بررسی صنعت پلی اتیلن (بخش دوم) فرآیندتولید

بررسی صنعت پلی اتیلن  بخش دوم

فرآیند تولید

معایب و مزایای کلی پلی اتیلن ها:

مزایا: ۱) قیمت پایین 2) خواص الكتریكی مطلوب 3) مقاومت شیمیایی بالا 4) شفافیت مناسب در فیلم های نازك 5) بدون بوی زننده و سمیت 6) نفوذ ناپذیری خوب در برابر آب در هنگام استفاده در بسته بندی و در كاربردهای كشاورزی و ساختمانی معایب: ۱) مورد اکسیداسیون قرار می گیرد. 2) در حالت توده، کدر می شود. 3) ظاهر شبیه به پارافین دارد. 4) مقاومت كم در مقابل خراشیدن برخی ویژگی های پلی اتیلن مهمترین ویژگی های ذاتی پلی اتیلن های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارتند از: • چگالی • نمایه مذاب • توزیع وزن مولکولی چگالی چگالی انواع پلی اتیلن ها در محدوده 0.910 تا 0.965 قرار دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می کنند این است که 0.003 تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجهی در ویژگی ها می شود. به طورکلی با افزایش چگالی، خط بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش می یابد. نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب (MFI) کاربردی ترین نشانه ارتباط دهنده ویژگی های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایه مذاب، وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنه ثابت در دمای 190 درجه ساتیگراد بیرون می آید و این درحالی است که وزنه استانداردی بر روی پیستون محفظه رانش که حاوی سه گرم پلی اتین است قرار دارد. نمایه مذاب تا حدودی ( اما نه دقیق) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابراین با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می یابد. نمایه مذاب بیشتر نشاندهنده روانی بیشتر در دماهای فراورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی های روانی به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. بطورکلی با افزایش نمایه مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می یابد. توزیع وزن مولکولی توزیع وزن مولکولی نیز اثر بارزی بر روی ویژگی ها دارد. با افزایش نسبت توزیع وزن مولکولی استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می یابد و شکنندگی و تمایل به ترک داشتن افزایش می یابد.

تصویر1-2 ویژگی گریدهای پلی اتیلن

روش های تولید پلی اتیلن پلی اتیلن (PE) با پلیمریزاسیون گاز اتیلن، تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست تولید می شود. در طول واکنش، مولکول های اتیلن به صورت زنجیره هایی به طول 50 تا 50000 واحد (مونومر) تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک ماده جامد سفید رنگ تغییر حالت می دهد. پر کاربرد ترین کاتالیزور برای تولید پلی اتیلن، زیگلر ناتا (Zigler Natta) می باشد که ترکیبی از آلکیلهای آلومینیوم و هالیدهای تیتان است. ماده اولیه برای تولید پلی اتیلن یعنی اتیلن معمولاً به دو روش تولید می شود یا از تقطیر نفت خام به دست می آید که در این حالت ماده اولیه مورد استفاده برای تولید اتیلن، نفتا می باشد یا از پالایش نفت خام می باشد که در این حالت ماده اولیه برای تولید اتیلن، میعانات گاز طبیعی ( اتان، پروپان، بوتان و میعانات گازی) می باشد و در هر دو حالت ماده اولیه وارد فرایند کراکینگ بخار می گردد که در این فرایند درصد خروجی اتیلن از اتان و نفتا به ترتیب 80 و 31 درصد می باشد. در شکل ذیل دو فرایند مرسوم تولید پلی اتیلن از گاز طبیعی و نفتا نشان داده است:

تصویر2-2 فرایند تولید پلی اتیلن

روندهای جدید تولید پلی اتیلن:

الف) روش MTO (متانول به الفین ها) تبديل اتان به الفين‌هايي نظير اتيلن و پروپيلن، در سالهاي آتي با مشكلاتي قابل توجه روبرو شده است. عمده اين مشكلات، تامين اتان براي واحدهاي روبه رشد پتروشيمي از منابع هيدوركربوري و اشباع بازار برخي مشتقات اين مواد نظير پلي‌‌اتيلن و اتيلن مي‌باشد. اين مسائل در كنار يكديگر نياز به تكنولوژي جديدي را كه از محدوديت‌هاي فرآيند كراكينگ گرمايي عاري باشد، ايجاد نموده است. يكي از اين فرآيندها تبديل كاتاليستي تركيبات متوكسي نظير متانول و يا دي‌متيل‌اتر به مخلوط الفين‌ها مي‌باشد. اين پروسه كه MTO يا "متانول به الفين" نام دارد، متانول خام را به اتيلن و پروپيلن تبديل مي‌نمايد. در طي اين فرآيند ابتدا در مرحله اول، گاز طبيعي به متانول خام تبديل مي‌گردد و در مرحله دوم متانول حاصله از طريق يك واكنش كاتاليستي به اتيلن و پروپيلن تبديل مي‌گردد. از عمده ويژگيهاي اين فرآيند تبديل عمده‌ترين جزء گاز طبيعي (متان) به الفين مي‌باشد. متان حدود 90 درصد از گاز طبيعي را تشكيل مي‌دهد, از اين‌رو تبديل آن به الفين بسيار پرصرفه مي‌باشد. اتيلن و پروپيلن توليدي با خلوص بالاي 97 درصد بوده و مي‌توان آنرا به‌راحتي جدا ساخته و به واحد پليمرسازي فرستاد.

تصویر3-2 نمایی از فرایند MTO

ب‌) بیو پتروشیمی (Ethanol Dehydration) اتانول تحت واکنش کاتالیستی به نام Syndol برای تولید اتیلن هیدروژن زدایی می شود. در ذیل فرایند تولید اتیلن از اتانول نشان داده شده است:

تصویر 4-2

کابردهای پلی اتیلن روند رو به رشد استفاده از مواد پلاستيکي و بطور خاص پلی اتيلن در صنعت مرهون خواص و مشخصات اين مواد و کاربردهاي آن مي باشد که باعث شده است در مدت زمان کوتاهي که از عمر آن مي گذرد از پيشرفت چشمگيري در توليد و ميزان کاريري در صنايع مختلف را شاهد باشد.

پلی اتیلن در موارد زیر کاربرد دارد: بسته بندی : فیلم های بسته بندی، محصولات بسته بندی سخت و نیمه سخت. حمل و نقل : باک بنزین های خودرو کاربردهای طبی : محصولات بهداشتی ، سینی های با کاربرد پزشکی و مخازن نگهداری دارو کالاهای مصرفی : اسباب بازیها، بطریهایی که به طریقه بادی قالب گیری می شوند ،درب های بطری ،کالاهای خانگی ، ظروف آشپزخانه لوازم خانگی : مخازن قابل حمل، اسباب و اثاثیه گردش صحرایی در هوای آزاد و آبیاری صنعتی : لوله ها،اتصالات ،سطلها ، مخازن ، تجهیزات فرایندی و کالاها و قطعات سخت افزاری ویژه صنعت ساختمان کالاهای الکتریکی : کمپاند پلی اتیلن کاربرد آن تولید کابل های برق می باشد فیلم: از فیلم‌های پلی اتیلنی برای بسته بندی مواد غذایی، البسه، کیسه‌های پلاستیکی، فیلم‌های محافظ درکاربردهای ساختمانی، عایق‌های رطوبت، گلخانه‌ها، پوششهای صندلی اتومبیلهای نو، تارپولین‌ها و غیره استفاده کرد. از کاربردهای دیگر آن می‌توان به استفاده از آن در عایق‌های الکتریکی کابلها وسیمها، ظروف خانگی، قطعات مختلف مصرفی در صنایع خودروسازی، قطعات تزریقی، انواع لوله‌ها، مخزنهای نگهداری مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی و از پودر آن برای بهبود خواص مختلف رزین‌های گرمانرم و گرماسخت و غیره اشاره کرد.

تصویر5-2- کاربردهای پلی اتیلن

همچنین در نمودار ذیل کاربرد هریک از گریدهای پلی اتیلن همراه با درصد سهم آنها آورده شده است. همانطور که نمودارها نشان می دهد 67 تا 76 درصد پلی اتیلن سبک و سبک خطی به تولید فیلم و ورق اختصاص می یابد. عمده پلی اتیلن سنگین نیز برای تولید فیلم و ورق، ظروف پلاستیکی و قالب گیری تزریقی استفاده می شود.

تصویر6-2