Подробнее о том, что это за материал, его характеристики и переработку читайте тут.
Сырье для ПВХ получается из 57% хлорида натрия (NaCl), который берут из поваренной соли, и 43% нефти.
ПВХ требует меньше невозобновляемого ископаемого топлива, в отличие от других термопластов, которые полностью производятся из нефти.
Этилен, который берут из нефти для изготовления ПВХ, составляет 0,3% от её годового потребления.
В некоторых регионах мира ПВХ изготавливается вообще без использования нефтяного сырья. Его заменяют на углеводородное сырье биологического происхождения, например, на этилен из сахарных культур.
Схема производства
1. Отделение этилена от нефтяного сырья
Процесс называется крекингом. Жидкая нефть нагревается в паровых печах, и находится под экстремальным давлением. Это изменяет структуру молекулярной массы химических веществ в нефтяном сырье. Её изменение позволяет идентифицировать, сегментировать и вылавливать этилен. Затем его снова охлаждают до жидкого состояния.
Есть ещё схема, когда из природного газа выделяют этан, из которого делают этилен. Дальше схема такая же.
2. Извлечение хлора из соли
Хлор выделяется через электролиз. Подают сильный электрический ток через раствор соленой воды, чтобы изменить его молекулярную структуру - хлор отделяется, а затем извлекается из смеси.
При электролизе еще выделяется каустическая сода, которая используется в разных отраслях.
Есть несколько технологий электролиза, которые сложно описать простым языком. Поэтому опишу максимально кратко, если что, можно погуглить как они работают:
- Меркурий
Это самая старая. Она использует ртутный элемент для выделения натрия из хлора. В ходе процесса значительная сумма ртути может попасть в окружающую среду.
В США два завода, которые работают по этой технологии. Один из них скоро переходит на более безопасную.
С 1987 по 2016 гг. эти два завода вместе сообщили о выбросах более 28 тонн ртути в воздух, 742 кг ртути в воду и 23 тонны ртути на свалки.
Ртуть - токсичный металл, который биоаккумулируется (накапливается) в пищевой цепи, особенно в рыбе, и может повредить развивающийся мозг при низких уровнях воздействия.
- Диафрагмовая (асбест)
Асбестовая диафрагма утилизируется по истечению срока (служит 1-3 года) на свалки, с которых может выделяться асбест.
По оценкам Геологической службы США, хлорно-щелочные заводы используют 340 тонн асбеста ежегодно.
В США и Канаде 12 заводов используют эту технологию.
- Мембранная
У неё самое низкое электропотребление, из всех 3-х технологий. Её считают на данный момент лучшей, несмотря на маленькое количество исследований её безопасности.
3. Этилен и хлор вступают в реакцию, образуется дихлорид этилена (EDC).
4. Он проходит через другой процесс термического крекинга, в результате которого образуется мономер винилхлорида (VCM) - базовый элемент в производстве ПВХ.
VCM проходит через реактор, содержащий катализатор, где происходит полимеризация. Проще говоря, химические вещества заставляют молекулы VCM реагировать до тех пор, пока они не соединятся вместе.
Есть 3 основных метода полимеризации винилхлорида:
- Суспензионный
- Эмульсионный
- Насыпной (массовый)
Эмульсионный теряет популярность, и на его место заходит суспензионный (уже 80% продукции делают именно им), который применяют для:
- труб
- листов
- пленки
- бутылей
- оконных рам и т.д
Метод суспензионный можно описать так:
- Сырье VCM сжимается и сжижается
- Подается в реактор полимеризации, который заранее содержит воду и суспендирующие вещества
- Инициатор загружается в реактор, и ПВХ производится при 40-60 ° C.
Роль воды здесь в том, чтобы отводить и контролировать тепло, выделяемое в процессе полимеризации.
5. При полимеризации ПВХ образуется в виде крошечных частиц, которые растут, и когда они достигают желаемого размера, реакция останавливается, а весь непрореагировавший винилхлорид отгоняется и используется повторно.
ПВХ отделяется и сушится с образованием белого порошка, также известного как смола ПВХ. В результате эмульсионной полимеризации получаются более мелкие сорта смолы с гораздо более мелкими частицами, которые требуются для определенных применений.
6. Дальше к нему добавляют пластификаторы и прочие добавки, которые меняют его структуру и сферу применения.
Приведу еще несколько интересных статистик:
Статью про вред ПВХ скоро выпущу на этом канале, подписывайтесь 😊