92

تکنولوژی راکتور سیرکولاسیون چندمرحله ای (MZCR) جهت تولید پلی پروپیلن با خواص بهبود یافته

تکنولوژی راکتور سیرکولاسیون چندمرحله ای (MZCR) جهت تولید پلی پروپیلن با خواص بهبود یافته
(پنج شنبه ۱۵ مهر ۱۳۹۵) ۰۸:۰۰

تنها طی پنجاه سال پس از کشف پلی پروپیلن ایزوتکتیک توسط پروفسور جیولیو ناتا در انستیتو پلی تکنیک میلان صنعت پلی الفین ها با ظرفیتی درحدود 100 میلیون تن در سال تبدیل به یک تجارت غول آسا شده است.

تنها طی پنجاه سال پس از کشف پلی­پروپیلن ایزوتکتیک توسط پروفسور جیولیو ناتا[1] در انستیتو پلی­تکنیک میلان صنعت پلی­الفین­ها با ظرفیتی درحدود 100 میلیون تن در سال تبدیل به یک تجارت غول­آسا شده­است. پلی­پروپیلن یکی از  پلیمرهای پرمصرف بازار صنعتی پلی­الفین­ها است که از لحاظ حجم تولید بعد از پلی­اتیلن و در مکان دوم قرار دارد. دلیل این افزایش در بازارهای بزرگ جهانی مثل اروپا، آمریکای شمالی و ژاپن، کاربردهای روزافزون این محصول است که از طریق جایگزینی آن با مواد سنتی و یا سایر پلیمرها بدست آمده­است. در جدول زیر میزان تقاضای این محصول در مناطق مختلف جهان در طول سالیان مختلف و پیش­بینی آن برای سال 2020 برحسب کیلو تن مشاهده می­شود[1].

جدول 1- میزان تولید پلی پروپیلن در مناطق مختلف دنیا در طی سالهای 1990 تا 2020

جدول  

همان­طور که می­دانیم انواع مختلفی از فرایندها برای تولید صنعتی پلی­پروپیلن وجود دارند که مهم­ترین آن­ها عبارتند از [2]:

·         فرایندهای دوغابی (Slurry Processes): از جمله فرایند فیلیپس (Phillips)

·          فرایندهای فاز گازی(Gas-phase processes) : مانند فرایند یونیپول ((Unipol، نوولن (Novolen) و اینوون (Innovene)

·          فرایندهای فاز هبیریدی(Mixed-Phase Processes)  : مهم­ترین فرایند از این خانواده، فرایند اسفریپول(Spheripol)  ابداعی توسط شرکت LyondelBasell است که شامل یک راکتور لوپ و یک راکتور فاز گازی می باشد. فرایند دیگر به نام کاتالوی (Catalloy) نیز که پلیمریزاسیون در سه راکتور بستر سیال در حالت سری انجام می شود نیز یک مورد دیگر از این دسته است. در این فرایند کاتالیست کروی شکل با مورفولوژی کنترل شده می­تواند گسترده وسیعی از انواع گریدهای پلی­پروپیلن را تولید نماید.

اخیرا شرکت LyondelBasell بزرگترین شرکت تولیده کننده پلی­پروپیلن در جهان (با 15 درصد سهم تولیدی پلی پروپیلن دنیا) فرایند Spherizone را با بیش از سه میلیون تن ظرفیت در دنیا توسعه داه است که پنج مورد آن در آسیا، دو مورد در خاورمیانه و آفریقا، یک مورد در آمریکا و سه مورد در اروپا احداث و یا در حال راه اندازی است. شرکت بازل از این تکنولوژی به عنوان فصلی جدید در فرایندهای تولید پلی الفین­ها یاد کرده است[3].

فرایند Spherizone شامل به کارگیری یک راکتور سیرکولاسیون چندمرحله (MZCR[2]) به همراه تجهیزات جانبی مثل مبدل گرمایی، کمپرسور گاز و ... است. راکتورهای MZCR دسته­ای از راکتورهای بسترسیال چرخشی هستند که عملیات پلیمریزاسیون در دو قسمت مجزای بالارونده[3] و پایین­رونده[4] درون آن­ها انجام می­گیرد. رژیم جریان در قسمت بالارونده از نوع سیال­سازی سریع[5] و در پایین­رونده از نوع بستر پرشده[6] است. از این رو زمان ماند گرانول پلیمری در این دو قسمت یکسان نخواهد بود. ذرات در حال رشد پلیمری از طریق جریان گاز حامل در بین این دو قسمت به طور مداوم در حال گردش هستند و گاز از طریق سیکلون تعبیه شده در بالای قسمت بالارونده از جامد جدا می­شود و دوباره و بعد از تلفیق با گاز تازه از طریق کمپرسور به ورودی بالارونده که در قسمت پایین آن قرار دارد تزریق می­گردد [2,3]. در شکل زیر نمایی از این فرایند به همراه تجهیزات مربوطه مشاهده می­گردد.

شکل 1  

شکل 1- نمایی از فرایند Spherizone

طبیعت چرخشی پیوسته فرایند موجب شده است تا کیفیت محصول تولیدی از این فرایند از لحاظ همگنی و تولید محصولی با ویژگی­های پوست پیازی ارتقا یابد. همچنین انجام فرایند پلیمریزاسیون در دو قسمت مجزا موجب می­شود تا ساخت پلیمرهای دو قله­ای (از لحاظ توزیع جرم مولکولی) به راحتی و از طریق یک راکتور انجام بگیرد[4].

استفاده از تکنولوژی Spherizone علاوه بر مزایای مذکور از بسیاری جنبه­های دیگر نیز ارجحیت دارد به گونه­ای که استفاده از چنین فرایندی تولید پلی­پروپیلن را بسیار مقرون به صرفه­تر و کیفیت محصول را به صورت قابل توجهی افزایش داده است. در شکل زیر برخی از ویژگی­های محصول تولیدی از طریق فرایند Spherizone در مقایسه با برخی فرایندهای معمول دیگر بررسی شده است.

شکل 2  

شکل 2- کیفیت محصول تولیدی از طریق روش Spherizone در مقایسه با سایر روش­های معمول

به طور خلاصه ویژگی­های فرایند Spherizone شامل موارد زیر می­گردد[3]:

·         هم­اکنون بیشتر از سه میلیون تن ظرفیت تولید پلی­پروپیلن دنیا از طرق این فرایند است که شامل هشت خط عملیاتی و سه خط در حال احداث می­باشد.

·         از طریق این فرایند امکان تولید پلیمرهای دوقله­ای (از لحاظ توزیع جرم مولکولی) تنها در یک راکتور وجود دارد.

·         گستره تولید محصول از طریق این فرایند افزایش می­یابد که می­تواند شامل تولید محصولات جدید باشد.

·         عملیات پذیری عالی فرایند قابل حصول است.

·         هزینه­های سرمایه­گذاری و عملیاتی در حالت بهینه قرار می­گیرند.

·         ظرفیت تولید یک خط تا kt/a 500 وجود دارد.

در کشور ما نیز همگام با روند جهانی، تولید پلی­پروپیلن به عنوان یکی از محصولات اصلی صنایع پتروشیمی مورد توجه روزافزون بوده است. با وجود این رشد قابل توجه، در اغلب صنعت پتروشیمی کشور از  فرایندهای قدیمی­تر مثل  Spheripol  برای تولید پلی پروپیلن استفاده می شود و هنوز هیچ واحد تولیدی بر مبنای فرایند Spherizone احداث نگردیده است.

شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی به عنوان یکی از شرکت­های پژوهشی زیرمجموعه شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران و در راستای اهداف کلی شرکت، پیشرو در زمینه تامین دانش فنی فرایندهای جدید می­باشد. در همین راستا در این شرکت، پروژه­ای جهت دستیابی به تکنولوژی فرایند Spherizone که شامل مراحل بررسی هیدرودینامیک راکتور MZCR، سینتیك پلیمریزاسیون و ساخت پایلوت راکتور MZCR می­باشد در حال انجام است. این پروژه در راستای اهداف ارتقای سطح دانش فنی در مورد تکنولوژی­های جدید تولید پلی پروپیلن وامکان سنجی توسعه آن در صنایع پتروشیمی کشور است.

 

                                        شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، گروه پژوهش­های پلیمری - پژوهشگر دکتر رضا مرندی

 

مراجع

1-      Pasquini Nello. ”Polypropylene Handbook”, 2nd edition, Middle East 6 (2005): 4-7.

2-      Soares Joao B.P. and Timothy F.L Mckenna. “Polyolefin Reaction Engineering”. John Wiley & Sons, 2013

3-      www.lyondellbasell.com

4-      Covezzi, M. and G.Mei; “The multizone circulating reactor technology”, Chemical Engineering Science, 56.13 (2001): 4059-4067

 



[1] Giulio Natta

[2] Multi-Zone Circulating Reactor

[3] Riser

[4] Downer

[5] Fast Fluidization

[6] Packed-Bed

ایمیل را وارد کنید
تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید

لوگو-پیام پترو

سایت اطلاع رسانی روابط عمومی

شرکت ملی صنایع پتروشیمی