Происхождение полиэтиленового пакета

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Происхождение полиэтиленового пакета

2012 г

Мне стало интересно из чего и как делают полиэтиленовые пакеты, как их лучше утилизировать и почему их нельзя просто так выбрасывать на улицу.

1. НЕФТЬ

а) физические свойства нефти:

Нефть - маслянистая жидкость от светло-бурого до чёрного цвета с характерным запахом. Иногда встречаются образцы изумрудно-зелёного цвета. Она намного легче воды и практически в ней не растворяется. Нефть - это смесь различных углеводородов и у неё нет определенной температуры кипения. Температура кристаллизации нефти от-60 до +30 ⁰С. Если плотность нефти ниже 0,83, то её называют лёгкой, 0,831 - 0,860 нефть называют средней, а выше 0,860 - тяжёлой.

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами.

б) гипотезы происхождения нефти:

Существует две основных гипотезы происхождения нефти. Одна из них - самая распространённая - гипотеза органического происхождения нефти.

Согласно этой гипотезе нефть образовалась из останков морских животных и растений, которые скапливались миллионы лет, и под давлением покрывших их пород, а также под воздействием тепла превращались в

углеводороды. Согласно другой гипотезе - неорганического происхождения - нефть образовалась в результате взаимодействия воды с соединениями углерода с металлами (карбидами), находящимися в ядре Земли. Существуют и другие гипотезы, согласно которым нефть образуется и в наши дни.

в) исторические сведения о нефти:

Нефть известна человечеству с древнейших времён. Раскопками на берегу Евфрата установлено существование нефтяного промысла за 6000--4000 лет до н.э. В то время её применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы -- в строительном и дорожном деле. Нефть известна была и Древнему Египту, где она использовалась для бальзамирования умерших. Плутарх и Диоскорид упоминают о нефти, как о топливе, применявшемся в Древней Греции. Около 2000 лет назад было известно о её залежах в Сураханах около Баку (Азербайджан). К 16 веку относится сообщение о «горючей воде -- густе», привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове. Несмотря на то, что, начиная с 18 века, предпринимались отдельные попытки очищать нефть, всё же она использовалась почти до 2-й половины 19 века в основном в натуральном виде. На нефть было обращено большое внимание только после того, как было доказано в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823), а в Америке химиком Б. Силлиманом (1855), что из неё можно выделить керосин -- осветительное масло, подобное фотогену, получившему уже широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев. Этому способствовал возникший в середине 19 в. способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев. Первая в мире добыча нефти из буровой скважины состоялась в 1848 году на Биби-Эйбатском месторождении вблизи Баку.

г) переработка нефти

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается. Это источник ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды -- метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10--20 атомов углерода в молекуле).

Сырая нефть непосредственно почти не применяется. Для получения из неё сырья для химической промышленности, её подвергают переработке.

д) очистка нефти

Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 году, в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. В Санкт-Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами, а в малых городах -- лучинами.

Но уже тогда во многих церквях горели неугасаемые лампады. В них наливалось гарное масло, которое было ничем иным, как смесью очищенной нефти с растительным маслом. Купец Набатов был единственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей. В конце XVIII столетия была изобретена лампа. С появлением ламп возрос спрос на керосин.

Очистка нефти -- удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел. Химическая очистка производится путем воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-96 % серной кислотой или олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта.

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение.

Вначале из неё удаляют растворённые газообразные углеводороды (преимущественно метан). В состав этих газообразных углеводородов входит этан, который потом превращают в этилен и полиэтилен.

Можно представить уравнения этих реакций в следующем виде.

CH₃ -CH₃ CH₂=CH₂

n CH₂=CH₂ (-CH₂=CH₂-) n

2.ПОЛИЭТИЛЕН

а) физические свойства полиэтилена

Полиэтилен значительно легче воды, его плотность примерно 0,92г\см³

Он эластичен, в тонком слое бесцветный, прозрачный, жирный на ощупь. Если кусок полиэтилена нагреть, то при температуре 110 ⁰С он становится мягким и легко меняет форму. При затвердевании приданная ему форма сохраняется.

б) получение полиэтилена

В промышленности полиэтилен получают полимеризацией этилена при высоком и низком давлениях.

Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) получается полимеризацией этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством.

Полиэтилен высокого давления выпускают без добавок - базовые марки, или в виде композиций на их основе со стабилизаторами и другим и добавками в окрашенном и неокрашенном виде.

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности), получают методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе на комплексных металлоорганических катализаторах на носителе или полимеризацией этилена в растворе в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO₃ на силикагеле.

Полиэтилен, получаемый суспензионным методом (суспензионный полиэтилен), выпускают без добавок (базовые марки) и в виде композиций на их основе со стабилизаторами, красителями и другими добавками.

Полиэтилен, получаемый газофазным методом (газофазный полиэтилен), выпускают в виде композиций со стабилизаторами.

При производстве ПЭВД в трубчатом реакторе этилен, смешанный с инициатором, сжатый компрессором до 25 МПа и нагретый до 70 °С, поступает сначала в первую зону реактора, где подогревается до 180°С, а затем во вторую, где полимеризуется при 190-300 °С и давлении 130-250 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе 70-100 с, степень превращения 18-20% в зависимости от количествава и типа инициатора. Из полиэтилена удаляют непрореагировавший этилен, расплав охлаждают до 180-190 °С и гранулируют. Гранулы, охлажденные водой до 60-70 °С, подсушивают теплым воздухом и упаковывают в мешки.

Принципиальная схема производства ПЭВД в автоклаве с перемешивающим устройством отличается от производства в трубчатом реакторе тем, что инициатор в парафиновом масле подается специальным насосом высокого давления непосредственно в реактор. Процесс проводят при 250 °С и давлении 150 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе - 30 с. Степень превращения - около 20%.

Товарный полиэтилен высокого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, в гранулах диаметром 2-5 мм.

Процесс полимеризации при низком давлении протекает по другому механизму.

Получения ПЭНД в суспензии включает следующие стадии: приготовление суспензии катализатора и раствора активатора в виде комбинации триэтилалюминия и производных титана; полимеризацию этилена при температуре 70-95 °С и давлении 1,5-3,3 МПа; удаление растворителя, сушку и гранулирование полиэтилена. Степень превращения этилена - 98%. Концентрация полиэтилена в суспензии - 45%. Единичная мощность реакторов с усовершенствованной системой теплосъема - до 60-75 тыс. т/год.

Технологическая схема получения ПЭНД в растворе осуществляется, как правило, в гексане при 160-250 °С и давлении 3,4-5,3 МПа в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO₃ на силикагеле. Время контакта с катализатором 10-15 мин. Полиэтилен из раствора выделяют удалением растворителя последовательно в испарителе, сепараторе и вакуумной камере гранулятора. Гранулы полиэтилена пропаривают водяным паром при температуре, превышающей температуру плавления полиэтилена, чтобы в воду перешли низкомолекулярные фракции полиэтилена и нейтрализовались остатки катализатора. Преимущества полимеризации в растворе перед полимеризацией в суспензии в том, что исключаются стадии отжима и сушки полимера, появляется возможность утилизации теплоты полимеризации для испарения растворителя, облегчается регулирование молекулярной массы полиэтилена.

Газофазную полимеризацию этилена проводят при 90-100 °С и давлении 2 МПа с хромсодержащими соединениями на силикагеле в качестве катализатора. В нижней части реактор имеет перфорированную решетку для равномерного распределения подаваемого этилена с целью создания кипящего слоя, в верхней - расширенную зону, предназначенную для снижения скорости газа и улавливания частиц образовавшегося полиэтилена.

Товарный полиэтилен низкого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, обычно в гранулах диаметром 2-5 мм, реже - в виде порошка.

Применение различных катализаторов позволяет поручать разновидности полиэтилена с улучшенными эксплуатационными качествами.

Так, полимеризацией в растворителе в присутствии оксидов Со, Мо, V при 130-170 °С и давлении 3,5-4 МПа получают полиэтилен среднего давления (ПЭСД), разветвленность цепи которого менее 3 ответвлений на 1000 атомов углерода, что повышает его прочностные качества и термостойкость по сравнению с ПЭНД.

Если процесс полимеризации происходит при низком давлении в присутствии металлоорганических соединений, то получается полиэтилен с высокой молекулярной массой и строголинейной структурой, который в отличие от обычного ПЭНД обладает повышенными прочностными показателями, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.

Химической модификацией ПЭВД получен линейный полиэтилен низкой плотности - ЛПЭНП, который представляет собой легкий эластичный кристаллизующийся материал. Он более стоек к растрескиванию, имеет большую ударную прочность и теплостойкость, чем ПЭВД.

3. ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЕ ПАКЕТЫ:

а) изготовление

Бoльшие тиражи пакетов (от 5000), как высокого, так и низкого давления, изготавливаются методом флексографии.

Полиэтиленовые пакеты изготавливаются из рулонов полимерной плёнки путём автоматического раскроя и запаивания швов с помощью термоэлектрического оборудования.

Полиэтиленовые пакеты классифицируются в соответствии с толщиной плёнки - пакеты высокого давления или ПВД (толщина полотна заготовки 70-120 мкм), среднего давления (45-70 мкм) и пакеты низкого давления (ПНД) с поперечным сечением 20-45 мкм. От принадлежности пакета к тому или иному классу зависит его грузоподъемность и восприимчивость к механическим воздействиям. Полиэтиленовые пакеты высокого давления обладают гладкой эластичной поверхностью и способностью выдерживать груз до 20 кг. Пакеты-майки низкого давления с «шелестящей» фактурой обычно используются для фасовки пищевых сыпучих материалов и лёгких товаров широкого потребления. Мастера-печатники на лучших станках цветной печати изготовливают необходимое заказчику количество полиэтиленовых пакетов методом шелкографии или флексографии.

Шелкография является оптимальным решением задачи по изготовлению малых эксклюзивных тиражей для юбилеев, календарных праздников и презентаций. С помощью шелкографии выполняется перенос рисунка на уже готовые полиэтиленовые пакеты разнообразных цветов и оттенков. Этот метод трафарета экономически оправдан в случае небольшого тиражирования заказа. Полиэтиленовые пакеты, полученные с помощью шелкографии, выгодно отличаются от своих аналогов яркими красками и презентабельным внешним видом.

Флексопечать или флексография - это более сложный автоматизированный процесс изготовления большого количества ПВД и ПНД, в котором применяются быстросохнущие краски на водной или спиртовой основе для глубокой печати. Из-за особых закрепляющих свойств этих маловязких красителей процесс флексографии обладает высокой производительностью и скоростью печати.

б) виды пакетов

Пакеты бывают нескольких видов:

* Прозрачный фасовочный пакет, изготавливается из полиэтилена низкой или высокой плотности, или из смеси первого и второго. Выполняет защитную функцию (предохраняет продукт от влаги и загрязнений). Лидерами по производству самых тонких пакетов этого типа являются страны Юго-Восточной Азии, Китай и Россия: они выпускают пакеты толщиной всего 4,5--5 мкм.

* Пакеты-майки преимущественно изготавливаются из полиэтилена низкой плотности («шуршащие») или, иногда, высокой плотности («гладкие»). Своё название они получили за характерное строение ручек. Хотя пакеты этого типа пришли на рынок самыми последними, они надёжно закрепили свои позиции в супермаркетах и торговых точках.

* Пакеты с прорубной и петлевой ручкой. Производство пакетов такого типа считается самым трудным. Для изготовления применяют полиэтилен высокой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен средней плотности и ламинаты. Ручки пакетов имеют несколько модификаций. Прорубные ручки бывают укреплённые (сварная, клеевая) и неукреплённые.

* Пакеты (мешки) для мусора, изготавливается из полиэтилена низкой или высокой плотности, или из их смеси с добавлением красителей. Также выпускаются с ручками (аналог пакета-майки) или с лентами для затягивания.

4.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

а) утилизация полиэтиленовых пакетов

Обычный фасовочный пакет впервые был произведён в США в 1957 году и был предназначен для упаковки сэндвичей, хлеба, овощей и фруктов. К 1966 году в такие пакеты фасовалось около 30% хлебобулочных изделий, производимых на территории этой страны. К 1973 г. объём производства пакетов в Западной Европе составил 11,5 млн. штук. В 1982 г. в крупнейших торговых центрах в продаже появляются полиэтиленовые пакеты с ручкой (т. н. «майки»). К 2002 г. суммарный общемировой объём выпуска полиэтиленовых пакетов исчислялся в диапазоне от 4 до 5 трлн. штук в год.

Дешевизна пакетов и простота их оборота приводит к тому, что многие пакеты используются лишь очень короткое время. Например, покупки в магазине укладываются в пакеты, приносятся домой, затем пакеты выбрасываются. Тем временем, в мире производится около миллиарда пластиковых мешков. И это притом, что срок разложения полиэтилена в земле составляет около 100 лет, а при сжигании пакетов происходят вредные выбросы в атмосферу.

В окружающей среде выброшенные пакеты сохраняются длительное время и не подвергаются биологическому разложению. Таким образом, они образуют устойчивое загрязнение. Поэтому оборот полиэтиленовых пакетов вызывает серьёзные возражения экологов.

Все больше стран в мире отказываются от использования пластиковых пакетов. Полиэтиленовые пакеты запретили в Египте и Аргентине. Власти аргентинской провинции Буэнос-Айрес приняли закон, который запрещает не только выпускать, но и использовать полиэтиленовые пакеты.

В течение двух лет полиэтиленовые изделия в обязательном порядке будут заменены на бумажные или сделанные из специальных биоразлагаемых материалов, сообщает РИА "Новости". Закон, принятый в Буэнос-Айресе, должен не только сократить вредные выбросы в атмосферу, но и улучшить условия жизни в провинции. Не исключено, что к 2013 году действие закона распространится на всю страну, где ежегодно используется как минимум 150 этих изделий на человека.

В США, где изделия из полиэтилена запрещены в некоторых городах, власти впервые обратили внимание на проблему после того, как в Тихом океане был обнаружен целый остров из мусора, в основном из пластиковых бутылок и пакетов.

Запрет на использование пластиковых пакетов был введен в провинции Красное море (Египет). Власти решили пойти на эти меры, чтобы сохранить уникальную экосистему Красного моря, где от выброшенных в море полиэтиленовых пакетов в первую очередь страдают коралловые рифы.

б) пути решения проблемы утилизации пластиковых пакетов

Между тем, некоторые страны стремятся, чтобы на смену пластиковым пакетам в магазинах и продуктовых лавках пришли упаковки из бумаги - экологически чистого материала, не создающего проблем при утилизации.

В 2004 году в Англии появились биоразлагаемые пакеты для хлеба. Срок разложения нового материала 4 года, и разлагается он на углекислый газ и воду.

В этом году известная сеть мелких супермаркетов Японии - Seven Eleven - начала продажу только экологически чистых пакетов. Часть доходов от продажи будет использована для покупки у Индии права на выброс газа двуокиси углерода. Компания намеревается передать это право японскому правительству.

В Европе от пластиковых пакетов в ближайшее время планируют отказаться Франция, Италия и Австралия.

В России ситуация с пластиковыми отходами обстоит совершенно иным образом. К примеру, в столице на переработку идет лишь 5 процентов от всех образующихся твердых бытовых отходов, остальные отвозят на свалки.

нефть флексография пакет утилизация полиэтилен

Список используемой литературы:

1.Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман «Химия» 10, М.Просвещение, 2008

2.М.Фримантл «Химия в действии», М.Мир,1991

3.Журнал «Древо познания», 2005

4.Интернетресурсы

http://www.ukr-prom.com/show_img.php?imgid=18826

http://www.liveinternet.ru/users/borgir-820/friends/

http://mospaket.com/proizvodstvo

Размещено на Allbest.ru