أهم 11 تقنية لإنتاج البولي إيثيلين في العالم

Thread Content

　　أخبار شبكة الصناعات الكيميائية 707: في الوقت الحالي، هناك العديد من الشركات في العالم التي تمتلك تقنية البولي إيثيلين؛ حيث توجد 7 شركات تمتلك تقنية LDPE، و10 شركات تمتلك تقنيات LLDPE والبولي إيثيلين ذو الكثافة العالية، بينما توجد 12 شركة تمتلك تقنية HDPE. من ناحية التطور التقني، فإن طريقة الإنتاج بالضغط العالي لإنتاج LDPE تُعد أكثر الطرق نضجًا في إنتاج راتنج PE، حيث أصبحت تقنيات الإنتاج باستخدام الأوعية الضاغطة والأنابيب ناضجة أيضًا، وفي الوقت الحالي تتواجد هاتان التقنيتان معًا. تستخدم الدول المتقدمة بشكل شائع طريقة الإنتاج التحويلية. 　　بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الشركات الأجنبية على نطاق واسع محفزات منخفضة الحرارة وعالية النشاط لتحفيز أنظمة البلمرة، مما يقلل من درجة الحرارة والضغط اللازمين للتفاعل. سيتجه إنتاج LDPE بالطريقة عالية الضغط نحو التوسع واستخدام الأنابيب. يتم إنتاج HDPE وLLDPE باستخدام طريقة الضغط المنخفض، ويتم فيها استخدام محفزات من نوع التيتانيوم والمحفزات المركبة. في أوروبا واليابان، يُفضل استخدام محفزات التيتانيوم من نوع زيجلر، بينما في الولايات المتحدة يُفضل استخدام المحفزات المركبة. 　　يوجد حاليًا 11 تقنية رئيسية لإنتاج البولي إيثيلين تُستخدم في جميع أنحاء العالم، وفيما يلي شرح مختصر لها:
(1) تقنية Spherilene التابعة لشركة بازل، وهي تقنية تعتمد على الطور الغازي. يمكن بها إنتاج البولي إيثيلين الخطي بدءًا من البولي إيثيلين ذو الكثافة المنخفضة جدًا (ULDPE) وصولًا إلى LLDPE، كما يمكن أيضًا إنتاج HDPE. يتم استخدام محفز التيتانيوم من نوع زيغلر-ناتا وعملية سبيريلين للطور الغازي. في وجود الهيدروكربونات الخاملة الخفيفة، يتم أولاً تحضير المحفز والمواد الخام عبر التجميع المسبق داخل النظام، ثم يحدث التجميع الفعلي في ظروف معتدلة. يدخل السائل إلى أول مفاعل تفاعل غازي، حيث يتم تبريده باستخدام مبرد دوراني للغازات، ثم ينتقل إلى المفاعلين التفاعليين الغازيين الآخرين. 　　تتراوح كثافة المنتجات المنتجة من ULDPE (أقل من 900 كجم/م³) إلى HDPE (أكثر من 960 كجم/م³)، بينما يتراوح معدل تدفق الذوبان (MFR) من 0.01 إلى 100. نظرًا لاستخدام مفاعلين للتفاعل في الحالة الغازية، يمكن إنتاج بوليمرات ذات قمتين وبوليمرات خاصة. منذ طرح تقنية سفيريلين في السوق عام 1992، أصبحت قادرة على إنتاج 1.8 مليون طن سنويًا. تم تشغيل ست وحدات إنتاجية (واحدة في الولايات المتحدة، واثنتان في كوريا الجنوبية، واثنتان في البرازيل، وواحدة في الهند)، بينما يتم حاليًا بناء وحدتين أخريين (واحدة في الهند وواحدة في إيران). ويمكن لقدرة كل وحدة على الإنتاج أن تتراوح بين 100 ألف طن سنويًا و300 ألف طن سنويًا. حالياً، لا توجد في الصين منشآت لإنتاج هذه التقنية. 　　(2) عملية باستار التابعة لشركة بيونيورن كيميكالز النرويجية: يمكن لعملية باستار لإنتاج البولي إيثيلين أن تنتج نوعي LLDPE وMDPE (البولي إيثيلين ذو الكثافة المتوسطة) وHDPE، سواء كانت هذه النوعيات ذات قمم مزدوجة أو قمة واحدة. استخدام دوائر متسلسلة، ومفاعلات بضغط منخفض في الطور الغازي. كثافة البولي إيثيلين تتراوح بين 918 و970 كجم/م³، أما مؤشر الذوبان فيتراوح بين 0.1 و100. يتم استخدام محفز Z-N أو محفز SSC (مركز نشاط واحد). 　　يتم خلط المحفز مع مادة التخفيف البروبانية وإدخالهما إلى مفاعل البوليمرة المسبقة الضيق، في نفس الوقت يتم إدخال المحفزات المشتركة والإيثيلين والوحدات البوليمرية المشتركة والهيدروجين. يدخل العجينة المسبقة التجميع إلى مفاعل دورة العجينة الأكبر، حيث يتم تشغيله في ظروف فوق الحرجة (75–100 درجة مئوية، 5.5–6.5 ميجا باسكال). يمكن إنتاج منتجات ذات قمتين. يتم إرسال البوليمر بعد عملية التبخير إلى مفاعل التفاعل الغازي ذو السرير المتدفق، ولا حاجة لإضافة محفزات جديدة، وبذلك يمكن الحصول على بوليمر أحادي. أما ظروف التفاعل في الطور الغازي فهي: 75–100 درجة مئوية، وضغط 2.0 ميجا باسكال. تم تشغيل أول مجموعة من المنشآت الصناعية في فنلندا عام 1995، بينما تم تشغيل خطي الإنتاج اللذين تم بناؤهما في أبو ظبي (بطاقة إنتاجية 450 ألف طن سنويًا من المنتجات عالية الجودة) في النصف الثاني من عام 2001. تم أيضًا إنشاء الوحدة الخامسة بطاقة 250 ألف طن/سنة (الوحدة الثانية من النوع ذي القمتين) في شركة شانغهاي للبتروكيماويات بالصين، لتصبح أكبر وحدة لإنتاج البولي إيثيلين في البلاد، حيث تصل الطاقة التصميمية القصوى لخط الإنتاج الواحد في هذه العملية إلى 300 ألف طن/سنة. 　　(3) عملية Innovene التابعة لشركة BP باستخدام الطريقة الغازية: يمكن من خلالها إنتاج منتجات LLDPE وHDPE، ويتم استخدام محفزات قائمة على التيتانيوم أو الكروم أو الميتالوسين. يمكن للمحفزات الكرومية إنتاج منتجات ذات توزيع وزني واسع، بينما تنتج محفزات زيغلر-ناتا منتجات ذات توزيع وزني ضيق. ظروف تشغيل مفاعل الطبقة السريرية معتدلة، وهي 75–100 درجة مئوية و2.0 ميجا باسكال. يمكن استخدام البيوتين أو الإيثين كوحدات تشارك في عملية التكثيف. تم تشغيل أو تصميم أو بناء 30 خط إنتاج حتى الآن. يتراوح النطاق الإنتاجي بين 50 ألف و350 ألف طن في السنة. 　　تعمل شركة تيكنيب بالتعاون مع شركة BP على تطبيق تقنية Innovene الخاصة بشركة BP في إنتاج البولي إيثيلين، وذلك في أوروبا والاتحاد السوفيتي السابق وأمريكا الجنوبية والصين وماليزيا. تجاوزت قدرة شركة BP في إنتاج البولي إيثيلين من خلال مشروع Innovene 8 ملايين طن سنويًا، ويشمل ذلك مصانع البولي إيثيلين في بندر عباس في إيران، وجرانجرموس في اسكتلندا، وميلاك في إندونيسيا، وكيلتيخ في ماليزيا. كما تم استخدام تقنية Innovene في التوسعة الثانية لمنشأة إنتاج LLDPE/HDPE التابعة لشركة دوشانزي للبتروكيماويات في الصين، حيث ارتفع إنتاج المنشأة من 120 ألف طن سنويًا إلى 200 ألف طن سنويًا. سيتم استخدام هذه التقنية في إنتاج 600 ألف طن من البولي إيثيلين الذي ستنشئه شركة سايكو. 　　(4) عمليات التفاعل في شركة إكسون موبيل، سواء كانت عمليات تفاعل في أسطوانات أو في خزانات. تُستخدم هذه العمليات لإنتاج بوليمر LDPE وكذلك بوليمر EVA (بولي فينيل أسيتات) باستخدام تقنية الجذور الحرة تحت ضغط عالٍ. يتم استخدام مفاعلات أنبوبية على نطاق واسع (بطاقة تتراوح بين 130 ألف و350 ألف طن/سنة) ومفاعلات خزانية مخلوطة (بطاقة تقارب 100 ألف طن/سنة). يصل ضغط التشغيل في المفاعلات الأنبوبية إلى 300 ميجا باسكال، بينما يكون أقل من 200 ميجا باسكال في المفاعلات الخزانية. ميزة عملية الضغط العالي هي تقليل زمن التوقف، ويمكن للمفاعل نفسه الانتقال من إنتاج البوليمر المتجانس إلى البوليمر المشترك. يتراوح كثافة البوليمر المتجانس بين 912 و935 كجم/م³، أما مؤشر الذوبان فيتراوح بين 0.2 و150. يمكن أن تصل نسبة حمض الفينيل أسيتات إلى 30%. معدل استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن من البوليمر هو: 1.008 طن من الإيثيلين، و800 كيلوواط/ساعة من الطاقة الكهربائية، و0.35 طن من البخار، و5 متر مكعب من النيتروجين. تم تشغيل 23 مفاعلًا من نوع الضغط العالي، بسعة إنتاجية تبلغ 1.7 مليون طن سنويًا. إنتاج البوليمرات المونومرية وأنواع مختلفة من البوليمرات المشتركة. يستخدم مصنع LDPE الجديد في جبل يانشان، الذي تبلغ طاقته الإنتاجية 200 ألف طن سنويًا، تقنية الأنابيب التي تمتلكها هذه الشركة. 　　(5) عملية CX بطريقة الرواسب تحت الضغط المنخفض في شركة ميتسوي للكيماويات
يمكن إنتاج الـ HDPE والـ MDPE باستخدام عملية CX بطريقة الرواسب تحت الضغط المنخفض. يمكنه إنتاج منتجات ذات توزيع وزن جزيئي ثنائي القمة. يدخل الإيثيلين والهيدروجين والمونومرات المشتركة والمحفزات ذات النشاط الفائق إلى المفاعل، حيث يحدث تفاعل التكثيف في حالة عبارة عن معجون. كما يمكن لنظام التحكم الآلي في خصائص البوليمر أن يتحكم بفعالية في جودة المنتج، ولا حاجة إلى إزالة المحفزات ذات النشاط الفائق من المنتج. يمكن إعادة تدوير 90% من المذيب المنفصل عن العجينة مباشرةً إلى المفاعل دون الحاجة إلى أي معالجة. يمكن إنتاج منتجات ذات توزيع وزن جزيئي ضيق أو عريض، بكثافة تتراوح بين 930 و970 كجم/م³، ومؤشر الذوبان يتراوح بين 0.01 و50. استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن من المنتج هو كالتالي: الإيثيلين والمونومرات المشتركة 1010 كجم، والكهرباء 305 كيلوواط ساعة، والبخار 340 كجم، ومياه التبريد 190 طنًا، والنيتروجين 30 م³. تم تشغيل 35 خط إنتاج أو يجري بناؤها، بإجمالي طاقة إنتاجية تبلغ 3.6 مليون طن سنويًا. حالياً، الشركات المحلية التي تستخدم هذه التقنية تشمل مصنع داكينغ بطاقة 220 ألف طن، ومصنعي يانغتسي ويانشان بطاقة 140 ألف طن لكل منهما، بالإضافة إلى مصنع لانتشو بطاقة 70 ألف طن. 　　(6) عملية المفاعل ذو الدائرتين لدى شركة شيفرون-فيليبس، وهي عملية LPE. تُستخدم هذه العملية في إنتاج البولي إيثيلين الخطي من قبل شركة فيليبس للبترول. يتم البلمرة باستخدام محفزات ذات نشاط عالٍ جداً في مفاعل الدورة وفي سائل الإيزوبيوتان. يمكن التحكم في مؤشر الذوبان للمنتج وتوزيع الوزن الجزيئي من خلال المحفزات وظروف التشغيل والهيدروجين. يمكن استخدام الوحدات المشتركة مثل البيوتين-1، والهكسين-1، والأوكتين-1 وغيرها. يجعل الحفاز ذو النشاط العالي من غير الضروري إزالته، كما لا يتكون بارافين أو أي منتجات ثانوية أخرى أثناء عملية البوليمرة، **مما يقلل من التلوث الناتج عن انبعاثاته في البيئة. يدخل الإيثيلين والإيزوبيوتان والمونومرات المشتركة والمحفزات بشكل مستمر إلى المفاعل، حيث تحدث التفاعلات عند درجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية وضغط يبلغ حوالي 4.0 ميجا باسكال، ويستغرق وقت البقاء في المفاعل حوالي ساعة واحدة. تزيد نسبة التحويل للإيثيلين في الاتجاه الواحد عن 97%. استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن من المنتجات هو كالتالي: الإيثيلين 1.007 طن، والعوامل الحفازة والمواد الكيميائية من 2 إلى 10 دولارات (حسب نوع المنتج)، والكهرباء 350 كيلوواط ساعة، والبخار 0.25 طن، ومياه التبريد 185 طنًا، والنيتروجين 30 مترًا مكعبًا. تم تشغيل وبناء 82 خط إنتاج، وهو ما يمثل 34% من القدرة العالمية على إنتاج البولي إيثيلين. تستخدم وحدة إنتاج 135 ألف طن التابعة لشركة شانغهاي جينفي هذه التقنية. قد تستخدم المنشأة الجديدة في ماومينغ، التي تبلغ طاقتها الإنتاجية 350 ألف طن سنويًا، هذه التقنية أيضًا. 　　(7) تقنية Univation: عملية Unipol باستخدام ضغط منخفض
تُستخدم عملية Unipol PE ذات الضغط المنخفض لإنتاج مادتي LLDPE وHDPE. يتم استخدام محفزات السائل والغاز، ومفاعلات الفراش المتحرك. يمكن استخدام محفزات الميتالوسين التقليدية دون الحاجة إلى خطوة إزالة المحفز. تكاليف الاستثمار والتشغيل منخفضة، والتأثير على البيئة قليل. يدخل الإيثيلين والمونومرات المشتركة والعامل المحفز إلى مفاعل الفراش المتحرك، وتكون ظروف التشغيل حوالي 100 درجة مئوية و2.5 ميجا باسكال. كثافة المنتج تتراوح بين 915 و970 كجم/م³، أما مؤشر الذوبان فيتراوح بين 0.1 و200. يمكن تعديل توزيع الوزن الجزيئي ليكون ضيقًا أو واسعًا حسب نوع العامل المحفز. تم تشغيل أو بناء 89 خط إنتاج. يمكن أن تصل القدرة لخط واحد إلى 40 ألفًا إلى 450 ألف طن في السنة. في الوقت الحالي، هناك العديد من المنشآت في البلاد التي تستخدم هذه التقنية، ومن أبرزها مومينغ، جيهوا، يانغزي، تيانجين، تشونغيوان، قوانغتشو، داتشينغ، وتشيلو. 　　(8) تقنية COMPACT الخاصة بشركة Stamicarbon: تستخدم هذه التقنية محفزات من نوع Z-N المتطورة، بالإضافة إلى تقنية COMPACT Solution، لإنتاج البولي إيثيلين بكثافة تتراوح بين 900 و970 كجم/م³. يتم استخدام مفاعل من نوع الخلاط، ودرجة حرارة التكثيف هي 200 درجة مئوية. يُستخدم الهيدروجين للتحكم في وزن جزيئات البوليمر. لا حاجة لخطوة إزالة العامل المحفز. استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن من المنتج هو كالتالي: الإيثيلين والمونومرات المشتركة 1.016 طن، والكهرباء 500 كيلوواط ساعة، والبخار 400 كجم، ومياه التبريد 230 مترًا مكعبًا، والبخار منخفض الضغط (الناتج) 330 كجم. هناك 5 وحدات قيد العمل، بإجمالي طاقة إنتاجية تبلغ 650 ألف طن في السنة. 　　(9) عملية هوستالين في شركة بازل للبولي أوليفينات: يتم إنتاج HDPE باستخدام عملية هوستالين في الخلاطات. يتم إجراء عملية التكثيف العكسي باستخدام مفاعلين، إما بشكل متوازي أو متسلسل. معدل استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن من المنتج هو كالتالي: 1.015 طن من الإيثيلين والمونومرات المشتركة، و400 كجم من البخار، و350 كيلوواط/ساعة من الطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى 165 مترًا مكعبًا من الماء المستخدم في التبريد. هناك 31 خط إنتاج قيد التشغيل أو التصميم، بطاقة إنتاجية تقارب 3.4 مليون طن/سنويًا. حاليًا، الجهة الوحيدة في البلاد التي تستخدم هذه التقنية هي شركة لياوهوا، وقدرتها الإنتاجية 40 ألف طن فقط. يمكن لهذه التقنية حاليًا أن تصل إلى قدرة إنتاجية سنوية قدرها 350 ألف طن لكل خط إنتاج، ويمكنها تصنيع جميع المنتجات تقريبًا بما في ذلك المنتجات ذات القمم المزدوجة. كما أن منتجات مثل الأغشية والأنابيب المجوفة التي تنتجها هذه التقنية لها شهرة معينة في العالم. 　　(10) عملية الضغط العالي في شركة إيني للكيماويات: يتم استخدام عملية الضغط العالي، سواء في الأوعية الضغطية أو الأنابيب، لإنتاج LDPE وEVA. كثافة الـ LDPE تتراوح بين 918 و935 كجم/م³، أما في مادة EVA، فإن نسبة VAM (وحدات الأسيتات الفينيلية) يمكن أن تتراوح بين 3% و40%. يوجد حاليًا 24 خط إنتاج قيد التشغيل أو في مرحلة التصميم، ويمكن لكل خط أن ينتج ما يصل إلى 200 ألف طن سنويًا. في الوقت الحالي، تعتبر تكلفة استثمار هذا الجهاز واستهلاكه للطاقة مرتفعين نسبيًا، لذلك لا يتم استخدام هذه التقنية في المنشآت الجديدة عادةً. 　　(11) عملية شركة ستاميكاربون باستخدام الضغط العالي: يتم استخدام مفاعلات أنبوبية ذات ضغط عالٍ لإنتاج مشتقات LDPE وEVA. معدل استهلاك المواد والطاقة لإنتاج كل طن هو كالتالي: إيثيلين 1.005 طن، كهرباء 800 كيلوواط/ساعة، بخار عالي الضغط 230 كجم، ماء تبريد 120 مترًا مكعبًا، بخار منخفض الضغط (الناتج) 650 كجم. منذ عام 1996، تم تشغيل عدة وحدات ذات قدرة إنتاجية تتراوح بين 150 ألف و300 ألف طن سنويًا لكل وحدة، وبذلك تصل القدرة الإجمالية إلى أكثر من 1.8 مليون طن سنويًا.