विश्व में प्रयोग में आने वाली 11 प्रमुख पॉलीएथिलीन उत्पादन तकनीकें

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　　रासायनिक उद्योग 707 समाचार नेटवर्क: वर्तमान में दुनिया भर में पॉलीइथिलीन तकनीक वाली कई कंपनियाँ हैं। LDPE तकनीक वाली 7 कंपनियाँ हैं; LLDPE एवं अन्य घनत्व वाली तकनीकों वाली 10 कंपनियाँ हैं। HDPE तकनीक वाली कंपनियों की संख्या 12 है। तकनीकी विकास के दृष्टिकोण से, उच्च दबाव वाली विधि से LDPE का उत्पादन, PE रेजिन उत्पादन हेतु सबसे परिपक्व तकनीक है। बैच प्रक्रिया एवं ट्यूबलर प्रक्रिया दोनों ही परिपक्व तकनीकें हैं; वर्तमान में ये दोनों ही उत्पादन विधियाँ एक साथ उपयोग में आ रही हैं। विकसित देशों में आमतौर पर ट्यूबलर विधि का ही उपयोग उत्पादन हेतु किया जाता है। 　　इसके अलावा, विदेशी कंपनियाँ आमतौर पर निम्न तापमान एवं उच्च सक्रियता वाले उत्प्रेरकों का उपयोग करके पॉलिमरीकरण प्रक्रिया को शुरू करती हैं; इससे अभिक्रिया का तापमान एवं दबाव कम हो जाता है। उच्च दबाव विधि से LDPE का उत्पादन, बड़े पैमाने पर एवं ट्यूब-आकार में होने की ओर अग्रसर होगा। एचडीपीई एवं एलएलडीपीई का उत्पादन कम दबाव वाली प्रक्रियाओं द्वारा किया जाता है; इसके लिए मुख्य रूप से टाइटेनियम-आधारित एवं कोऑर्डिनेट-आधारित उत्प्रेरकों का उपयोग किया जाता है। यूरोप एवं जापान में ज्यादातर ज़िगलर-टाइप के टाइटेनियम-आधारित उत्प्रेरकों का उपयोग किया जाता है, जबकि संयु 　　वर्तमान में दुनिया भर में पॉलीथीन उत्पादन हेतु 11 प्रमुख तकनीकों का उपयोग किया जाता है। इनका संक्षिप्त विवरण नीचे दिया गया है:
(1) बासेल कंपनी की गैस-चरण विधि – स्फेरिलीन प्रक्रिया। इस विधि से कम घनत्व वाले PE (ULDPE) से लेकर LLDPE तक, एवं HDPE आदि का भी उत्पादन किया जा सकता है। ज़िगलर-नाटा प्रकार के टाइटेनियम-आधारित उत्प्रेरकों एवं स्फेरिलीन गैस-चरण विधि का उपयोग किया गया है। हल्के, निष्क्रिय हाइड्रोकार्बनों की उपस्थिति में, कैटालिस्ट एवं इनपुट सामग्री पहले ही “इन-सिस्टम प्री-पॉलिमराइजेशन” की प्रक्रिया से गुजरती हैं; इसके बाद ही नरम परिस्थितियों में वास्तविक पॉलिमराइजेशन होता ह तरल पदार्थ पहले गैस-चरणीय अभिक्रिया कक्ष में जाता है; वहाँ चक्रीय गैस-परिपथ शीतलक का उपयोग करके इसका तापमान कम किया जाता है। इसके बाद यह दूसरे दो गैस-चरणीय अभिक्रिया कक्षों में जाता है 　　उत्पादों का घनत्व ULDPE (900 किग्रा/मी³ से कम) से HDPE (960 किग्रा/मी³ से अधिक) तक होता है, जबकि द्रव प्रवाह दर (MFR) 0.01 से 100 तक होती है। चूँकि दो गैस-अवस्था अभिक्रियकों का उपयोग किया जाता है, इसलिए डबल-पीक वाले एवं विशेष प्रकार के पॉलिमर भी उत्पन्न किए जा सकत 1992 में “स्फेरिलीन” प्रक्रिया को बाजार में उतारे जाने के बाद, अब इसकी उत्पादन क्षमता 18 लाख टन/वर्ष है। छह उत्पादन इकाइयाँ (अमेरिका में 1, दक्षिण कोरिया में 2, ब्राजील में 2 एवं भारत में 1) पहले से ही कार्यरत हैं; जबकि दो अन्य इकाइयाँ (भारत एवं ईरान में प्रत्येक में 1) निर्माणाधीन हैं। प्रत्येक इकाई की उत्पादन क्षमता 1 लाख टन/वर्ष से लेकर 3 लाख टन/वर्ष तक है। वर्तमान में, चीन के पास इस तरह की तकनीक के उत्पादन हेतु कोई सुविधा नहीं है। 　　(2) नॉर्डिक केमिकल्स कंपनी की “बास्टार” प्रक्रिया – बास्टार PE प्रक्रिया के द्वारा डबल-पीक एवं सिंगल-पीक LLDPE, MDPE (मध्यम घनत्व वाला PE) एवं HDPE उत्पन्न किए जा सकते हैं। सीरियल सर्किट एवं गैस-चरण कम दबाव वाले रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। PE का घनत्व 918–970 किग्रा/मी³ है, जबकि इसका फ्यूजन इंडेक्स 0.1–100 है। Z-N उत्प्रेरक या SSC (एकल सक्रिय केंद्र) उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। 　　उत्प्रेरक एवं प्रोपेन घटकों को संकीर्ण पूर्व-संयोजन अभिक्रिया कक्ष में डाला जाता है; साथ ही सह-उत्प्रेरक, इथिलीन, सह-संयोजक एवं हाइड्रोजन भी वहाँ भेजे जाते हैं। पूर्व-पॉलिमराइज्ड द्रावण फिर से दूसरे, अधिक बड़े रिएक्टर में जाता है; जहाँ यह अति-आलौहीय परिस्थितियों (75–100°C, 5.5–6.5 मेगापास्कल) में क्रियाशील होता है। डबल-पीक वाले उत्पादों का उत्पादन किया जा सकता ह वाष्पीकरण के बाद, पॉलिमर को आगे फ्लूइडाइज्ड बेड गैस-चरण अभिक्रियक में भेजा जाता है। नए उत्प्रेरकों की आवश्यकता नहीं होती; इस प्रकार समजातीय पॉलिमर प्राप्त होता है। गैस-चरण अभिक्रिया हेतु आवश्यक परिस्थितियाँ हैं – 75–100℃, 2.0 MPa। पहला औद्योगिक संयंत्र 1995 में फिनलैंड में शुरू किया गया। अबू धाबी में निर्मित दो उत्पादन लाइनें (450,000 टन/वर्ष की क्षमता वाली) 2001 की दूसरी छमाही में शुरू की गईं। 5वाँ उत्पादन संयंत्र, जिसकी क्षमता 2.5 लाख टन/वर्ष है (दूसरा “डबल-पीक” श्रेणी का संयंत्र), चीन की शंघाई पेट्रोकेमिकल कंपनी द्वारा निर्मित किया गया। यह चीन का सबसे बड़ा PE उत्पादन संयंत्र है; इस संयंत्र की अधिकतम डिज़ाइन क्षमता 3 लाख टन/वर्ष है। 　　(3) बीपी कंपनी की गैस-फेज इनोवीन प्रक्रिया – इस प्रक्रिया से LLDPE एवं HDPE उत्पादों का निर्माण किया जा सकता है। इसमें Z-N टाइटेनियम-आधारित, क्रोमियम-आधारित या मेटालोसीन उत्प्रेरकों का उपयोग किया जाता है। क्रोमियम उत्प्रेरकों का उपयोग करके विस्तृत आणविक वजन वितरण वाले उत्पाद बनाए जा सकते हैं, जबकि ज़िगलर-नाटा (Z-N) उत्प्रेरकों का उपयोग करके संकीर्ण आणविक वजन वितरण वाले उत्पाद बनाए जा सकते हैं। बेड-लेयर रिएक्टर की संचालन स्थितियाँ अपेक्षाकृत हल्की होती हैं; इसका तापमान 75–100℃ एवं दबाव 2.0 MPa होता है। ब्यूटीन या एलीन को सह-पॉलिमरीकरण घटक के रूप में उपयोग में लाया जा स पहले से ही 30 उत्पादन लाइनें संचालन में हैं, जबकि कुछ अन्य लाइनों का डिज़ाइन या निर्माण चल रहा है। क्षमता सीमा 50,000 से 350,000 टन/वर्ष है। 　　टेक्निप कंपनी, बीपी कंपनी के साथ मिलकर यूरोप, पूर्व सोवियत संघ, दक्षिण अमेरिका, चीन एवं मलेशिया में बीपी कंपनी द्वारा उपयोग में आने वाली “इनोवीन” प्रक्रिया के माध्यम से पॉलीइथिलीन का उत्पादन करती है। बीपी कंपनी की इनोवेन पीई उत्पादन क्षमता अब 8 मिलियन टन/वर्ष से अधिक हो गई है; इसमें ईरान के बंदर इमान, स्कॉटलैंड के ग्रैंजरमर्स, इंडोनेशिया के मेलाका, एवं मलेशिया के केर्तिह आदि स्थानों पर स्थित पीई संयंत्र भी शामिल हैं। चीन की डुशानज़ी पेट्रोकेमिकल कंपनी के LLDPE/HDPE संयंत्रों का दूसरा विस्तार भी Innovene प्रक्रिया के द्वारा ही किया गया; इससे उत्पादन क्षमता 1.2 लाख टन/वर्ष से बढ़कर 2 लाख टन/वर्ष हो गई। साइको द्वारा निर्मित 6 लाख टन पॉलीथीन में इसी तकनीक का उपयोग किया जाएगा। 　　(4) एक्सन मोबिल की ट्यूबलर एवं रिएक्टर-आधारित प्रक्रियाएँ – उच्च दबाव वाली फ्री रेडिकल प्रक्रियाओं का उपयोग करके LDPE यूनिमर एवं EVA (एथिलीन विनाइल एसिटेट) कोपोलिमरों का उत्पादन किया जाता है। बड़े आकार के ट्यूबलर रिएक्टरों (क्षमता – 1.3 लाख से 3.5 लाख टन/वर्ष) एवं स्टिरिंग टैंक रिएक्टरों (क्षमता – लगभग 1 लाख टन/वर्ष) का उपयोग किया जाता है। ट्यूबलर रिएक्टरों में संचालन दबाव 300 MPa तक होता है, जबकि टैंक रिएक्टरों में यह दबाव 200 MPa से कम होता है। उच्च दबाव वाली प्रक्रिया का लाभ यह है कि इससे पदार्थों के रुकने का समय कम हो जाता है; इसके अलावा, एक ही रिएक्टर का उपयोग यूनिपॉलिमरों के उत्पादन हेतु भी किया जा सकता है, एवं कोपॉलिमर होमोपॉलिमरों का घनत्व 912–935 किग्रा/मी³ होता है, जबकि इनका फ्यूजन इंडेक्स 0.2–150 होता है। विनाइल एसिटेट की मात्रा 30% तक हो सकती है। प्रति टन पॉलिमर उत्पादन हेतु आवश्यक सामग्री एवं ऊर्जा की मात्रा इस प्रकार है: इथिलीन – 1.008 टन, विद्युत – 800 किलोवाट-घंटा, भाप – 0.35 टन, नाइट्रोजन – 5 घन मीटर। पहले से ही 23 उच्च-दबाव वाले रिएक्टर संचालन में हैं, जिनकी उत्पादन क्षमता 17 लाख टन/वर्ष है। होमोपॉलिमर एवं विभिन्न प्रकार के कोपॉलिमरों का उत्पादन। वर्तमान में, यानशान में निर्मित 2 लाख टन/वर्ष की क्षमता वाला LDPE संयंत्र इसी कंपनी की ट्यूबलर विधि तकनीक का उपयोग कर रहा है। 　　(5) मित्सुई केमिकल्स की कम-दबाव वाली स्लरी प्रक्रिया CX – इस प्रक्रिया का उपयोग HDPE एवं MDPE बनाने हेतु किया जाता है। द्वि-शिखर आणविक भार वितरण वाले उत्पादों का निर्माण किया जा सकता है। एथिलीन, हाइड्रोजन, कोपॉलिमराइजिंग मोनोमर एवं अत्यधिक सक्रिय उत्प्रेरक, रिएक्टर में प्रवेश करते हैं; इनके बीच स्लरी अवस्था में पॉलिमरीकरण अभिक्रिया होती है। पॉलिमरों के गुणों को नियंत्रित करने हेतु ऑटोमेटेड नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किया जाता है, एवं अत्यधिक सक्रिय उत्प्रेरकों को उत्पाद से अलग करने की आवश्यकता नहीं होती। घोल से अलग हुए 90% विलायकों को, किसी भी प्रकार की प्रसंस्करण प्रक्रिया के बिना ही सीधे रिएक्टर में वापस भेजा जा सकता है। इसके द्वारा संकीर्ण या चौड़े आणविक वजन वितरण वाले उत्पाद बनाए जा सकते हैं; इन उत्पादों का घनत्व 930–970 किग्रा/मी³ होता है, जबकि उनका फ्यूजन इंडेक्स 0.01–50 होता है। प्रति टन उत्पाद बनाने हेतु आवश्यक संसाधनों की मात्रा इस प्रकार है – एथिलीन एवं कोपॉलिमर मोनोमर – 1010 किग्रा, बिजली – 305 किलोवाट-घंटा, भाप – 340 किग्रा, शीतलन जल – 190 टन, नाइट्रोजन – 30 घन मीटर। 35 उत्पादन लाइनें पहले ही शुरू की जा चुकी हैं या निर्माणाधीन हैं; इनकी कुल क्षमता 36 लाख टन/वर्ष है। वर्तमान में देश में इस तकनीक का उपयोग करने वाली प्रमुख कंपनियों में दाचिंग में 2.2 लाख टन की क्षमता वाला संयंत्र, यांगज़ी एवं यानशान में 1.4 लाख टन की क्षमता वाले संयंत्र, तथा लानझोउ में 70 हज़ार टन की क्षमता वाला संयंत्र शामिल हैं। 　　(6) शेवरॉन-फिलिप्स कंपनी की द्वि-लूप रिएक्टर एलपीई प्रक्रिया – फिलिप्स पेट्रोलियम कंपनी की एलपीई प्रक्रिया का उपयोग करके रैखिक पॉलीइथिलीन (LPE) का उत्पादन किया जाता है। लूप रिएक्टर एवं आइसोब्यूटेन स्लरी में अत्यधिक सक्रिय उत्प्रेरकों का उपयोग करके पॉलीमरीकरण किया गया। उत्पाद का विलयन सूचकांक एवं आणविक भार वितरण, उत्प्रेरकों, संचालन स्थितियों एवं हाइड्रोजन गैस के द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। कोपॉलिमर बनाने हेतु ब्यूटीन-1, हेक्सीन-1, ऑक्टीन-1 आदि का उपयोग किया जा सकता है। उच्च सक्रियता वाले उत्प्रेरक के कारण उत्प्रेरक को हटाने की आवश्यकता नहीं होती; संघनन के दौरान पैराफिन या अन्य अपशिष्ट पदार्थ भी उत्पन्न नहीं होते। इससे पर्यावरण में प्रदूषण कम होता है। एथिलीन, आइसोब्यूटेन, कोपॉलिमराइजिंग मोनोमर एवं उत्प्रेरक, लगातार रिएक्शन रिएक्टर में प्रवेश करते हैं; 100°C से कम तापमान एवं लगभग 4.0 MPa दबाव पर यहाँ अभिक्रिया होती है, एवं इस प्रक्रिया में पदार्थों का ठहरने का समय लगभग 1 घंटा होता है। ईथिलीन का एकल-चरण रूपांतरण दर 97% से अधिक है। प्रति टन उत्पाद बनाने हेतु आवश्यक संसाधनों की मात्रा इस प्रकार है – एथिलीन: 1.007 टन; उत्प्रेरक एवं रासायनिक पदार्थ: 2 से 10 डॉलर (विभिन्न उत्पादों के लिए); बिजली: 350 किलोवाट-घंटा; भाप: 0.25 टन; शीतलन जल: 185 टन; नाइट्रोजन: 30 घन मीटर। 82 उत्पादन लाइनें पहले से ही संचालित/निर्माणाधीन हैं; ये दुनिया भर में PE उत्पादन क्षमता का 34% हिस्सा हैं। शंघाई जिनफेई कंपनी का 1.35 लाख टन क्षमता वाला संयंत्र भी इसी तकनीक का उपयोग करता है। माओमिंग में नवनिर्मित 350,000 टन/वर्ष की क्षमता वाले उत्पादन संयंत्रों में भी इस तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। 　　(7) यूनिवेशन टेक्नोलॉजी कंपनी की कम-दबाव वाली गैसीय प्रक्रिया – यूनिपोल प्रक्रिया: कम दबाव एवं वायुदाब का उपयोग करके यूनिपोल PE प्रक्रिया द्वारा LLDPE-HDPE उत्पन्न किया जाता है। स्लरी उत्प्रेरकों, गैस-चरण एवं फ्लो-बेड रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। सामान्य मेटैलोसेंट कैटालिस्टों का उपयोग करने पर कैटालिस्ट हटाने की आवश्यकता नहीं होती। निवेश एवं संचालन संबंधी लागतें कम होती हैं, एवं यह पर्यावरण के लिए कम हानिकारक होता है। एथिलीन, कोपॉलिमराइजिंग मोनोमर एवं उत्प्रेरक, फ्लो-बेड रिएक्टर में डाले जाते हैं; इस प्रक्रिया हेतु संचालन स्थितियाँ लगभग 100℃ एवं 2.5 MPa होती हैं। उत्पाद का घनत्व 915–970 किग्रा/मी³ है, जबकि इसका पिघलने का सूचकांक 0.1–200 है। उत्प्रेरक के प्रकार के आधार पर, अणु-भार वितरण को संकीर्ण या विस्तृत बनाया जा सकता है। पहले से ही 89 उत्पादन लाइनें संचालित हो रही हैं, या उनका निर्माण किया जा र एकल लाइन की क्षमता 40,000 से 450,000 टन/वर्ष हो सकती है। वर्तमान में देश में इस तकनीक का उपयोग करने वाले कई संयंत्र हैं; मुख्य रूप से माओमिंग, जिहुआ, यांगज़ी, तियानजिन, झोंगयुआन, गुआंगझोउ, दाकिंग, क्वीलू आदि। 　　(8) स्टैमिकार्बन की कॉम्पैक्ट प्रक्रिया – इस प्रक्रिया में उन्नत Z-N उत्प्रेरकों का उपयोग करके कॉम्पैक्ट सॉल्यूशन तकनीक के द्वारा 900–970 किग्रा/मी³ घनत्व वाला PE उत्पन्न किया जाता है। मिश्रण करने हेतु स्टीरिंग रिएक्टर का उपयोग किया गया, एवं पॉलिमरीकरण हेतु तापमान 200℃ रखा गया हाइड्रोजन का उपयोग पॉलिमरों के आणविक वजन को नियंत्रित करने ह कैटालिस्ट को हटाने की आवश्यकता नहीं है। प्रति टन उत्पाद बनाने हेतु आवश्यक संसाधनों की मात्रा इस प्रकार है – एथिलीन एवं कोपॉलिमर मोनोमर – 1.016 टन, बिजली – 500 किलोवाट-घंटा, भाप – 400 किलोग्राम, शीतलन जल – 230 घन मीटर, एवं कम दबाव वाली भाप – 330 किलोग्राम। 5 उपकरण संचालन में हैं, जिनकी कुल क्षमता 650,000 टन/वर्ष है। 　　(9) बेसल पॉलीओलेफिन्स कंपनी की होस्टालेन प्रक्रिया – होस्टालेन प्रक्रिया में, क्रॉस-मिक्सर का उपयोग करके HDPE का उत्पादन किया जाता है। स्लरी पॉलिमरीकरण हेतु, समानांतर या श्रृंखलाबद्ध रूप में दो रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। प्रति टन उत्पाद के निर्माण हेतु आवश्यक सामग्री एवं ऊर्जा की मात्रा इस प्रकार है: इथिलीन एवं सह-पॉलिमर 1.015 टन, भाप 400 किग्रा, विद्युत 350 किलोवाट-घंटा, तथा शीतलन जल 165 घन मीटर। अब तक 31 उत्पादन लाइनें संचालित या निर्माणाधीन हैं; इनकी उत्पादन क्षमता लगभग 3.4 मिलियन टन/वर्ष है। वर्तमान में देश में इस तकनीक का उपयोग करने वाली कंपनी “लियाओहुआ” है, एवं इस कंपनी की उत्पादन क्षमता केवल 40,000 टन ही है। वर्तमान में, इस तकनीक की एकल लाइन से वार्षिक उत्पादन क्षमता 3.5 लाख टन है। इसके द्वारा डबल-पीक सहित लगभग सभी प्रकार के उत्पाद तैयार किए जा सकते हैं। इसके फिल्म, होलोग्राफिक एवं पाइप जैसे उत्पाद दुनिया भर में काफी प्रसिद्ध हैं। 　　(10) एनी केमिकल्स कंपनी की उच्च-दबाव वाली प्रक्रिया – LDPE एवं EVA का उत्पादन उच्च-दबाव वाली बैरल-आधारित या ट्यूब-आधारित प्रक्रियाओं के द्वारा किया जाता है। एलडीपीई का घनत्व 918–935 किग्रा/मी³ होता है, जबकि ईवीए में वीएएम (विनाइल एसिटेट मोनोमर) की मात्रा 3% से 40% तक हो सकती है। वर्तमान में 24 उत्पादन लाइनें संचालित हैं या निर्माणाधीन हैं; प्रत्येक लाइन की उत्पादन क्षमता 2 लाख टन/वर्ष तक है। वर्तमान में, इस उपकरण की स्थापना हेतु आवश्यक पूंजी एवं ऊर्जा-खपत काफी अधिक है; इसलिए नए उपकरणों में आमतौर पर इस तकनीक का उपयोग नहीं किया जाता। 　　(11) स्टैमिकार्बन कंपनी की उच्च-दाब विधि – उच्च-दाब वाले ट्यूबुलर रिएक्टरों का उपयोग करके LDPE एवं EVA सह-पॉलिमरों का निर्माण किया जाता है। प्रति टन उत्पादन हेतु आवश्यक सामग्री एवं ऊर्जा की मात्रा इस प्रकार है: इथिलीन – 1.005 टन, विद्युत – 800 किलोवाट-घंटा, उच्च दबाव वाली भाप – 230 किलोग्राम, शीतलन जल – 120 घन मीटर, निम्न दबाव वाली भाप (उत्पादन हेतु) – 650 किलोग्राम। 1996 से, 1.5 लाख से 3 लाख टन/वर्ष की क्षमता वाले कई उत्पादन संयंत्र संचालित हो रहे हैं; इस प्रकार कुल क्षमता 1.8 लाख टन/वर्ष से अधिक है।