Russische Forschung und Entwicklung

Als Leseliste speichern Veröffentlicht von Callum O'Reilly, Senior Editor Hydrocarbon Engineering, Montag, 3. August 2020, 11:00 Uhr

Russlands petrochemische Industrie, die auch nach Europa, Asien und in die Türkei exportiert, entwickelt sich in vielerlei Hinsicht genauso schnell – wenn nicht sogar schneller als die Bundespolitik.

Der Kreml hat gesetzliche Maßnahmen unterzeichnet, die ab dem 1. Januar 2019 in allen Gemeinden Russlands die Sortierung fester Abfälle in verschiedene Behälter vorschreiben. Die Regierung hat seitdem eine Verlängerung hinzugefügt, die vielen Regionen bis 2022 Zeit gibt, sich auf den neuesten Stand zu bringen und Maßnahmen zu ergreifen . Allerdings hat Moskau bereits mit der Umsetzung dieser Maßnahmen begonnen und 2019 überall in der Stadt neue getrennte Abfallbehälter eingeführt. Dieser Schritt sollte den Weg für neue Entwicklungsbereiche in der Sekundärwirtschaft für Abfälle ebnen – nämlich das Kunststoffrecycling.

SIBUR hat mit Partnern an Konformitätsspezifikationen für EU-Standards gearbeitet, und Europa strebt bis 2025 einen höheren Anteil an recyceltem Material an, das in fertige Produkte gelangt. Für SIBUR stellt die russische Gesetzgebung einen zukünftigen Rohstoffstrom dar. Das Unternehmen strebt an, dass bis zu 25 % der neuen Granulate aus recycelten Kunststoffrohstoffen stammen. Die Qualität der Produkte und die Anforderungen der Kunden während dieses Übergangs werden vom Forschungs- und Entwicklungszentrum PolyLab verwaltet, einschließlich innovativer Projekte zur Steigerung der Recyclingausbeute.

PolyLab ist ein 5000 m2 großes Labor auf dem Skolkovo-Campus – das landesweit führende Technologie-Inkubator- und Forschungs- und Entwicklungszentrum für Unternehmen. Die Forschungs-, Verarbeitungs- und Produktionsanlagen der Einrichtung ergänzen die Arbeit und Ergebnisse der bestehenden sibirischen Forschungszentren von SIBUR in Tomsk und anderswo und bieten eine internationale Plattform für Kollegen, Kollegen und Kunden.

Abbildung 1. Das SIBUR PolyLab in Moskau, Russland.

Die Kapazitäten von PolyLab werden von entscheidender Bedeutung sein, da das Unternehmen die Produktion im ZapSib-Werk in Tobolsk steigert. Die Anlage wird die Polymerproduktionskapazität und -reichweite von SIBUR verdreifachen, da sie auf billige Rohstoffe aus dem sibirischen Öl- und Gaskernland Russlands zurückgreift. ZapSib wird 500.000 Tonnen Polypropylen und 1,5 Millionen Tonnen Polyethylen pro Jahr produzieren und bis zu 2,7 Millionen Tonnen Flüssiggas werden als Rohstoff für die Anlage verwendet. Daraus sollen verschiedene Kunststoffwaren, darunter auch Verpackungen, hergestellt werden.

PolyLab wird zum Knotenpunkt des Unternehmens für die Entwicklung werden, da SIBUR neue Kunden betreut und auf sich ändernde Anforderungen und Vorschriften in verschiedenen Märkten reagiert, einschließlich nationaler und globaler Veränderungen hin zu umweltfreundlicheren Geschäftspraktiken.

SIBUR hat Vereinbarungen mit Norner AS, 3M, Reifenhäuser, BASF und anderen unterzeichnet, um Technologien einzusetzen, Innovationen zu entwickeln und zukünftige Entwicklungen zu koordinieren. Zu den Aufgaben des Zentrums gehören die Verbesserung der Haltbarkeit, Festigkeit und Qualität im Hinblick auf bestimmte Verwendungszwecke sowie die Einführung von Polymerrecyclinglösungen. Dazu gehören Polymertests, Verarbeitung und Endprodukttests.

Abbildung 2. PolyLab-Testlabor.

Zu diesem Zweck werden Muster der neuen Polyethylen- (PE) und Polypropylen-Typen (PP) in ihren Pilotproduktionslinien zu Rohren, medizinischen Gütern, Folien, Lebensmittelverpackungen und anderen Produkten verarbeitet. Dies wird einen tieferen Einblick in die Polymereigenschaften und deren Auswirkungen auf die Endproduktqualität ermöglichen, um die Materialien weiter zu verbessern und die Produktionseffizienz zu steigern.

SIBUR und 3M werden bei der Entwicklung neuer PE- und PP-Qualitäten zusammenarbeiten, einschließlich derjenigen, die bei ZapSibNeftekhim hergestellt werden sollen. Insbesondere werden die Parteien neue Lösungen entwickeln, um die Verarbeitbarkeit von Polymertypen zu verbessern und die Produkte von SIBUR umweltfreundlicher und recyclingfähiger zu machen.

SIBUR und BASF arbeiten zusammen, um die digitalen Technologien in Produktion und Forschung und Entwicklung zu nutzen und eine innovative Reihe von Polymeren unter Verwendung der von BASF angebotenen Kunststoffadditive zu entwickeln. Darüber hinaus wird BASF ihre technische Expertise bei der Entwicklung neuer Technologietests im PolyLab anbieten.

Darüber hinaus planen die Unternehmen, gemeinsam neue Hochleistungsadditivlösungen zu entwickeln, die sich auf hochanspruchsvolle Verarbeitungsbedingungen für Polymere konzentrieren und speziell auf Produkte mit langfristiger Haltbarkeit abzielen. Sie werden diese neuen Lösungen auf gemeinsamen technischen Veranstaltungen bekannt machen, um die Kunden und Branchenakteure von SIBUR weiterzubilden.

SIBUR hat im Labor einen Kooperationsvertrag mit der norwegischen Norner AS, die über langjährige praktische und theoretische Erfahrung in der Synthese, Modifizierung und dem Recycling von Polymeren sowie der Anpassung an die Bedürfnisse der Endkunden verfügt. Norner hat in den letzten sieben Jahren bei mehreren Projekten mit SIBUR zusammengearbeitet, die darauf abzielten, Kosten zu senken und hochwertige Polymerqualitäten zu fördern.

SIBUR und Norner werden gemeinsam neue Produktlösungen entwickeln und Polymerstabilisierungsformeln optimieren. Dazu gehören innovative grüne Polymerqualitäten, Katalysetests sowie neue chemische und technische Recyclingtechnologien.

Der Zweck des PolyLab von SIBUR besteht darin, die Produktpalette mit Mehrwertlösungen zu diversifizieren. Dies wird dem Unternehmen dabei helfen, neue Anwendungen für Polyolefine sowohl in bestehenden als auch neuen Produkten auf dem Markt zu finden. Das Zentrum wird in der Lage sein, verbesserte Polymere zu entwickeln und diese schnell in fertigen Produkten zu testen.

Bereits 2006 gründete SIBUR in Tomsk NIOST, sein firmeneigenes Forschungs- und Entwicklungszentrum für chemische Technologien. Während sich NIOST auf Materialstudien konzentriert, wird das neue Forschungs- und Entwicklungszentrum neben der Analyse von Materialeigenschaften auch reale Anwendungen erforschen und entwickeln.

Zu diesem Zweck ist PolyLab mit Maschinen ausgestattet, um wichtige Produktionsvorgänge zu simulieren, bei denen die vorhandenen und noch zu entwickelnden Polyolefintypen von SIBUR verwendet werden.

Die Spritzgießausrüstung umfasst 30-t-, 50-t- und 150-t-Spritzgießmaschinen zur Herstellung von Verschlüssen, Deckeln und starren Verpackungen (Behälter mit Deckel, dünnwandige 850-ml-Kunststoffbecher und 1-l-Eimer mit Henkel). Die 150-Tonnen-Maschine kann auch mit einem Roboter gekoppelt werden, um die Bevorratung zu testen und In-Mould-Label-Produkte herzustellen.

Weitere wichtige Segmente der Produktion starrer Verpackungen sind das Thermoformen und das Extrusionsblasformen. Die Eignung von Propylentypen zum Thermoformen wird an einer Maschine getestet, die mit einer 200-ml-Becherform ausgestattet ist. Mit einer Extrusionsblasformmaschine (EBM) werden 1-l- bis 10-l-Flaschen und -Dosen aus Polyethylen und Polypropylen hergestellt.

Mit dem Start der LLDPE- und HDPE-Produktion bei SIBUR wächst auch die Bedeutung des Segments flexibler Verpackungen. Das Forschungs- und Entwicklungszentrum wird über vollwertige Produktionslinien für mehrschichtige 1,3–1,5 m breite Schlauchfolien und CPP-Folien mit einer Kapazität von 250 und 500 kg/h verfügen.

Eine 32–110-mm-Rohrextrusionslinie ist für die Verwendung der bestehenden Qualität statistischer PP-Copolymere sowie noch zu produzierender Qualitäten – HDPE und Blockcopolymere – ausgelegt. Der einzige Ausschluss ist das Faser- und Vliesstoffsegment, das nur über eine Multifilamentgarnmaschine verfügen wird. Industriemaschinen für dieses Segment sind zu groß, um im Forschungs- und Entwicklungszentrum installiert zu werden.

Um die Struktur sowie die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Polymeren zu erforschen, verfügt das Labor über die notwendige Ausrüstung für die Gas- und Flüssigkeitschromatographie sowie einen Gelpermeationschromatographen, der für Polyolefinstudien unverzichtbar ist. Thermische Forschungsmethoden und IR-Spektrometrie werden Forschern dabei helfen, Stabilisierungsformeln und die Struktur von Polymeren zu untersuchen. Oft ist es notwendig, einen Blick in fertige Produkte zu werfen, um die Funktionsweise einer Verarbeitungstechnologie kennenzulernen. Mit Hilfe von Elektronen- und Lichtmikroskopen untersuchen Forscher die Verteilung von Pigmenten und Additiven in der Polymermatrix. Auch Mikroskope werden eine wichtige Rolle dabei spielen, auf Kundenwünsche einzugehen.

Alle diese Maschinen werden SIBUR PolyLab dabei helfen, neue Polyolefintypen zu entwickeln, den Einfluss ihrer Eigenschaften auf Verarbeitungs- und Betriebsparameter zu bewerten, die Vorteile neuer Materialien zu demonstrieren und Empfehlungen zu optimalen Verarbeitungsmodi und einer schnelleren Akzeptanz durch Kunden abzugeben.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Entwicklung biaxial orientierter Polypropylenfolienformeln (BOPP) gelegt werden. PolyLab wird über eine Siebenschicht-Plattenextrusionsmaschine und einen Spannrahmen für die Ausrichtung der produzierten Platten verfügen. Diese Ausrüstung wird die Dauer und Kosten von BOPP-Filmentwicklungsprojekten reduzieren.

PolyLab wird außerdem umfassende Forschungs- und Testdienstleistungen für die Entwicklung neuer Formeln und Lösungen anbieten. Zu diesem Zweck wird das Forschungs- und Entwicklungszentrum über einen 100-kg/h-Doppelschneckenextruder verfügen, mit dem bestehende Polyolefin-Stabilisierungsformeln verbessert und neue entwickelt werden sollen. Das Zentrum wird in der Lage sein, neue Verbindungen auf der Grundlage des aktuellen Produktangebots von SIBUR zu entwickeln.

Das neue Zentrum wird fertige Produkte wie Rohre, Dosen, Flaschen und Becher testen, ihre Abmessungen messen und ihr Aussehen, ihre strukturellen und mechanischen Eigenschaften sowie ihre Beständigkeit gegen Hitze und Frost beurteilen, was eine wichtige Rolle bei der Analyse neuer Ideen und der Optimierung spielt Produktformeln.

Das Zentrum wird über eine Reihe von Geräten zum Testen von Polyolefinqualitäten für Rohrleitungen verfügen. Damit werden Langzeittests für Hydrostatik, Risswachstumsbeständigkeit, plastisches Fließen und Dichtheit durchgeführt und es werden schnellere Ergebnisse erzielt. Mit einem der Laborprüfgeräte wird beispielsweise der Widerstand von Polymerwerkstoffen gegen schnelles Risswachstum gemessen.

Auch die Folienproduktion aus Polyolefin-Typen wird Produkttests unterzogen. Das Labor verfügt sowohl über reguläre Geräte für Zugfestigkeitstests, optische und Siegelfähigkeitsmessungen als auch über weniger gebräuchliche Geräte, die zum Testen neuer Folienqualitäten benötigt werden, wie z. B. einen Elmendorf-Reißtester, eine Fallgewicht-Schlagtestmaschine sowie Durchstoß- und Barriereeigenschaftentester. Das Unternehmen muss regelmäßig die Produktionsprozesse seiner Kunden untersuchen, insbesondere beim Testen neuer Chargen, bei der Änderung bestehender Materialien oder bei der Bearbeitung von Kundenreklamationen. Das leisten Koronabehandlungs-, Flexodruck-, Laminier- und Lösemittelbeschichtungsmaschinen. Die Polymerverarbeitung sollte immer mit der Bewertung der rheologischen Eigenschaften beginnen. Aus diesem Grund ist das Labor mit konventionellen Rheometern sowie einem Rotationsviskosimeter und einem Kapillarrohrviskosimeter mit Möglichkeit zur Messung der Schmelzefestigkeit ausgestattet. Das Zentrum verfügt außerdem über eine Vielzahl von Geräten zur Messung mechanischer, thermischer und optischer Eigenschaften von Materialien.

Polymere sind bekannte synthetische Materialien, die langlebig, stark und umweltfreundlich sind und in der Bau-, Versorgungs-, Automobil-, Gesundheits-, Lebensmittel- und anderen Industriezweigen weit verbreitet sind. Die Hauptpriorität des PolyLab von SIBUR besteht darin, die Verwendung von Polymeren sowohl zur Herstellung bestehender Produkte als auch zur Entwicklung neuartiger Lösungen zu fördern, um den technologischen Fortschritt in allen Branchen voranzutreiben, in denen Kunststoffe verwendet werden.

Das Zentrum wird die Verwendung von recycelten Materialien und die Anwendung von Polymeren in der Kreislaufwirtschaft fördern. Zu diesem Zweck werden Muster neuer PE- und PP-Typen in den Pilotfertigungslinien des Zentrums zu Rohren, medizinischen Gütern, Folien, Lebensmittelverpackungen, Kanistern und anderen Produkten verarbeitet. Dies wird einen tieferen Einblick in die Polymereigenschaften und deren Einfluss auf die Endproduktqualität ermöglichen, um die Materialien weiter zu verbessern und die Produktionseffizienz zu steigern.

Seit der Geburt der meisten Leser dieser Publikation hat sich die Weltbevölkerung verdoppelt. Kunststoffe, die langlebig, leicht und flexibel sind, haben eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Hygiene und des Transports, der Verhinderung des Lebensmittelverderbs sowie der Reduzierung der Entwaldung und der CO2-Emissionen gespielt.

Die künftige Rolle der Kunststoffindustrie wird teilweise durch die Folgen ihres bisherigen Beitrags zur Anhäufung von Verschmutzung in den Ozeanen und zur Verschwendung wertvoller Polymere auf Mülldeponien bestimmt. Da Länder neue Gesetze zur Regulierung der Verwendung von Kunststoffen verabschieden und sich die öffentliche Meinung zu verändern beginnt, muss die Branche High-Tech-Antworten anbieten und Anstrengungen organisieren, an denen zahlreiche Akteure beteiligt sind, um den Herausforderungen der Zeit zu begegnen. SIBUR wird bei der Bewältigung dieser Herausforderung weiterhin eine führende Rolle spielen.

Geschrieben von Konstantin Vernigorov, SIBUR, Russland.

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Die US-Propanexporte erreichten im März 2023 einen Rekordwert von 1,7 Millionen bpd. Propan wird weltweit zur Raumheizung verbraucht und als petrochemischer Rohstoff verwendet.

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