معرفی چند روش اصلی تولید پلیاتیلن در سطح جهان
Thread Content
در حال حاضر، شرکتهای زیادی در سراسر جهان دارای فناوری پلیاتیلن هستند؛ ۷ شرکت دارای فناوری LDPE، ۱۰ شرکت دارای فناوری LLDPE و پلیاتیلن با چگالی کامل، و ۱۲ شرکت نیز دارای فناوری HDPE هستند. از نظر پیشرفتهای فناورانه، روش تولید LDPE با فشار بالا، پیشرفتهترین روش در تولید رزین PE است؛ همچنین فناوریهای مربوط به روشهای تولید در مخازن و لولهها نیز کاملاً توسعه یافتهاند. در حال حاضر، این دو روش تولید در کنار یکدیگر استفاده میشوند. کشورهای توسعهیافته به طور گسترده از روش تولید لولهای استفاده میکنند. علاوه بر این، شرکتهای خارجی به طور گسترده از کاتالیزورهای با دمای پایین و فعالیت بالا برای راهاندازی سیستمهای پلیمریزاسیون استفاده میکنند که منجر به کاهش دما و فشار واکنش میشود. تولید LDPE با روش فشار بالا، به سمت بزرگتر شدن و استفاده از سیستمهای لولهای پیش خواهد رفت. تولید HDPE و LLDPE با روش فشار پایین، عمدتاً از کاتالیستهای تیتانیومی و کوپلنگی استفاده میکند؛ در اروپا و ژاپن بیشتر از کاتالیستهای تیتانیومی نوع زیگلر استفاده میشود، در حالی که در ایالات متحده بیشتر از کاتالیستهای کوپلنگی به کار میروند.
(۱) خط تولید فرآیند Spherilene شرکت بازل برای PE خطی، میتواند از PE با چگالی بسیار پایین (ULDPE) تا LLDPE و همچنین HDPE تولید کند. از کاتالیستهای تیتانیومی نوع زیگلر-ناتا و فرآیند گازی سفریلن استفاده میشود. در حضور هیدروکربنهای بیفعل سبک، کاتالیزور و مواد ورودی ابتدا در حالت پیشپلیمریزاسیون درونماده انجام میشود و سپس پلیمریزاسیون درونماده در شرایط ملایم رخ میدهد. محلول وارد اولین راکتور فاز گازی میشود؛ گرمای آن توسط خنککن حلقه گاز چرخشی دفع شده و سپس وارد دو راکتور فاز گازی دیگر میگردد. چگالی محصولات تولیدی از ULDPE (کمتر از ۹۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) تا HDPE (بیشتر از ۹۶۰ کیلوگرم بر متر مکعب) متغیر است و نرخ جریان مذاب (MFR) بین ۰٫۰۱ تا ۱۰۰ است. به دلیل استفاده از دو راکتور فاز گازی، میتوان پلیمرهای دو قلهای و ویژه تولید کرد. از زمان ورود فناوری سفریلن به بازار در سال ۱۹۹۲، ظرفیت تولید آن به ۱.۸ میلیون تن در سال رسیده است. شش دستگاه تولیدی (۱ دستگاه در آمریکا، ۲ دستگاه در کره جنوبی، ۲ دستگاه در برزیل و ۱ دستگاه در هند) در حال فعالیت هستند؛ همچنین دو دستگاه دیگر (۱ دستگاه در هند و ۱ دستگاه در ایران) در حال ساخت هستند. ظرفیت تولید هر خط، بین ۱۰۰ هزار تن در سال تا ۳۰۰ هزار تن در سال است. در حال حاضر، چین فاقد تجهیزات تولید این نوع فناوری است.
(۲) فرآیند Bastar شرکت شیمیایی شمال اروپا: فرآیند PE Bastar میتواند LLDPE، MDPE (PE با چگالی متوسط) و HDPE دوقلوه و تکقلوه تولید کند. از مدارهای متوالی و راکتورهای واکنش با فشار پایین در فاز گازی استفاده میشود. چگالی PE بین ۹۱۸ تا ۹۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب است و شاخص ذوب آن بین ۰٫۱ تا ۱۰۰ میباشد. از کاتالیستهای Z-N یا SSC (مرکز فعال تکی) استفاده میشود. کاتالیزور و رقیقکن پروپان با یکدیگر وارد راکتور پیشپلیمریزاسیون فشرده میشوند، در حالی که کوکاتالیزور، اتیلن، مونومرهای کوپلیمری و هیدروژن نیز به آن تزریق میگردند. محلول پیشپلیمریزه شده دوباره وارد راکتور حلال بزرگتر دوم میشود و در شرایط فراحرج (۷۵-۱۰۰ درجه سانتیگراد، ۵.۵-۶.۵ MPa) عملیات میکند. میتوان محصولات دو قلهای تولید کرد. پلیمر پس از فرآیند استریل، به یک راکتور واکنش گازی با بستر جریانی منتقل میشود؛ بدون نیاز به افزودن کاتالیست جدید، میتوان پلیمر همگن تولید کرد. شرایط عملیاتی واکنش در حالت گازی عبارتند از: دمای ۷۵-۱۰۰ درجه سانتیگراد و فشار ۲.۰ مگاپاسکال. اولین دستگاه صنعتی در سال ۱۹۹۵ در فنلاند راهاندازی شد و دو خط تولید ساختهشده در ابوظبی (با ظرفیت ۴۵۰ هزار تن در سال برای محصولات نوع دوقلو) در نیمه دوم سال ۲۰۰۱ به کار گرفته شدند. واحد پنجم با ظرفیت ۲۵۰ هزار تن در سال (واحد دوم نوع دوقلویی) نیز در شرکت پتروشیمی شانگهای چین ساخته شد و به بزرگترین واحد تولید PE در چین تبدیل گردید؛ حداکثر ظرفیت طراحی شده این واحد برای هر خط تولید، ۳۰۰ هزار تن در سال است.
(۳) فرآیند Innovene شرکت BP با روش فاز گازی، میتواند محصولات LLDPE و HDPE تولید کند و از کاتالیستهای مبتنی بر تیتانیوم، کروم یا متالوسن استفاده مینماید. کاتالیزورهای کرومی میتوانند محصولاتی با توزیع وزن مولکولی گسترده تولید کنند، در حالی که کاتالیزورهای زیگلر-ناتا (Z-N) محصولاتی با توزیع وزن مولکولی محدود تولید میکنند. شرایط عملیاتی راکتور لایهای ملایم بوده و در محدوده ۷۵-۱۰۰ درجه سانتیگراد و ۲.۰ مگاپاسکال قرار دارد. میتوان از بوتن یا ایزوبوتن به عنوان مونومرهای همپلیمری استفاده کرد. ۳۰ خط تولید در حال کار، طراحی یا ساخت هستند. محدوده توانایی، ۵۰ هزار تا ۳۵۰ هزار تن در سال است. شرکت تکنیپ در همکاری با شرکت BP، فرآیند Innovene برای تولید پلیاتیلن متعلق به BP را در اروپا، اتحاد جماهیر شوروی سابق، آمریکای جنوبی، چین و مالزی راهاندازی کرده است. ظرفیت تولید PE شرکت BP در بخش Innovene اکنون بیش از ۸ میلیون تن در سال است و شامل واحدهای تولید PE در بندرعباس ایران، گرانجرمرز در اسکاتلند، ملاکا در اندونزی و کلتیخ در مالزی میشود. توسعه دوم واحدهای LLDPE/HDPE شرکت پتروشیمی دوشانزی در چین نیز با استفاده از فرآیند Innovene انجام شده است و ظرفیت تولید از ۱۲۰ هزار تن در سال به ۲۰۰ هزار تن در سال افزایش یافته است. این فناوری در تولید ۶۰۰ هزار تن پلیاتیلن جدید سایکو به کار خواهد رفت.
(۴) شرکت اکسون موبیل از فرآیندهای واکنشی توپی و استوانهای برای تولید پلیمرهای LDPE و کوپلیمرهای EVA (اتیلن-استات وینیل اتیلن) با استفاده از فرآیند رادیکالهای فشار بالا، استفاده میکند. از راکتورهای لولهای بزرگمقیاس (ظرفیت ۱۳۰ هزار تا ۳۵۰ هزار تن در سال) و راکتورهای همزندار (ظرفیت حدود ۱۰۰ هزار تن در سال) استفاده میشود. فشار عملیاتی راکتورهای لولهای تا ۳۰۰ مگاپاسکال است، در حالی که راکتورهای مخزنی کمتر از ۲۰۰ مگاپاسکال است. مزیت فرآیند با فشار بالا، کاهش زمان ماندن مواد در راکتور است؛ همچنین، یک راکتور میتواند از تولید پلیمرهای تکجزئی به تولید پلیمرهای ترکیبی تغییر کاربری دهد. چگالی پلیمرهای همگن بین ۹۱۲ تا ۹۳۵ کیلوگرم بر متر مکعب است و شاخص ذوب آنها بین ۰٫۲ تا ۱۵۰ میباشد. میزان استات وینیل میتواند تا ۳۰ درصد باشد. میزان مواد و انرژی مصرفی برای تولید هر تن پلیمر به شرح زیر است: اتیلن ۱.۰۰۸ تن، برق ۸۰۰ کیلوواتساعت، بخار ۰.۳۵ تن، و نیتروژن ۵ متر مکعب. ۲۳ مجموعه راکتور فشار بالا در حال کار هستند و ظرفیت تولید آنها ۱.۷ میلیون تن در سال است. تولید پلیمرهای تکمولکولی و انواع کوپلیمرها. در حال حاضر، واحد تولید LDPE به ظرفیت ۲۰۰ هزار تن در سال که در منطقه یانشان ساخته شده است، از فناوری روش لولهای این شرکت استفاده میکند.
(۵) روش CX با محلول کمفشار شرکت میتسویی کمیکال، قادر به تولید HDPE و MDPE است و از روش CX با محلول کمفشار استفاده میکند. محصولاتی با توزیع وزن مولکولی دو قلهای قابل تولید هستند. اتیلن، هیدروژن، مونومرهای کوپلیمریزهشونده و کاتالیزورهای بسیار فعال وارد راکتور میشوند و در حالت محلول، واکنش پلیمریزاسیون رخ میدهد. سیستم کنترل خودکار ویژگیهای پلیمر، امکان کنترل مؤثر کیفیت محصول را فراهم میکند؛ لذا نیازی به جداسازی کاتالیزورهای بسیار فعال از محصول وجود ندارد. ۹۰ درصد از حلالهای جداشده از محلول، بدون نیاز به هیچگونه فرآوری، میتوانند مستقیماً به راکتور بازگردانده شوند. میتوان محصولاتی با توزیع وزن مولکولی باریک یا پهن تولید کرد که چگالی آنها بین ۹۳۰ تا ۹۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب و شاخص ذوب آنها بین ۰٫۰۱ تا ۵۰ است. میزان مصرف مواد و انرژی برای تولید هر تن محصول به شرح زیر است: اتیلن و مونومرهای همپلیمری ۱۰۱۰ کیلوگرم، برق ۳۰۵ کیلوواتساعت، بخار ۳۴۰ کیلوگرم، آب خنککننده ۱۹۰ تن و نیتروژن ۳۰ متر مکعب. ۳۵ خط تولید در حال فعالیت یا ساخت هستند و ظرفیت کل آنها ۳.۶ میلیون تن در سال است. در کشور، واحدهای اصلی مشغول به استفاده از این فناوری عبارتند از: واحد ۲۲۰ هزار تنی در داچینگ، واحدهای ۱۴۰ هزار تنی در یانگزی و یانشان، و واحد ۷۰ هزار تنی در لانچوان.
(۶) فرآیند LPE راکتور دو مسیر شرکت شلاکسون-فیلیپس برای تولید پلیاتیلن خطی (LPE) استفاده میکند. پلیمریزاسیون با استفاده از کاتالیستهای بسیار فعال در راکتور مداربسته و محلول آیزوبوتان انجام میشود. شاخص ذوب شدن محصول و توزیع وزن مولکولی را میتوان با استفاده از کاتالیست، شرایط عملیاتی و هیدروژن، تنظیم و کنترل کرد. کوپلیمرهای مونومری میتوانند شامل بوتن-۱، هگزن-۱، اوکتن-۱ و غیره باشند. کاتالیزورهای با فعالیت بالا، نیازی به حذف کاتالیزور را ایجاد نمیکنند؛ همچنین در فرآیند پلیمریزاسیون، پارافین یا سایر محصولات جانبی تولید نمیشود، **که منجر به کاهش آلودگی محیط زیست میگردد.** اتیلن، ایزوبوتان، مونومرهای کوپلیمری و کاتالیزور به طور مداوم وارد راکتور چرخشی میشوند و در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد و فشار حدود ۴.۰ مگاپاسکال واکنش میدهند؛ زمان ماندن مواد در این راکتور حدود ۱ ساعت است. نرخ تبدیل یونیلن در یک مسیر بیش از ۹۷٪ است. میزان مصرف مواد و انرژی برای تولید هر تن محصول به شرح زیر است: اتیلن: ۱.۰۰۷ تن، کاتالیستها و مواد شیمیایی: ۲ تا ۱۰ دلار (بسته به نوع محصول)، برق: ۳۵۰ کیلوواتساعت، بخار: ۰.۲۵ تن، آب خنککننده: ۱۸۵ تن، نیتروژن: ۳۰ متر مکعب. ۸۲ خط تولید در حال فعالیت یا ساخت هستند که ۳۴ درصد از ظرفیت تولید PE جهان را تشکیل میدهند. واحد ۱۳۵ هزار تنی شرکت شانگهای جینفی از همین فناوری استفاده میکند. تأسیسات جدید ۳۵۰ هزار تن در سال در مائومینگ نیز ممکن است از این فناوری استفاده کنند.
۷) فرآیند Unipol شرکت فناوری Univation، که از روش فاز گازی با فشار پایین برای تولید LLDPE-HDPE استفاده میکند. از کاتالیست مرکب و راکتورهای فاز گازی و تخت جریانی استفاده میشود. با استفاده از کاتالیستهای متالوسنتیک معمولی، نیازی به مرحله حذف کاتالیست وجود ندارد. هزینههای سرمایهگذاری و عملیاتی پایین است و آلودگی محیط زیست کمتری ایجاد میکند. اتیلن، مونومرهای همپلیمریزه و کاتالیزور وارد راکتور تخت جریانی میشوند و شرایط عملیاتی حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد و ۲.۵ MPa است. چگالی محصول بین ۹۱۵ تا ۹۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب است و شاخص ذوب آن بین ۰٫۱ تا ۲۰۰ میباشد. بسته به نوع کاتالیزور، میتوان توزیع وزن مولکولی را باریک یا گسترده در نظر گرفت. ۸۹ خط تولید در حال بهرهبرداری یا ساخت هستند. ظرفیت خط تکخطه میتواند بین ۴۰ هزار تا ۴۵۰ هزار تن در سال باشد. در حال حاضر، تجهیزات زیادی در کشور از این فناوری استفاده میکنند که عمدتاً شامل مومینگ، جیهوا، یانگزی، تیانجین، ژونگیوان، گوانگژو، داچینگ و چیلو میباشند.
(۸) فرآیند COMPACT شرکت استامیکاربون: این فرآیند از کاتالیستهای پیشرفته نوع Z-N و تکنولوژی COMPACT Solution برای تولید PE با چگالی ۹۰۰-۹۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب استفاده میکند. از راکتور همزندار استفاده شده و دمای پلیمریزاسیون ۲۰۰ درجه سانتیگراد است. هیدروژن برای کنترل وزن مولکولی پلیمرها استفاده میشود. نیازی به مرحله حذف کاتالیزور نیست. میزان مصرف مواد و انرژی برای تولید هر تن محصول به شرح زیر است: اتیلن و مونومرهای همپلیمری: ۱.۰۱۶ تن، برق: ۵۰۰ کیلوواتساعت، بخار: ۴۰۰ کیلوگرم، آب خنککننده: ۲۳۰ متر مکعب، بخار با فشار پایین (خروجی): ۳۳۰ کیلوگرم. ۵ دستگاه در حال کار هستند و ظرفیت کل آنها ۶۵۰ هزار تن در سال میباشد.
(۹) فرآیند هوستالن شرکت بازل پلیاولفین، تولید HDPE با استفاده از مخزن همزندار در فرآیند هوستالن. پلیمریزاسیون محلول با استفاده از دو راکتور در حالت موازی یا سری انجام میشود. میزان مصرف مواد و انرژی برای تولید هر تن محصول به شرح زیر است: اتیلن و مونومرهای همپلیمری: ۱.۰۱۵ تن، بخار: ۴۰۰ کیلوگرم، برق: ۳۵۰ کیلوواتساعت، آب خنککننده: ۱۶۵ متر مکعب. ۳۱ خط تولید در حال فعالیت یا در مرحله طراحی هستند و ظرفیت تولید آنها نزدیک به ۳.۴ میلیون تن در سال است. در حال حاضر، تنها واحدی که از این فناوری در کشور استفاده میکند، شرکت لیائوهوا است و ظرفیت تولید آن تنها ۴۰ هزار تن است. در حال حاضر، بیشترین ظرفیت تولید این فناوری در یک خط تولید، ۳۵۰ هزار تن در سال است و میتواند تقریباً تمام محصولات، از جمله محصولات دو قلهای، را تولید کند.
هیچ کاتالیزور مبتنی بر روپوش نیست، فقط کاتالیزورهای مبتنی بر کروم وجود دارد. بازل علاوه بر روش فاز گازی و روش هوستالن، از روشهای پلیاتیلن با فشار بالا در قالب لولهای و مخزنی نیز استفاده میکند؛ که این روشها بسیار مشهورتر از روش فاز گازی آن هستند. فرآیند LPE راکتور دو مسیر شرکت شلاکسون-فیلیپس. . شوورون فیلیپس از نظر دقیق HDPE است، نه LPE؛ مونومرهای همپلیمری میتوانند شامل بوتن-۱، هگزن-۱، اوکتن-۱ و غیره باشند، اما تنها مونومر همپلیمری مورد استفاده، هگزن-۱ است. علاوه بر این، کارخانههای مائومینگ ۱۰ سال است که در حال فعالیت هستند؛ دادههای شما بسیار قدیمی است و محدوده دماهای عملیاتی نیز منسوخ شدهاند. :D HDPE را با فرآیند Hostalen در مخزن همزندار تولید میکند. پلیمریزاسیون محلول با استفاده از دو راکتور در حالت موازی یا سری انجام میشود. چرا سه راکتور به صورت زنجیرهای به هم متصل شدهاند؟ علاوه بر این، در کشور فقط تأسیسات ۴۰ هزار تنی لیائوهوا وجود ندارد؛ تأسیسات جیهوا و پنگژو شیهوا نیز وجود دارند. فرآیند COMPACT شرکت استامیکاربون اصلاً نمیتواند جزو فرآیندهای اصلی محسوب شود؛ چون بسیار کمتر مورد استفاده قرار میگیرد… حتی بهتر از فرآیندهای شرکت ایندوسینت نیست. در واقع، توضیح این موضوع خیلی پیچیده است. دو دسته اصلی وجود دارد: پلیاتیلن با فشار بالا/ایویای: فرآیندهای لولهای و مخزنی؛ پلیاتیلن با فشار پایین: فرآیندهای تخت جریانی، حلقوی-لولهای و مخزنی؛ یا این بخش را میتوان به پلیاتیلن خطی و پلیاتیلن با چگالی بالا تقسیم کرد
متشکرم بابت اصلاحات؛ از متخصصان خواهشمندیم بیشتر در گفتوگوها شرکت کنند
جرأت ندارم بگویم کارشناس هستم، فقط در این زمینه اطلاعات کمی بیشتری دارم
من دیدم که در منابع ۱۱ روش تولید وجود دارد، اما اینجا فقط نه روش ذکر شده است. نمیدانم سایر روشها چه هستند؟
پلیاتیلن فشار بالا/EVA: نوع لولهای، نوع مخزنی (دو نوع). پلیاتیلن خطی و پلیاتیلن با چگالی بالا: نوع تخته جریانی، نوع حلقوی-لولهای، نوع مخزنی؛ ویژگی خاص پلیاتیلن نوردیک دوستاره، نوع حلقوی-لولهای به همراه تخته جریانی (میتوان آن را چهار نوع در نظر گرفت). در واقع اینها همه هستند، صحبت بیشتر دربارهی بقیه بیفایده است. به عنوان مثال، در فرآیندهای با فشار بالا، اصل روش لولهای شرکتهای باسل و اکسون یکسان است؛ همچنین، تختهای جریانی پلیاتیلن خطی شرکتهای یونیویشن و بیپی نیز تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند. لولههای دوحلقهای پلیاتیلن با چگالی بالا متعلق به شرکت شوورون فیلیپس و شرکت اینوویس نیز، همچنین روشهای استفاده از مخازن شرکت باسل و شرکت میتسویی، همگی جزو یک دسته از فرآیندها محسوب میشوند. اگر مجبور باشید اینها را به فرآیندهای مختلف تقسیم کنید، تعداد فرآیندها فراتر از ۱۱ خواهد بود!
از همگی برای به اشتراک گذاشتن اطلاعاتتان سپاسگزارم، واقعاً مفید بود!
اگر مفید باشد خوب است، بیایید همگی دربارهاش بحث کنیم! به اشتراک گذاشتن بیشتر، شادی بیشتر
در چند سال اخیر، محصولات با چگالی کامل در داخل کشور زیاد تولید شدهاند؛ بازار به حد سیر رسیده و سود شرکتها بسیار کم است. چگالی بالا مشابه است. در حال حاضر، بازدهی پایینترین چگالی بهترین است، بهویژه EVA.