Синтетические смолы и пластические массы

Производство синтетических  смол и пластмасс

1.Определение отрасли. Отраслевой состав и производимая продукция.

Широкое распространение  пластмасс — одна из отличительных  черт нашего времени. Фактически все  натуральные волокна, смолы и  материалы уже имеют сейчас свои искусственные заменители. Создано  множество других веществ с такими свойствами, которые не встречаются  в природе. Как правило, пластмасса — это сложное органическое соединение, включающее в себя несколько компонентов. Важнейшим из них, задающим основные свойства материала, является искусственная  смола. Производство любой пластмассы начинается с приготовления этой смолы. Вообще, смолы занимают промежуточное  положение между твердыми и жидкими  веществами. С одной стороны, они  имеют многие качества твердых тел, но им также в большой степени  свойственна текучесть, то есть способность  легко менять свою форму. По своему внутреннему строению смолы также  занимают обособленное положение: у  них нет жесткой кристаллической  решетки, как у большинства твердых  тел; они не имеют определенной точки  плавления и при нагревании постепенно размягчаются, превращаясь в вязкую жидкость. Подобно каучуку, к которому они очень близки по своим свойствам, смолы относятся к полимерам, то есть их молекулы состоят из огромного  числа одинаковых (часто очень  простых по своему строению) звеньев.

Искусственные (синтетические) смолы могут быть получены как  результат химической реакции двух типов: реакции конденсации и  реакции полимеризации. Во время  реакции конденсации при взаимодействии двух или более веществ образуется новое вещество и при этом еще выделяются побочные продукты (вода, аммиак и другие).

Смола связывает, или, как  иногда говорят, цементирует, все составные  части пластмассы, придает ей пластичность и другие ценные качества — твердость, водостойкость, механические и электроизоляционные  свойства. Помимо смолы во многих типах  пластмасс важное место (50-70% массы) занимают так называемые наполнители, которые могут быть как органическими, так и минеральными веществами. Среди  органических наполнителей наиболее важным считается целлюлоза (применяемая  в виде бумаги, ткани или линтера  — хлопковых отчесов; их пропитывают раствором смолы, затем сушат и прессуют). К неорганическим наполнителям относятся слюда, шифер, тальк, асбест, стеклянная ткань и графит. Как правило, наполнители значительно дешевле смолы, а введение их при правильном подборе — почти не ухудшает свойств пластмасс. Иногда введение удачно подобранного наполнителя даже улучшает качество пластмассы. Его можно улучшить также с помощью специальных добавок и пластификаторов. Первые, взятые даже в небольшом количестве, придают пластмассам новые свойства (например, добавка металла делает из диэлектрика проводящую пластмассу). А пластификаторы, образуя со смолой раствор, смягчают ее и сообщают ей дополнительную пластичность.

Применение пластмасс.

Производство синтетических  смол и пластических масс обладает наиболее крупными масштабами производства среди всех отраслей промышленности полимерных материалов. Это обусловлено  широким применением пластических масс в качестве эффективного конструкционного материала, а также для изготовления предметов потребеления. В составе готовой продукции выделяются разнообразные изделия из пластических масс, полимерные пленки, трубы и детали трубопроводов из термопластов.

Около двух третей всего  мирового производства пластмасс составляют массовые продукты: полиэтилен, поливинилхлорид  и полистирол. Основные области их применения – это строительство, упаковка, машиностроение, электротехника, транспорт. Все большее значение приобретают пластмассы в строительстве трубопроводов, поскольку в этом случае не возникает проблем коррозии. Усиленные стекловолокном трубопроводы пригодны для доставки газов под давлением 15 бар и для транспортировки химических веществ, способных вызвать коррозию. Пластмассы широко используются в спортивной индустрии, например их применяют в таком виде спорта, как прыжки с шестом: из пластмасс изготавливают сами шесты, а также маты, которые предохраняют спортсменов от травм при падении. Для этих целей применяют поливинилхлорид, полиэфиры, полибутилен, полиэтилен и полипропилен. Причиной их широкого распространения служат главным образом относительно низкая цена и легкость переработки и лишь во вторую очередь свойства, которые во многом уступают свойствам более дорогих специальных веществ. В оставшейся трети преобладают полиэфирные смолы, полиуретаны, поливинилацетат, аминопласты, фенопласты, полиакрилаты и полиметакрилаты. Так называемые специальные пластмассы, например, полиформальдегид, поликарбонаты, фторполимеры, силиконы, полиамиды и эпоксидные смолы, все вместе составляют около 2%.

2. Технико-экономические  особенности функционирования отрасли.

— предприятия, производящие различные термореактивные и  термопластичные полимерные материалы (полуфабрикаты), и заводы, перерабатывающие их в разнообразные изделия промышленного  и бытового назначения. На заводах  синтетических смол и пластмасс  вырабатываются многочисленные виды синтетических  смол (феноло-формальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные, полиамидные, ионообменные, кремнийорганические), а также полиэтилен, полистирол, поливинил ацетат и др. материалы, поступающие затем на предприятия по переработке пластмасс. Здесь же получают и продукты, являющиеся сырьем для указанных смол и пластмасс (винилацетат, винилпропионат, стирол, себациновая кислота, формалин и др.). Переработка пластмасс в изделия осуществляется методами прессования, литья под давлением, экструзии, вакуумформования, выдувания (для термопластичных материалов) и прессования (для термореактивных). Для большинства производств пластмасс-полуфабрикатов с целью создания нормальных условий эксплуатации предусматривается устройство местных укрытий аппаратуры, выделяющей токсические вещества, с отсосом загрязненного воздуха, к-рый перед выбросом в атмосферу подвергается очистке и рассеивается в атмосфере при скорости выхода из трубы 12—14 м/сек. Во вредных цехах заводов пластмасс кратность воздухообмена обычно принимается 8—12, кроме того, в производствах категории «А» (по СН 245—63) предусматривается аварийная вентиляция. Отопление — воздушное. В цехах переработки пластмасс кратность воздухообмена 3—5, отопление — воздушное или от нагревательных приборов.

Сточные воды заводов пластмасс  обычно содержат стирол, фенол, формальдегид, бензол, метанол, кислоты, щелочи и др. вещества, к-рые удаляются сначала на заводских очистных установках и затем — на биологич. очистных сооружениях. После очистки сброс сточных вод в водоемы допускается только ниже населенных пунктов, при установленной нормами допустимой концентрации вредных примесей. В пром-сть пластмасс входят произ-ва с резко отличающимися друг от друга технологич. процессами, но почти все они пожаро- и взрывоопасны.

Технологич. процессы компонуются по горизонтальной пли вертикальной схеме, вследствие чего строит, решения цехов отличаются большим многообразием.

Производство винплацетата и его производных осуществляется на базе исходного сырья — ацетилена (газа) и уксусной кислоты (в виде паров). Из-за высокой взрывоопасности ацетилена это произ-во сосредоточено в осн. в наружных установках, полностью автоматизировано и управление пм вынесено в операторную КИПа, расположенную в бытовом корпусе.

Пластические массы различаются  по эксплуатационным свойствам, природе  наполнителя (например, стеклопластики), способу его расположения в материале (например, слоистые пластики),а также по типу полимера (например, аминопласты).

3. Значение отрасли в  экономике страны.

В настоящее время пластмассы получили широчайшей распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в  некоторых случаях уникальны, пластмассы используются практически во всех отраслях народного хозяйства. Пожалуй, единственная область, где использование пластмасс пока ограничено – это техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут и сюда: уже получены пластмассы, выдерживающие температуры 2000–2500°C. Развитие химических технологий, помогающих создавать вещества с заданными свойствами, позволяет сказать, что пластмассы один из важнейших материалов будущего.

4. Исторические особенности  развития отрасли.

Эта отрасль возникла в  начале 20-х годов в Центральном районе: Москва, Владимир, Орехово-Зуево, Новомосковск (Тульская область) и постепенно распространилась на другие районы, районы, обеспеченные сырьевыми ресурсами: Санкт-Петербург, Дзержинск, Казань, Кемерово, Новокуйбышевск, Нижний Тагил, Новосибирск, Волгоград, Салават, Тюмень, Екатеринбург, Уфа. В 1915 был построен первый завод синтетических смол и пластмасс "Карболит" (Орехово-Зуево).

5. Характеристика сырьевой  базы. Производство пластмасс – из синтетических смол, из угля, попутных нефтяных газов, углеводородов нефтепереработки, частично из древесного сырья.

Начальные стадии технологического процесса приурочены к источникам сырья. Дальнейшая переработка смол с последующим  получением пластмасс ориентируется  на потребителя..

6. Особенности и ведущие  факторы размещения предприятий  отрасли.

Заводы синтетических  смол и пластмасс располагаются, как правило, в непосредственной близости от предприятий по переработке  природных газов, нефтеперерабатывающих  и газобензиновых заводов (см. Топливной  промышленности предприятия). В отличие  от большинства действующих предприятий, состоящих из различных, обычно не связанных  друг с другом цехов, вновь создаваемые  заводы представляют собой комплексы  объединенных между собой производств. Заводы переработки пластмасс размещаются  обычно в р-нах потребления. Пластические массы производятся на нефтехимических комбинатах, азотно-туковых и хлорных заводах, т.е. на основе комбинирования с выпуском другой химической продукции. Функционируют также специализированные предприятия, дающие многотоннажные и массовые изделия. Наряду с этим изделия из пластических масс выпускаются отдельными цехами непосредственно на предприятиях других отраслей промышленности, главным образом машиностроения, которые являются их потребителями. Созданы производства синтетических смол и пластмасс в районах нефтепереработки добычи нефти и по трас­сам нефтегазотрубопроводов: Поволжском (Новокуйбышевск, Волго­град, Волжский, Казань), Уральском (Уфа, Салават, Свердловск, Ни­жний Тагил), Центральном (Москва, Рязань, Ярославль), Северо-Кав­казском (Буденновск), Северо-Западном (Санкт-Петербург), Западно-Сибирском (Тюмень, Новосибирск, Омск), Волго-Вятском (Дзержинск) районах. Производство синтетических смол и пластических масс сосредоточено в европейской части, на которую приходится не менее 4/5 всей продукции.

В перспективе производство синтетических смол и пластмасс  це­лесообразнее размещать в восточных районах (Западной и Восточной Сибири) на базе заводов по переработке западносибирской нефти в Омске, Томске, Тобольске, Ачинске, Ангарске, где существует благопри­ятное сочетание сырья, водных ресурсов и дешевой электроэнергии, вырабатываемой на гидроэлектростанциях Восточной Сибири (Брат­ской, Усть-Илимскои, Красноярской, Саяно-Шушенской).

Возрастает роль восточных  районов страны, особенно в связи  с созданием Томского химического  завода.