विश्व में प्रयोग में आने वाली प्रमुख पॉलीथीन उत्पादन तकनीकों का परिचय

(1) बैसल कंपनी की गैस-चरण विधि “स्फेरिलीन” प्रक्रिया के द्वारा, रैखिक PE का उत्पादन बहुत कम घनत्व वाले PE (ULDPE) से लेकर LLDPE तक किया जा सकता है; साथ ही 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। हल्के एवं निष्क्रिय हाइड्रोकार्बनों की उपस्थिति में, उत्प्रेरक एवं फीड पदार्थों का पहले बॉडी-प्रीपॉलिमराइजेशन होता है; इसके बाद शांत परिस्थितियों में बॉडी-पॉलिमराइजेशन घटित होता है। तरल पदार्थ पहले गैस-चरणीय अभिक्रिया कक्ष में जाता है; वहाँ चक्रीय गैस-परिसंचरण शीतलक का उपयोग करके इसका तापमान कम किया जाता है, उसके बाद यह दूसरे दो गैस-चरणीय अभिक्रिया कक्षों में जाता ह उत्पादों का घनत्व ULDPE (900 किग्रा/मी³ से कम) से HDPE (960 किग्रा/मी³ से अधिक) तक होता है, जबकि मेल्ट फ्लो रेट (MFR) 0.01 से 100 तक होता है। दो गैस-चरणीय अभिक्रियकों के उपयोग के कारण, डबल-पीक वाले एवं विशेष प्रकार के पॉलिमर भी उत्पन्न किए जा सकते हैं। 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, भारत में 1) पहले से ही कार्यरत हैं; जबकि दो और इकाइयाँ (भारत एवं ईरान में एक-एक) निर्माणाधीन हैं। प्रत्येक इकाई की वार्षिक उत्पादन क्षमता 1 लाख टन से 3 लाख टन तक है। वर्तमान में, चीन में ऐसी तकनीकों के उत्पादन हेतु कोई उपकरण उपलब्ध नहीं है।

(2) नॉर्डिक केमिकल्स कंपनी की “बैस्टार” प्रक्रिया – इस 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-पॉलिमरीकृत द्रावण फिर से दूसरे, बड़े आकार के रिएक्टर में जाता है; जहाँ यह अति-आल्पदशा की परिस्थितियों (75-100°C, 5.5-6.5 मेगापास्कल) में क्रियाशील रहता 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 संयंत्र, जिसकी क्षमता 250,000 टन/वर्ष है (दूसरा “डबल-पीक” स्तर वाला संयंत्र), चीन की शंघाई पेट्रोकेमिकल कंपनी द्वारा निर्मित किया गया। यह चीन का सबसे बड़ा PE संयंत्र है; इस संयंत्र की अधिकतम डिज़ाइन क्षमता 300,000 टन/वर्ष है।

(3) बीपी कंपनी की गैस-चरण विधि आधारित इनोवेन प्रक्रिया के द्वारा LLDPE एवं HDPE उत्पाद बनाए जा सकते हैं; इस प्रक्रिया में Z-N टाइटेनियम-आधारित, क्रोमियम-आधारित या मेटालॉजेनिक 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 रिएक्टर की संचालन शर्तें हल्की हैं; ये 75-100°C एवं 2.0 मेगापास्कल हैं। ब्यूटीन या एलीन को सह-पॉलिमराइज़िंग मोनोमर के रूप में उपयोग में ल पहले से ही 30 उत्पादन लाइनें संचालन में हैं, जबकि कुछ अन्य लाइनों का डिज़ाइन या निर्माण चल रहा है। क्षमता 50,000 से 350,000 टन/वर्ष की है। टेक्निप, बीपी के साथ मिलकर, यूरोप, पूर्व सोवियत संघ, दक्षिण अमेरिका, चीन एवं मलेशिया में बीपी द्वारा उत्पादित पॉलीएथिलीन के निर्माण हेतु “इनोवेन” प्रक्रिया का उपयोग करता है। बीपी कंपनी की इनोवेनपी 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, जिससे 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 कंपनी, ट्यूबलर एवं रिएक्टर-आधारित प्रक्रियाओं का उपयोग करके उच्च दबाव वाली फ्री रेडिकल प्रक्रियाओं के माध्यम से LDPE यूनिमर एवं EVA (इथिलीन विनाइल एसिटेट) कोपोलिमरों का उत्पादन करती 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 बैच 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 संसाधनों की मात्रा इस प्रकार है – एथिलीन 1.008 टन, बिजली 800 किलोवाट-घंटे, भाप 0.35 टन, नाइट्रोजन 5 मीटर³। 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 का उपयोग करके ही बनाया गया है।

(5) मित्सुई केमिकल्स की कम-दबाव वाली स्लरी प्रक्रिया CX के द्वारा HDPE एवं MDPE उत्पन्न किए जा सकते हैं; इसके लिए कम-दबाव वाली स्लरी प्रक्रिया CX का ही उपयोग 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, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता बेहतर रहती है। अत्यधिक सक्रिय उत्प्रेरकों को उत्पाद से अलग करने की कोई आवश्यकता नहीं होती। घोल से अलग किए गए 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; इनका घनत्व 930-970 किग्रा/मी³ होता है, एवं इनका 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। पहले से ही 35 उत्पादन लाइनें संचालित हो रही हैं, या निर्माणाधीन हैं; 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 क्षमता वाला संयंत्र, यांगज़ी एवं यानशान में 1.4 लाख टन क्षमता वाले संयंत्र, तथा लानझोउ में 70 हज़ार टन क्षमता वाला संयंत्र शामिल हैं।

(6) शेवरॉन-फिलिप्स कंपनी की डबल-सर्किट रिएक्टर LPE प्रक्रिया के द्वारा, फिलिप्स ऑयल कंपनी की LPE प्रक्रिया का उपयोग करके रैखिक पॉलीथीन (LPE) तैयार किया जाता है। अत्यधिक सक्रिय उत्प्रेरकों का उपयोग, रिसाइक्लिंग रिएक्टरों एवं आइसोब्यूटेन स्लरी में पॉलिमरीकरण हेतु किया जाता है। 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 पदार्थों का यहाँ रुकने 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 निर्मित 350,000 टन/वर्ष क्षमता वाला नया संयंत्र भी इस तकनीक का उपयोग कर सकता है।

7) यूनिवेशन टेक्नोलॉजीज की “लो-प्रेशर गैस-फेज यूनिपॉल प्रक्रिया” में, कम दबाव एवं वायुदाब के उपयोग से LLDPE-HDPE का उत्पादन किया जाता है। स्लरी उत्प्रेरक एवं गैस-चरण, फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर का उपयोग किया जाता है। सामान्य मेटलोकेटल उत्प्रेरकों का उपयोग करने पर उत्प्रेरक हटाने की कोई आवश्यकता नहीं होती। निवेश एवं संचालन लागत कम है; पर्यावरण पर भी कम प्रभाव पड़ता है। इथिलीन, सह-पॉलिमरीकरण अभिकर्ता एवं उत्प्रेरक, फ्लुइडाइज्ड बेड रिएक्टर में प्रवेश करते हैं; ऑपरेटिंग शर्तें लगभग 100°C एवं 2.5 मेगापास्कल हैं। उत्पाद का घनत्व 915-970 किग्रा/मी³ है, जबकि उसका पिघलने का सूचकांक 0.1-200 है। उत्प्रेरक के प्रकार के आधार पर, आणविक भार वितरण को संकीर्ण या चौड़ा किया 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 उपकरण काफी हैं; इनमें मुख्य रूप से माओमिंग, जीहुआ, यांग्ज़ी, तियानजिन, झोंगयुआन, गुआंगझोउ, दाचिंग, चीलू आदि शामिल हैं।

(8) स्टैमिकार्बन की “कॉम्पैक्ट” प्रक्रिया – इस प्रक्रिया में उन्नत Z-N उत्प्रेरकों का उपयोग किया जाता है; तथा “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 उत्प्रेरक को हटाने की कोई 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) बासेल पॉलीओलेफिन्स कंपनी, होस्टालेन प्रक्रिया के द्वारा मिश्रण टैंकों का उपयोग करके HDPE का उत्पादन करती है। स्लरी पॉलिमरीकरण हेतु, समानांतर या श्रृंखलाबद्ध रूप में दो रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। प्रति टन उत्पाद बनाने हेतु आवश्यक संसाधनों की मात्रा इस प्रकार है – एथिलीन एवं कोपॉलिमर मोनोमर 1.015 टन, भाप 400 किग्रा, बिजली 350 किलोवाट-घंटा, एवं शीतलन जल 165 मीटर³। 31 उत्पादन लाइनें पहले से ही कार्यरत हैं, 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 कंपनी है; इसकी उत्पादन क्षमता केवल 40,000 टन है। वर्तमान में, इस तकनीक से एक लाइन पर अधिकतम 350,000 टन/वर्ष का उत्पादन किया जा सकता है; इससे डबल-पीक सहित लगभग सभी उत्पादों का निर्माण संभव है।

कोई नेटवर्क-आधारित उत्प्रेरक नहीं है; केवल क्रोमियम-आधारित उत्प्रेरक ही हैं। बेसल में गैस-चरण विधि के अलावा, होस्टालेन प्रक्रिया भी है; साथ ही ट्यूब-आधारित एवं टैंक-आधारित उच्च-दबाव वाली पॉलीथीन उत्पादन प्रक्रियाएँ भी मौजूद हैं। ये प्रक्रियाएँ गैस-चरण विधि की तुलना में कहीं अधिक प्रसिद्ध हैं। शेवरॉन-फिलिप्स कंपनी की डबल-सर्किट रिएक्टर LPE प्रक्रिया। । शेवरॉन फिलिप्स, वास्तव में HDPE है, LPE नहीं। कोपॉलिमराइज़िंग मॉनोमरों में ब्यूटीन-1, हेक्सीन-1, ऑक्टीन-1 आदि शामिल हो सकते हैं; लेकिन केवल हेक्सीन-1 ही उपयोग में आता है। माओमिंग संयंत्र 10 साल से संचालित हो रहा है… आपके आंकड़े बहुत पुराने हैं, एवं संचालन हेतु आवश्यक तापमान सीमाएँ भी पुरानी हो चुकी हैं। :डी, हॉस्टालेन प्रक्रिया का उपयोग करके स्टीरिंग टैंक में HDPE का उत्पादन करता है। स्लरी पॉलिमरीकरण हेतु, समानांतर या श्रृंखलाबद्ध रूप में दो रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। आखिर क्यों तीन रिएक्टरों को एक साथ जोड़ा गया है? इसके अलावा, चीन में भी केवल लियाओहुआ का ही 40,000 टन/वर्ष क्षमता वाला संयंत्र ही नहीं है; जीहुआ एवं पेंगझोउ पेट्रोकेमिकल में भी ऐसे संयंत्र हैं। स्टैमिकार्बन की COMPACT प्रक्रिया को मुख्य प्रक्रियाओं में जरा भी नहीं गिना जा सकता; यह बहुत ही अल्पप्रचलित प्रक्रिया है… इंडेक्स की तुलना में तो यह कुछ भी नहीं है। वास्तव में, इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – उच्च-दबाव वाला पॉलीथीन/ईवीए: ट्यूब-आकार, बैच-आकार; कम-दबाव वाला पॉलीथीन: फ्लो-बेड, रिंग-ट्यूब, बैच-आकार… या फिर इसे और भी विभाजित किया जा सकता है – रैखिक पॉलीथीन एवं उच्च-घनत्व वाला पॉलीथीन।