатора или же определяют, фотометрически по реакции с хлоранилатом бария .

Ацетилен. Метод определения основан на образовании раство­римых комплексных соединений ацетиленидов серебра в концент­рированных растворах серебряных солей—азотнокислой, хлорно-кислой, фтористой и кремнефтористоводородной .

Вода. Содержание влаги в пропилене определяют в основном двумя методами: титрованием реактивом Фишера и кулонометрическим методом . Первый способ довольно сложен, а его точ­ность относительно невысока. Правда, его можно усовершенство­вать, в таком случае точность анализа составит ±2 ч. на 1 млн. Кулонометрический метод экспериментально очень прост и вместе с тем очень точен. Он основан на электролизе влаги, уловленной из потока анализируемого газа или пара гигроскопической плен­кой, например фосфорной кислотой, между двумя платиновыми электродами.

Окись углерода. Используются хроматографические методы анализа (в качестве адсорбента применяют активированный уголь, а в качестве газа-носителя—водород) или инфракрасная спектро­скопия,

Пропадиен. Наиболее совершенным методом определения счи­тается хроматографический, причем в качестве насадки разде­лительной колонки можно использовать силикат магния, диэтил-формамид и другие вещества. Предельная концентрация пропадиена в пропилене определяется чувствительностью метода анализа.

Кислород. Наиболее известны три метода. Первый основан на взаимодействии кислорода с водородом на твердом катализаторе , причем за ходом реакции следят с помощью двух термопар, одна из которых расположена в протекающем газе, а вторая— в каталитическом пространстве. Они соединены по способу встреч­ного включения, так что замеряется разность температур. Точность анализа достигает 10 ч. на 1 млн., она зависит от активности катализатора в течение всего процесса.

Свойства

Пропилен СН2=СН—СН3 (молекулярный вес 42,081) при обычных условиях—бесцветный газ со слабым характерным за­пахом.

С воздухом пропилен образует взрывоопасные смеси, нижний предел взрываемости которых равен 2,0 , а верхний— 11,1 объемн.%.

В концентрации до 4000 ч. на 1 млн. пропилен физиологически безвреден. Оказывает слабонаркотическое действие, несколько бо­лее сильное, чем действие этилена. При концентрации 15 объемн.% пропилен вызывает потерю сознания спустя 30 мин, 24%—спустя 3 мин и 35—40% —через 20 сек .

                                                                                Таблица 1.

Для пропилена в качестве средства огнетушения применяют двуокись углерода.[3]

5. Выбор и обоснование технологии производства

В промышленности полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давле­нии 1—4 МПа (в зависимости от применяемого растворителя). Ре­акция идет при 70°С в присутствии каталитического комплекса АlR3 + ТiCl3. Максимальная активность катализатора при молярном отношении AlR3 : ТiСl3 > 3 : 2. Степень кристалличности полипропи­лена зависит от размера частиц катализатора. Активность наиболее часто применяемого каталитического комплекса А1(C2H5)3 + TiCl3 уменьшается в присутствии кислорода воздуха или следов влаги, поэтому полимеризацию производят в атмосфере азота, ис­пользуя тщательно осушенные растворитель и пропилен.

Представление о процессе полимеризации пропилена при низ­ком давлении дает схема. В аппаратах 1 и 2 приготовляют катализатор. Компоненты катализатора дозируются насо­сами 8 и 9 и попадают в заданном соотношении в полимериза­тор 3, куда одновременно поступает и мономер. Тепло полимериза­ции отводят за счет охлаждения стенок реактора или охлаждающим змеевиком. Образующаяся суспензия полимера самотеком посту­пает в сборник 4, в котором находится спирт (высший) для прекра­щения полимеризации и разложения катализатора. Затем произ­водят фильтрацию полимера и удаление остатков растворителя острым водяным паром. В силу малой плотности полипропилена он всплывает на поверхность воды. После отделения полипропилена от воды 5 и сушки он подвергается окончательной досушке в токе азота 6.

Известен метод производства изотактического полипропилена в присутствии окисно-хромовых катализаторов на алюмосиликате.

Большое внимание уделяют дальнейшему усовершенствованию процесса полимеризации. Так, в Англии был предложен метод по­лимеризации полипропилена в сжиженных низкокипящих углеводо­родах (в чистом пропилене, пропане или бутане). При этом упроща­ется очистка исходных углеводородов, отвод тепла полимеризации за счет теплоты испарения растворителя и появляется возможность высоких скоростей полимеризации.

Ведутся работы в направлении уменьшения количества цирку- лирующих растворителей в процессе полимеризации. С этой целью предлагается проводить полимеризацию газообразного полипропи­лена под действием комплексных катализаторов: треххлористого титана + триэтилалюминия, нанесенных на частицы порошкооб­разного полимера или при температурах выше температуры плав­ления полипропилена, когда образовавшийся полимер стекает с но­сителя катализатора. [4]

6. Определение режима работы предприятия и расчет производственной программы

Под режимом работы предприятия понимается количество рабочих смен и рабочих часов в году.

Режим работы определяется отраслевыми нормами технологического проектирования, разработанными в соответствии с характером производства и действующим трудовым законодательством. Основным критерием при определении режима работы предприятия является обеспечение наиболее полного использования основных фондов и рабочей силы.

При непрерывном режиме работы с остановками только для проведения капитального ремонта фонд времени работы предприятия рассчитывается по формуле:

Гф.пр. = (365 - n)·3·8, ч/год,

где 365 – число календарных дней в году;

n – число дней на капитальный ремонт (принимается равным 15-20       дней);

3 – количество рабочих смен;

8 – продолжительность рабочей смены в часах.

Различают фонд работы предприятия, в соответствии с которым рассчитывается выпуск продукции, потребность в сырьевых материалах и фонд времени работы технологического оборудования, который используется при расчете и выборе оборудования.

7. Расчет складов сырья и готовой продукции

Для обеспечения непрерывной работы цехов сырье подается из заводских складов.

Сырье поступает в производственные цеха с заводских сырьевых  складов. Запасы сырья на складах необходимы для бесперебойной работы предприятия в период между поставками. Чтобы обеспечить непрерывную ритмичную работу технологического оборудования, создаются промежуточные склады в виде бункеров, силосов, входящие в состав технологической линии. Соответствующие склады проектируются также и для хранения готовой продукции.

Склады проектируются на основании нормативных запасов, размеров грузопотоков и принятых условий организации работы поточных линий производства вяжущего. Выбор типа склада определяется технологическими

и технико-экономическими показателями на основании сравнения вариантов. При правильном выборе склада обеспечивается быстрая разгрузка прибывающего транспорта, бесперебойная подача в цех материала и наименьшая стоимость погрузочно-разгрузочных работ и транспортных операций. Склады в основном следует принимать в закрытом варианте, что обеспечивает стабильность качественных характеристик сырья и готовой продукции.

              Общий  запас материала складывается из текущего и страхового запаса. Текущий запас. Является переменной величиной, его объем изменяется в период между очередными поставками. Страховой запас предназначается для снабжения производства материалами в случае запоздания очередной поставки.