بررسی تولید پلی استرلیف پلیمری 77 صفحه + doc

به صفحه دریافت بررسی تولید پلی استرلیف پلیمری خوش آمدید.

امیدواریم که بررسی تولید پلی استرلیف پلیمری همان چیزی باشد که نیاز دارید.

پلی استرلیف پلیمری خطی مصنوعی بوده كه در انگلستان توسط شیمیدان هایی بنام ژآروین فیلد و ژتدیكسون عضو جامعه كالیكو پرنیتر Calico Printer كشف و توسعه یافت این اقدام در واقع توسط مستقیم كارهای دبلیو اچ كاروترز بروی

فرمت فایل: doc

تعداد صفحات: 77

حجم فایل: 1.54 مگا بایت

قسمتی از محتوای فایل و توضیحات:

مواد اولیه

1-1- تاریخچه

پلی استرلیف پلیمری خطی مصنوعی بوده كه در انگلستان توسط شیمیدان هایی بنام ژ.آر.وین فیلد و ژ.ت.دیكسون عضو جامعه كالیكو پرنیتر Calico Printer كشف و توسعه یافت . این اقدام در واقع توسط مستقیم كارهای دبلیو . اچ . كاروترز بروی
پلی استرها محسوب می گردد. در این رابطه كارخانه هایی برای تولید پلی استر تاسیس گشت . كمپانی دوپونت امریكا امتیاز این كارخانه ها را خریداری نمود و شماره ثبتی در امریكا یعنی 2465319 را بخود اختصاص داد . پلیمرولیف ریسیده شده آن در كارخانه كینستون Kinston واقع در كارولینای شمالی در تاریخ مارس 1953 ساخته شد . نام تجارتی پلی استر در امریكا به داكرون موسوم گردید . لیف و نخ فیلامنت تولیدی در انگلیس تری لن نام داشت .تری لن و داكرون از نظر ساختار شیمیایی یكی هستند . این فرآورده از همان اوان تولید در بازار جذب گردید و هر روزه نیز به شهرتش افزوده گردید و امروزه در سرتاسر دنیا ، آن هم به اوزان نجومی تولید و به مصرف می رسد . این لیف با ساختار شیمیایی برابری توسط هوخست انگلستان( ترویرا) ، انكالون انگلیس ( ترلنكا ) وكیل روت واقع در ایرلند شمالی بنام (لیرل ) با ماهیت شیمیایی پلی ( اتیلن ترفتالات ) تولید می گردد . داكرون ساخت آمریكا و هم چنین فورترل تولیدی به وسیله Fibe industry نیز از شهرت كافی برخوردار است . [1]

پلی اتیلن ترفتالات كه به طور معمول PET نامیده می شود یكی از مهمترین پلیمرهای مهندسی است كه برای تولید محصولات مختلفی از جمله الیاف نساجی ، نخ تایر ، بطری و ظروف ، فیلم های نواری صوتی و تصویری ، فیلمهای پزشكی اشعه ایكس ، فیلمهای بسته بندی ، اجزای مواد تزریقی و ورقه ها استفاده می شود . میزان مصرف پلی استر بر حسب كیلو تن در جدول زیر آمده است :

سال 1990

سال 1994

سال 1998

الیاف

8500

11157

16500

بطری

1200

2460

4200

فیلم

900

1000

1200

غیره

900

1000

850

كل

11500

15617

22570

جدول (1-1) مصرف پلی استر [2]

همانطور كه ملاحظه شده است نرخ رشد مصرف پلی استر 98% در سال است . الیاف پلی استر 60% الیاف مصنوعی را تشكیل می دهد . بررسی خواص این محصول از اهمیت خاصی برخوردار است . وزن ملكولی یكی از این خواص مهم است كه تاثیر بسزایی در كیفیت محصول ایفا می كند. [2]

شكل (1-1 ) تولید ماهیانه الیاف پلی استر ( الیاف استیپل)[2]

شكل (1-2 ) تولید ماهیانه فیلامنت پلی استر[2]

1-2- ماهیت شیمیایی :

پلی استریك استرپلیمریك است. استری كه در اثر ایجاد واكنش بین یك دی اسید و یك دی الكل بوجود می آید اسید مذكور ترفتالیك اسید و الكل مذكور اتیلن گلایكول
می باشد.

فرمول شیمیایی این دو ماده اصلی پلی استر بصورت زیر می باشد :

T.P.A اسید ترفتالیك COOH-C6H4-COOH

EG اتیلن گلایكول OH-C2H4-OH

همان گونه كه مشاهده خواهد شد الكل و اسید هر دو دارای دو ظرفیت بوده، اسید محتوی دو گروه اسید كربوكسیلیك –COOH و الكل نیز دارای دو گروه هیدروكسیل –OH می باشند .

در صورتیكه اسید و الكل، هر دو یك ظرفیتی بودند ، واكنش در همان مرحله مونومری متوقف می گردد یعنی:

شكل (1-3 )

اتیل بنزوات دارای گروههای انتهایی فعال نبوده و نهایتاً واكنش از این مرحله فراتر نمی رود. حتی اگر یكی از تركیبات فوق، مثلاً الكل دوظرفیتی بوده ولی دیگر جزء چنین حالتی را نداشته باشد، تنها یك استرمونومری ساده بوجود می آید یعنی :

شكل (1-4 )

و بعلاوه مقدار كمی اتیلن دی بنزوات بفرمول زیر تشكیل می گردد :

شكل (1-5 )[1]

اما اگر هر دو ، یعنی اسید و الكل دوظرفیتی باشند ، آنگاه واكنش می تواند ادامه یافته و پلیمری را ایجاد كند یعنی:

شكل (1-6 )[1]

محصول ، یعنی دی مر هنوز محتوی گروههای فعال در هر دو سر انتهایی ملكولش بوده ، لذا پلیمریزاسیون می تواند تداوم یافته و یك پلیمر سنگین ، در حدود هشتاد هسته بنزنی بوجود آید و لیف های خوبی را تولید نماید . لیف آمریكایی ، داكرون از اسید تولید گشته و واكنش كامل را می توان بصورت زیر نوشت :

شكل (1-7 ) داكرون[1]

در مورد تولید لیف تری لن بجای استفاده از ترفتالیك اسید از دی متیل استر ترفتالیت استفاده می گردد. احتمالاً استفاده از استربجای اسید بدلیل اساسی بودن درجه خلوص مواد فعل و انفعال كننده، ارجحیت داشته و اصولاً خالص سازی دی متیل ترفتالات در مقایسه با اسید ترفتالیك توسط تقطیر درجه حرارت های پائین ساده تر است ولی روشهای تولید اسید ترفتالیك خاص بنحو گسترده ای بهبود یافته و در حال حاضر از این اسید برای پلیمریزاسیون استفاده می كنند. [3، 1]

در سال قبل از دهه 80 بدلیل عدم دسترسی به فن آوری تولید اسید ترفتالیك از دی متیل ترفتالات (DMT ) بعنوان ماده اصلی اولیه استفاده میشد . ولی اكنون از اسید ترفتالیك استفاده می شود و بدلیل از بین یردن بسیاری از فرآیند های جهت تولید DMT ، محصول T.P.A ارزانتر و ایده آلتر تهیه شده و راندمان كاری بالاتری را ارائه می نماید . در یك تحقیق بررسی شد كه در صورت استفاده از اسید ترفتالیك ، 17% كمتر از DMT ، مواد مصرف می شود . به عبارت دیگر برای تولید یك تن پلیمر ، 865 كیلوگرم اسید ترفتالیك مورد نیاز است در صورتیكه 1030 كیلوگرم DMT مورد نیاز است . همچنین مصرف كاتالیزور نیز بسیار كمتر می باشد . از طرفی آلودگی جانبی حاصل از انجام واكنش ها كمتر است . [4]

1-3- تولید مواد اولیه چیپس پلی استر

1-3-1- اسید ترفتالیك

این اسید از پارا – زایلن فاقد هر گونه ایزومر اورتوومتا ساخته می شود . پارا زایلن از برش C8 نفتا كه توسط تقطیر از نفت خام جدا شده ، بدست می آید . زمانی
نمی توانستند آنرا از ایزومرهای اورتوومتا توسط تقطیر جدا سازند . دلیل آن نزدیك بودن نقطه جوش های سه ایزومربیك دیگر بوده است . در نهایت و با استفاده از كریستالیزاسیون این جداسازی صورت پذیرفت . پارازایلن در دمای 13 و متازایلن در دمای 48- و اورتوزایلن در دمای 25- منجمد می شوند .[1]

در نهایت با اكسیداسیون پارازیلن در مجاورت اسید نیتریك (HNO3 ) و در درجه حرارت 220 و فشاری در حدود 30 اتمسفر و با بازده 90-80% تولید می گردد. انواع دیگری T.P.A در شرق آسیا و ژاپن مصرف می شود كه اصطلاحاً H.T.A یا Q.T.A نام دارند . اما این محصولان دارای ناخالصی هستند . روش دیگری كه احتمالاً در انگلستان بكار می رود ، اكسید كردن پارا-زایلن با هوا در 200 در و در مجاورت تولوات كبالت بعنوان كاتالیزور بوده كه ابتدا اسید تولوئیك تولید گشته آنگاه استری شده و تولوات میتل را تولید می كند كه با تداوم اكسید اسیون ، مونومیتل ترفالات تولید می گردد . [4و1]

شكل (1-8 ) مراحل تولید اسید ترفتالیك[1]

1-3-2- اتیلن گلایكول الكل

برای تولید این الكل نفت را كراكینك كرده و از این طریق اتیلن را بدست می آورند . اتیلن در مجاورت كاتالیزور هوا اكسید اتیلن داده و تحت فرآیند هیدراتاسیون به اتیلن گلایكول تبدیل می گردد .

شكل (1-9 ) مراحل تولید اتیلن گلایكول[1]

اكثر كارخانه های تولید كننده چیپس در ایران ، مونومراتیلن گلایكول الكل را از كارخانه پتروشیمی اراك خریداری كرده و اسید ترفتالیك را خود تهیه می كنند.

1-3-3- مواد دیگر دخیل در تولید چیپس پلی استر

الف – كاتالیزور :

كاتالیزور مورد مصرف چیپس پلی استر بیشتر نمك های عناصر منیزیم (mg ) ، منگنز (mn ) ، روی (zn ) و كلسیم (ca ) وآنتیموان (sb ) می باشد. اكثراً از استات آنتیموان جهت كاتالیزور استفاده می گردد. فرمول این كاتالیزور بصورت زیر می باشد:

Sb(CH3COO)3 در صورت اضافه نمودن تری استات آنتیمون اسید استیك هم تولید می گردد .[5]

هدف از استفاده كاتالیزور تسریع در پیشرفت واكنش بدون تاثیر در مواد واكنش
می باشد .

در سالهای اخیر شركت ICI اعلام كرده است به كاتالیزورهایی دست پیدا كرده است كه موجب افزایش میزان تولید تا 25% شده است .[4]

ب – مواد كدر كننده پلیمر :

جهت كدر كردن رنگ چیپس های پلی استر از دی اكسید تیتانیوم Tio2 استفاده می شود . نحوه استفاده از این ماده در كارخانه های مختلف متفاوت می باشد .

بسیاری از كارخانجات این پودر ها را در اتیلن گلایكول بصورت دیسپرس شده در
می آورند و به دیگ تولید خمیر اضافه می كنند و بعضی دیگر به راكتورهای بعدی تولید اضافه می كنند. ( استریفیكاسیون II ).[5]

نكته بسیار مهم در مورد استفاده از دی اكسید تیتانیوم این است كه باید حتماً قبل از مصرف این پودر از فیلتر یا الك گذشته تا دانه های درشت در خود نداشته باشد و بعد از سوسپانس شدن در اتیلن گلایكول هم از یك فیلتر عبور داده می شوند تا حتی الامكان محلولی بدون ناخالصی به پروسه تغذیه گردد.

1-4- تولید پلی استر از ضایعات

یكی از راههای تولید پلی استر استفاده از اضافاتی كه از مراحل مختلف تولید الیاف و فیلامنت پلی استر حاصل می شود ، است . همچنین بطری هایی كه پس از مصرف دور ریخته می شود یكی از منابع تولید دوباره پلی استر است . در یك كارخانه تولید الیاف مصنوعی بارندمان بهینه ، نیزان ضایعات حاصل از الیاف حدود 3% است و بنابراین ضایعات پلی استری حاصل از الیاف در سال 2000 در حدود 40000 تن می باشد. میزان ضایعات بطریها هم 2/1 میلیون تن در سال است . پس كل ضایعات 6/1 میلیون تن در سال است . ویسكوزیته ذاتی[1] الیاف ضایعاتی 65/0 – 55/0 و ضایعات بطری 8/0 – 7/0 است . بنابراین این دو نوع ماده ضایعاتی ساختار متفاوتی دارند . برای تولید الیاف پلی استر از ضایعات ، ضایعات بطری بیشتر مناسب است . می توان پلی استر ضایعاتی را بازیابی شیمیایی كرد یعنی به مواد اولیه مناسب تبدیل كرد . سه روش برای تجزیه شیمیایی پلی استر به اسید ترفتالیك وجود دارد :

مطلب مفید دیگر:  پکیج کامل گسترش دایره کیفیت (QFD) 150 صفحه + zip

1- هیدرولیز فشاری با آب

2- هیدرولیز اسیدی در حضور اسیدهای قوی غیر آلی

3- صابونی كردن با قلیا [7]

فصل دوم

تولید چیپس پلی استر

2-1- مراحل تولید چیپس پلی استر و عوامل كمكی

در این قسمت از مراحل تولید چیپس در كارخانه پلی استر یزد استفاده شده است .

مراحل تولید در سه راكتور صورت می پذیرد. نمای شماتیك مراحل تولید بصورت زیر می باشد :

شكل (2-1 ) مراحل تولید پلی ( اتیلن ترفتالات )

مرحله یك: در این مرحله یك دیگ تولید خمیر وجود دارد.(Paste Preparation)

در این دیگ ، دومونومر ( اتیلن گلایكول – اسید ترفتالیك ) بهمراه كاتالیزور و كدر كننده در دمایی نزدیك به 40 توسط یك همزن مخلوط شده و با توجه به زمان مانده (5/4 دقیقه ) ایده آل ترین ماده قابل تغذیه به راكتور اول یعنی راكتور استریفیكاسیون انتقال می یابد .

لازم به ذكر است اسید ترفتالیك بصورت پودر و اتیلن گلایكول بصورت مایع تولید و مصرف می شوند . همزن با تعداد دور معینی كه می زند خمیر را به غلظت مناسب می رساند . نسبت های تغذیه هم مشخص شده است . این مرحله بدون فشار صورت می پذیرد . خمیر تولید شده در این مرحله در لوله هایی به صورت استریفیكاسیون انتقال می یابد .

مرحله دو : در این راكتور كه دو مرحله است الكل با اسید واكنش داده و استر و آب تشكیل می گردد .

شكل (2-2 ) مراحل تولید دی اتیلن گلایكول ترفتالات[5]

محصول استریفیكاسیون دی اتیلن گلایكول ترفتالات است .

یك راكتور استریفیكاسیون شامل دو مرحله می باشد :

1- مرحله اول با دمای كمتر و فشار بیشتر

2- مرحله دوم با دمای بیشتر و فشار كمتر

مرحله (2-3 ) مراحل استریفیكاسیون

مونومر از استریفیكاسیون مرحله یك به استریفیكاسیون مرحله دو انتقال می یابد .

آب تولیدی و اتیلن گلایكول اضافی توسط واحد تقطیر (Process Column ) بخار و از راكتور خارج می گردد. این واحد در صفحات بعدی توضیح داده می شود .

طبق استاندارد 90% استری شدن در مرحله اول و تا 96% استری شدن در مرحله دوم اتفاق می افتد .

در بعضی از كارخانجات هر كدام از این مراحل در یك راكتور مجزا صورت می گیرند

استریفیكاسیون كامل 100% در این مرحله لازم نیست . اولاً چون كه در راكتور بعدی استریفیكاسیون كامل می گردد ثانیاً در صورت كامل شدن استریفیكاسیون در همان دو مرحله آب تولیدی زیاد خواهد شد . ثالثاً صرف هزینه هدف نیست و نخواهد بود.

مرحله سوم : مونومر DGT از استریفیكاسیون به مرحله پیش پلیمریزاسیون (PP)
می آید. فشار این راكتور تحت خلاء و در حدود 35-30 میلی بار و دمای این راكتور
275-265 می باشد. استری شدن مونومر در این مرحله به بالای 99% می رسد . طول زنجیره پلیمری افزایش می یابد .

از دیگر واكنش های صورت گرفته در حالت بخار استریفیكاسیون و پیش پلیمریزاسیون تولید استالدئید می باشد . واكنش بصورت زیر است :

شكل (2-4 )

در صورت تولید استالدئید این ماده در واكنش با اتیلن گلایكول ، متیل دی اكسالات می دهد.

شكل (2-5 ) مراحل تولید متیل دی اكسالات MDO[5]

مرحله چهارم : پلیمریزاسیون نهایی در این راكتور انجام می شود . دما به حداكثر خود یعنی 280 و فشار به حداقل خود یعنی 2-1 میلی بار می رسد . چنین فشاری توسط سیستم ایجاد خلاء تأمین می گردد . بطور كلی محصول استریفیكاسیون وقتی به مرحله پلیمریزاسیون (اعم از پیش پلیمریزاسیون و پلیمریزاسیون نهایی) می رود . طبق فرمول زیر واكنش صورت می گیرد :

DGT دی اتیلن گلایكول ترفتالات = C

پلیمر پلی استر =

اتیلن گلایكول اضافی : A

در راكتورنهایی(فینیشر) همزن وجود دارد (در كارخانه پلی استر یزد دو همزن و در مجتمع پتروشیمی ماهشهر یك همزن)

رسیدن به غلظت كافی توسط همین همزنها تأمین می گردد. سطح مواد پلیمری در هر راكتور جداگانه كنترل می گردد. ولی در فینشر سطح مواد پلیمری، دما، فشار و زمان ماند اهمیت بسزایی دارد.

ویسكوزیته تقریباً تا قبل از فینیشر ثابت است ولی در این راكتور بصورت لگاریتمی بالا می رود . اصولاً قبل و بعد از این راكتوریك فیلتر قوی وجود دارد كه جدا كننده ناخالصی ها و ژلهای موجود در پلیمر است . یك ویسكومتر در زیر راكتور نهایی جهت كنترل ویسكوزیته نصب گردیده است كه به صورت Online اطلاعات را در اختیار اتاق كنترل می گذارد. [5]

همزنها دارای یك میله مركزی بوده كه این شفت كار همزدن جریان پلیمری را بر عهده دارد ویسكوزیته پلیمر در بعد از این مرحله ویسكوزیته نهایی پلیمر خواهد بود . میزان فشار اعمالی روی این راكتور عامل بسیار مهمی در كنترل وبسكوزیته می باشد . پارامتر های موثر در كنترل ویسكوزیته بصورت زیر است :

1- فشار

2- دما

3- زمان ماند

4- دور همزن

5- میزان تغذیه پلیمر از دریچه تغذیه فینیشر

میزان فشار در فینیشر از طریق پمپ مكنده گلایكول موجود در راكتور فینیشر تولید می گردد. این مكنده بخارات گلایكول را از درون راكتور میكده و آنرا به ستون تقطیر جهت بازیابی گلایكول انتقال می دهد .

مرحله نهایی تولید چیپس (Pelletizing )

در این مرحله پلیمر خروجی از راكتور فینیشر بصورت رشته هایی در می آید و سپس این رشته های داغ با آب خنك گشته و سپس به توسط قطع كن در اندازه مورد نظر چیپس ها قطع شد و از لوله خنك كن گذشته و خشك می گردد سپس روی سرند لرزشی ریخته و چیپس های اندازه و نا اندازه از هم جدا شده و در كیسه های بسته بندی ریخته می شود. گاز نیتروژن هم به عنوان انتقال دهنده این چیپس ها بكار
می رود. نمای كلی این عملیات در شكل زیر آمده است :

شكل (2-6 ) نمای واحد تولید چیپس[5]

عوامل كلیدی در كنترل این عملیات بشرح زیر می باشند :

1- میزان تغذیه پلیمر در مرحله رشته سازی

2- تعداد سوراخهای رشته ساز

3- سرعت قطع كن

4- میزان خشك كردن چیپس ها

در این مرحله تنش برشی به پلیمر وارد می آید كه این تنش با افزایش وزنی ملكولی چیپس ها افزایش می یابد و این تنش یكی از عوامل درگیر با تولید می باشد .

2-2- واحد های كمكی دیگر جهت تولید

2-2-1- واحد ایجار خلاء[2] :

این واحد با مكیدن بخارات موجود در راكتورهای پیش پلیمریزاسیون و پلیمریزاسیون نهایی خلاء را ایجاد می كند . بخارات میكده شده جهت سرد شدن و بازاریابی به واحد ستون تقطیر فرستاده می شود . سیستم تبخیر مواد اضافی در راكتور ها از مهمترین بخش های این واحد است .

2-2-2- واحد ایجاد حرارت :

از طریق مایع حرارت داده شده مانند روغن داغ حرارت اطراف راكتور تأمین
می گردد. این روغن بعنوان ژاكت راكتور شناخته می شود . پمپ های انتقال روغن داغ[3] هم جهت انتقال بكار می روند.

2-2-3- واحد تصفیه آب :

در یك كارخانه پلی استر آب مصرفی سه حالت دارد :

1- آب شرب

2- آب چیلر

3- آب خنك كن پلیمر

آب چیلر دارای دمای 10-5 می باشد و آب جهت خنك كردن رشته های پلیمری در واحد تولید نهایی دارای دمای 40-30 می باشد .[5]

2-2-4- واحد تولید هوای فشرده ابزار دقیق و Plant air

بترتیب مصارف ابزار دقیقی عمدتاً شیر كنترل ها و مصارف پروسسی ( عمدتاً تمیز كردن تجهیزات طبق برنامه روتین)

2-2-5- واحد اولید نیتروژن

جهت انتقال چیپس ها بعد از Cutter به سیلو ها ذخیره سازی محصول

2-2-6- واحد آماده سازی كاتالیزور

بصورت حل شده در اتیلن گلایكول

2-2-7- واحد تصفیه پساب

2-2-8- واحد آماده سازی

Tio2 بصورت سوسپانسیون در اتیلن گلایكول

2-2-9- واحد فیلتر شویی :

در این واحد فیلتر بعد از فینیشر كه وظیفه زدودن ناخالصی های پلیمر را دارد با دی اتیلن گلایكول داغ شسته می شود . زمان شستشو بصورت زیر سنجیده می گردد:

اختلاف فشار بین دو طرف فیلتر یك عدد ثابتی است در صورت كاهش این عدد، سوراخها فیلتر كه در حدود 20 A است بسته شده یا ناخالصی راه این سوراخها را سد كرده است . زمان شستشو حتی الامكان باید ایده آل باشد .

2-2-10- واحد تقطیر Process Column

در این واحد بخارات آب و اتیلن گلایكول كندانس می گردد و سپس از هم جدا شده و اتیلن گلایكول را به مرحله استریفیكاسیون و آب را به پروسه تولید بر می گرداند.

 


از این که از سایت ما اقدام به دانلود فایل ” بررسی تولید پلی استرلیف پلیمری ” نمودید تشکر می کنیم

هنگام دانلود فایل هایی که نیاز به پرداخت مبلغ دارند حتما ایمیل و شماره موبایل جهت پشتیبانی بهتر خریداران فایل وارد گردد.

فایل – بررسی تولید پلی استرلیف پلیمری – با برچسب های زیر مشخص گردیده است:
واحد تقطیر Process Column;اسید ترفتالیك;مراحل تولید اسید ترفتالیك

جعبه دانلود

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل


شما ممکن است این را هم بپسندید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *