"پلي اتيلن"

[*mishi* 11920]

استفاده از پلی اتیلن برای عایق كردن سیمهای برق بعد از دهه 1940 میلادی رونق یافت. ولی به علت خاصیت ترموپلاستیكی آن، كاربرد پلی اتیلن محدود به شرایطی نظیر حداكثر درجه حرارت هادی تا 70 درجه سانتیگراد بود و به علت همین محدودیت ها پلی اتیلن بیشتر برای عایق كردن سیمهای ولتاژ پایین مورد استفاده قرار می گرفت. از دهه 1960 به بعد روشهای ترموست كردن پلی اتیلن كه در آن مولكولهای پلی اتیلن به هم گره خورده (Cross-Linked) و یك شبكه مولكولی سه بعدی زا تشكیل می دهند، توسعه یافت و در نتیجه درجه حرارت قابل استفاده پلی اتیلن از 70 به 90 درجه سانتیگراد رسید. بطور خلاصه اثر گرده خوردن مولكولها بر خواص پلی اتیلن عبارت است از:

- خواص الكتریكی نسبت به پلی اتیلن ترموپلاستیك تغییر محسوسی نمی كند.

- بعضی از خواص شیمیائی مثل مقاومت در مقابل روغنها و سایر مواد آلوده كننده، زیاد می شود.

- بعضی از خواص مكانیكی به نحو قابل توجهی بهبود می یابند.

- درجه حرارت استفاده از محصول، بالا می رود.

بطور كلی دو روش برای گره زدن مولكولهای پلی اتیلن و ترموست كردن آن متداول است، روش شیمیائی و روش تشعشعی. در هر دو روش مولكولهای پلی اتیلن به هم متصل شده و مولكولهای بزرگتری را تشكیل می دهند.

1- گره زدن به روش شیمیائی

تولید پلی اتیلن ترموست در اواسط 1960 با اضافه كردن پراكسیدهای ارگانیكی مثل دای كیومیل پراكسید و حرارت دادن آن در درجه حرارتهای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد عملی شد، كه طی آن پراكسید در اثر حرارت تجزیه شده و رادیكالهای آزاد تولد می كند. این رادیكالهای آزاد، هیدروژن مولكولهای پلی اتیلن را جذب نموده و موجب تولید رادیكالهای آزاد پلی اتیلن می شوند. سپس رادیكالهای پلی اتیلن به هم متصل شده و شبكه سه بعدی مولكولی را تشكیل می دهند. معمولاً "گره خوردن مولكولهای پلیمر را ولكانیزاسیون می نامند. و این عمل در صنایع لاستیك سازی رواج كامل دارد. اصولاً پراكسید هائی كه برای ترموست كردن پلی اتیلن مصرف می شوند در درجه حرارتهای بالاتر از 140 درجه سانتیگراد تجزیه شده و رادیكالهای آزاد تولید می كنند. اكر عمل گره خوردن در داخل اكسترودر شروع روع شود، موادی با مولكولهای گره خورده به صورت دملی (Lump ) از حدیده خارج شده و باعث تولید كابلهائی با كیفیت پائین می شوند. بنابراین برای استفاده از پراكسیدها نوع پلی اتیلن باید طوری انتخاب شود كه در درجه حرارتهای پائین تر از 140 درجه سانتیگراد قابل فرآیند باشد. و به علاوه محل كافی برای گره خوردن داشته باشد تا ولكانیزاسیون در خارج از اكسترودر سریعاً عملی شود. بخاطر وجود این محدودیتها اكثر انواع پلی اتیلن و مشتقات آنها را نمی توان به وسیله پراكسید ولكانیزه كرد. پلی اتیلن با چگالی پائین و اتیلن واینال اسیتیت EVA تولید شده در راكتورهای فشار بالا از جمله پلیمرهائی هستند كه هر دو شرایط بالا را دارند و به مقدار زیاد با پراكسیدها ولكانیزه می شوند. EVA در درجه حرارتهای پائین به آسانی فرآیند می شود و با اضافه كردن مواد پراكنده بخصوص دوده سیاه خاصیت ولكانیزاسیون خود را از دست نمی دهد، به همین لحاظ مواد مزبور را جهت عایق كردن سیمهای عادی ولتاژهای پائین كه در اتومبیل سازی، ساختمانها و وسایل خانگی دارای مصرف هستند، مورد استفاده قرار می دهند.

پلی اتیلن های چگالی بالا و چگالی پائین خطی كه در راكتورهای فشار پائین تولید می شوند به خاطر آنكه فاقد محل گره خوردن در حد EVA هستند و نیاز به درجه حرارت بالاتر از 140 درجه سانتیگراد برای فرآیند دارند، لذا برای ولكانیزاسیون شیمیائی با پراكسیدها مناسب نیستند.

همانطور كه اشاره شد لازم است ولكانیزاسیون مواد عایق كننده روكش كابل در خارج از اكسترودر صورت گیرد. این عمل به وسیله بخار، نیتروژن و یا مایع تحت فشار دردرجه حرارتهای بین 150 تا 310 درجه سانتیگراد تكمیل میشود. ولكانیزاسیون به وسیله بخار با عبور دادن كابل عایق شده از داخل لوله ای كه دارای فشار بخاری در حدود 18 اتمسفر (در 205 درجه سانتیگراد) می باشد، عملی می شود. طول لوله و سرعت كابل باید طوری انتخاب شده باشند كه مواد عایق كننده روكش كابل قبل از ورود به آب خنك كننده در انتهای لوله كاملاً ولكانیزه گردد. سه نوع سیستم بخار برای ولكانیزاسیون پلی اتیلن متداول است، كه عبارتند از: سیستم بخار با لوله ولكانیزاسون افقی، عمودی و یا كله قندی.

برای تولید كابلهای با قطر كم از سیستن بخار با لوله افقی استفاده می كنند. در این نوع سیستم ها معمولاًاز 2 تا 3 اكسترودر كه ممكن است حدیده مشتركی داشته و یا به دنبال هم قرار گیرند، استفاده می شود. یكی از اكسترودرها برای ایجاد لایه نازكی از پلی اتیلن نیمه هادی بر روی سیم هادی، بكار می رود. عمل اصلی پلی اتیلن نمه هاد كه معمولاً شامل 30 تا 35 درصد دوده سیاه است برای یكنواخت كردن میدان الكتریكی در اطراف سیم هادی می باشد. اكسترودر دومی برای ایجاد لایه عایق و اكسترودر سوم (در صورت وجود) برای ایجاد روكش عایق نهائی بكار می روند.

در تولید كابلهای هادی ولتاژ خیلی بالا كه لازم است قطر كابل زیاد باشد، به خاطر ازدیاد وزن كابل امكان تماس آن با لوله موجود در سیستم بخار كله قندی وجود دارد. این تماس باعث صدمه دیدن عایق اصلی یا روكس هادی می شود. ازاین رو در تولید این نوع كابلها از سیستم بخار با لوله عمودی استفاده می كنند.

در اثر تجزیه پر اكسیدها در حین ولكانیزاسیون مقداری گاز تولید می شود. اگر فشار داخل لوله بخار به حد كافی زیاد نباشد . گاز تولید شده به صورت حباب درآمده و در داخل عاق و روكش باقی می ماند كه نه تنها خاصیت الكتریكی كابل را كاهش می دهد بلكه از عمر مفید آن نیز می كاهد. بنابراین فشار داخل لوله باید طوری تنظیم شود كه از انبساط گاز جلوگیری نماید.

در اواسط دهه 1970 روش ولكانیزاسیون به وسیله گاز نیتروژن به مرحله عمل درآمد كه ضمن كاستن از امكان پیدایش حباب در عایق، باعث كاهش اندازه آنها نیز شد. روش مزبور به ولكانیزاسیون خشك مشهور می باشد و در میان طرحهای ارائه شده به طور كلی دو نوع ولكانیزاسیون خشك (Dry Cure ) رایج شده است. ولكانیزاسیون به وسیله گاز داغ و سریع و ولكانیزاسیون به وسیله تشعشع. روش ولكانیزاسیون گازی سریع شبیه روش بخاری است ولی در این روش به جای بخار، گاز نیتروژن را گرم كرده و آنرا به داخل لوله ولكانیزاسیون و در بالای سرد كنده (Cooling Zone ) پمپ می كنند.

نیتروژن داغ به طرف بالای لوله جریان یافته و ضمن ولكانیزه كردن كابل در انتهای لوله به طرف پیش گرمكن ها Pre Heaters هدایت می شود. در این سیستم نظیر سیستم بخار، كابل به وسیله آب خنك می شود.

در ولكانیزاسون خشك تشعشعی حرارت لازم برای ولكانیزاسیون از سطح داخلی لوله تامین می شود. در اطراف لوله ولكانیزاسیون در این نوع سیستمها گرم كن های الكتریكی وجود دارند كه تا 400 درجه سانتیگراد گرم می شوند و حرارت تشعشعی لازم را برای ولكانیزاسیون تولید می كنند. عمل اصلی نیتروژن حفظ فشار داخل لوله است تا از انبساط گاز در مواد عایق كننده و تولید حباب در آن جلوگیری كند. در بعضی از سیستمها كابل بوسیله گاز سرد می شود و در نتیجه سیستم ولكانیزاسیون كانلاً خشك بوجود می آید.

ولكانیزاسیون نیتروژنی نسبت به ولكانیزاسیون بخاری مزایای چندی دارد. اولاً تولید گاز نیتروژن داغ كمتر از تولید بخار داغ انرژی لازم دارد. ثانیاً كابل در تماس مستقیم با آب و بخار قرار نگرفته و حباب كمتری در عایق تولید می شود و در نتیجه عمر مفید كابل زیادتر می شود .

ثالثاً درجه حرارت و فشار نیتروژن بطور مستقل قابل كنترل می باشد. در صورتی كه برای تولید بخار با درجه حرارت بالا احتیاج به فشار بالا نیز هست.

روش سوم برای ولكانیزه كردن شیمیائی پلی اتیلن استفاده از مایع داغ در لوله ولكانیزاسیون است. در این سیستم كه از سال 1976 به بعد در اروپا متداول شده است، به جای نیتروژن یا بخار از روغن سیلیكون (Silicon Oil ) و یا نمك مذاب كه تا 300 درجه سانتیگراد گرم شده است، استفاده می شود و كابل ضمن عبور از داخل مایع ولكانیزه می شود. معمولاً به علت انتقال سریعتر گرما نسبت به سیستم بخار یا نیتروژن ولكانیزاسیون در سیستم مایع سریعتر صورت می گیرد.

منبع: نشریه صنایع پلاستیك

[nafasam 305]

استفاده از پلی اتیلن برای عایق كردن سیمهای برق بعد از دهه 1940 میلادی رونق یافت. ولی به علت خاصیت ترموپلاستیكی آن، كاربرد پلی اتیلن محدود به شرایطی نظیر حداكثر درجه حرارت هادی تا 70 درجه سانتیگراد بود و به علت همین محدودیت ها پلی اتیلن بیشتر برای عایق كردن سیمهای ولتاژ پایین مورد استفاده قرار می گرفت. از دهه 1960 به بعد روشهای ترموست كردن پلی اتیلن كه در آن مولكولهای پلی اتیلن به هم گره خورده (Cross-Linked) و یك شبكه مولكولی سه بعدی زا تشكیل می دهند، توسعه یافت و در نتیجه درجه حرارت قابل استفاده پلی اتیلن از 70 به 90 درجه سانتیگراد رسید. بطور خلاصه اثر گرده خوردن مولكولها بر خواص پلی اتیلن عبارت است از:

 

 

 

 

- خواص الكتریكی نسبت به پلی اتیلن ترموپلاستیك تغییر محسوسی نمی كند.

- بعضی از خواص شیمیائی مثل مقاومت در مقابل روغنها و سایر مواد آلوده كننده، زیاد می شود.

- بعضی از خواص مكانیكی به نحو قابل توجهی بهبود می یابند.

- درجه حرارت استفاده از محصول، بالا می رود.

بطور كلی دو روش برای گره زدن مولكولهای پلی اتیلن و ترموست كردن آن متداول است، روش شیمیائی و روش تشعشعی. در هر دو روش مولكولهای پلی اتیلن به هم متصل شده و مولكولهای بزرگتری را تشكیل می دهند.

1- گره زدن به روش شیمیائی

تولید پلی اتیلن ترموست در اواسط 1960 با اضافه كردن پراكسیدهای ارگانیكی مثل دای كیومیل پراكسید و حرارت دادن آن در درجه حرارتهای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد عملی شد، كه طی آن پراكسید در اثر حرارت تجزیه شده و رادیكالهای آزاد تولد می كند. این رادیكالهای آزاد، هیدروژن مولكولهای پلی اتیلن را جذب نموده و موجب تولید رادیكالهای آزاد پلی اتیلن می شوند. سپس رادیكالهای پلی اتیلن به هم متصل شده و شبكه سه بعدی مولكولی را تشكیل می دهند. معمولاً "گره خوردن مولكولهای پلیمر را ولكانیزاسیون می نامند. و این عمل در صنایع لاستیك سازی رواج كامل دارد. اصولاً پراكسید هائی كه برای ترموست كردن پلی اتیلن مصرف می شوند در درجه حرارتهای بالاتر از 140 درجه سانتیگراد تجزیه شده و رادیكالهای آزاد تولید می كنند. اكر عمل گره خوردن در داخل اكسترودر شروع روع شود، موادی با مولكولهای گره خورده به صورت دملی (Lump ) از حدیده خارج شده و باعث تولید كابلهائی با كیفیت پائین می شوند. بنابراین برای استفاده از پراكسیدها نوع پلی اتیلن باید طوری انتخاب شود كه در درجه حرارتهای پائین تر از 140 درجه سانتیگراد قابل فرآیند باشد. و به علاوه محل كافی برای گره خوردن داشته باشد تا ولكانیزاسیون در خارج از اكسترودر سریعاً عملی شود. بخاطر وجود این محدودیتها اكثر انواع پلی اتیلن و مشتقات آنها را نمی توان به وسیله پراكسید ولكانیزه كرد. پلی اتیلن با چگالی پائین و اتیلن واینال اسیتیت EVA تولید شده در راكتورهای فشار بالا از جمله پلیمرهائی هستند كه هر دو شرایط بالا را دارند و به مقدار زیاد با پراكسیدها ولكانیزه می شوند. EVA در درجه حرارتهای پائین به آسانی فرآیند می شود و با اضافه كردن مواد پراكنده بخصوص دوده سیاه خاصیت ولكانیزاسیون خود را از دست نمی دهد، به همین لحاظ مواد مزبور را جهت عایق كردن سیمهای عادی ولتاژهای پائین كه در اتومبیل سازی، ساختمانها و وسایل خانگی دارای مصرف هستند، مورد استفاده قرار می دهند.

پلی اتیلن های چگالی بالا و چگالی پائین خطی كه در راكتورهای فشار پائین تولید می شوند به خاطر آنكه فاقد محل گره خوردن در حد EVA هستند و نیاز به درجه حرارت بالاتر از 140 درجه سانتیگراد برای فرآیند دارند، لذا برای ولكانیزاسیون شیمیائی با پراكسیدها مناسب نیستند.

همانطور كه اشاره شد لازم است ولكانیزاسیون مواد عایق كننده روكش كابل در خارج از اكسترودر صورت گیرد. این عمل به وسیله بخار، نیتروژن و یا مایع تحت فشار دردرجه حرارتهای بین 150 تا 310 درجه سانتیگراد تكمیل میشود. ولكانیزاسیون به وسیله بخار با عبور دادن كابل عایق شده از داخل لوله ای كه دارای فشار بخاری در حدود 18 اتمسفر (در 205 درجه سانتیگراد) می باشد، عملی می شود. طول لوله و سرعت كابل باید طوری انتخاب شده باشند كه مواد عایق كننده روكش كابل قبل از ورود به آب خنك كننده در انتهای لوله كاملاً ولكانیزه گردد. سه نوع سیستم بخار برای ولكانیزاسیون پلی اتیلن متداول است، كه عبارتند از: سیستم بخار با لوله ولكانیزاسون افقی، عمودی و یا كله قندی.

برای تولید كابلهای با قطر كم از سیستن بخار با لوله افقی استفاده می كنند. در این نوع سیستم ها معمولاًاز 2 تا 3 اكسترودر كه ممكن است حدیده مشتركی داشته و یا به دنبال هم قرار گیرند، استفاده می شود. یكی از اكسترودرها برای ایجاد لایه نازكی از پلی اتیلن نیمه هادی بر روی سیم هادی، بكار می رود. عمل اصلی پلی اتیلن نمه هاد كه معمولاً شامل 30 تا 35 درصد دوده سیاه است برای یكنواخت كردن میدان الكتریكی در اطراف سیم هادی می باشد. اكسترودر دومی برای ایجاد لایه عایق و اكسترودر سوم (در صورت وجود) برای ایجاد روكش عایق نهائی بكار می روند.

در تولید كابلهای هادی ولتاژ خیلی بالا كه لازم است قطر كابل زیاد باشد، به خاطر ازدیاد وزن كابل امكان تماس آن با لوله موجود در سیستم بخار كله قندی وجود دارد. این تماس باعث صدمه دیدن عایق اصلی یا روكس هادی می شود. ازاین رو در تولید این نوع كابلها از سیستم بخار با لوله عمودی استفاده می كنند.

در اثر تجزیه پر اكسیدها در حین ولكانیزاسیون مقداری گاز تولید می شود. اگر فشار داخل لوله بخار به حد كافی زیاد نباشد . گاز تولید شده به صورت حباب درآمده و در داخل عاق و روكش باقی می ماند كه نه تنها خاصیت الكتریكی كابل را كاهش می دهد بلكه از عمر مفید آن نیز می كاهد. بنابراین فشار داخل لوله باید طوری تنظیم شود كه از انبساط گاز جلوگیری نماید.

در اواسط دهه 1970 روش ولكانیزاسیون به وسیله گاز نیتروژن به مرحله عمل درآمد كه ضمن كاستن از امكان پیدایش حباب در عایق، باعث كاهش اندازه آنها نیز شد. روش مزبور به ولكانیزاسیون خشك مشهور می باشد و در میان طرحهای ارائه شده به طور كلی دو نوع ولكانیزاسیون خشك (Dry Cure ) رایج شده است. ولكانیزاسیون به وسیله گاز داغ و سریع و ولكانیزاسیون به وسیله تشعشع. روش ولكانیزاسیون گازی سریع شبیه روش بخاری است ولی در این روش به جای بخار، گاز نیتروژن را گرم كرده و آنرا به داخل لوله ولكانیزاسیون و در بالای سرد كنده (Cooling Zone ) پمپ می كنند.

نیتروژن داغ به طرف بالای لوله جریان یافته و ضمن ولكانیزه كردن كابل در انتهای لوله به طرف پیش گرمكن ها Pre Heaters هدایت می شود. در این سیستم نظیر سیستم بخار، كابل به وسیله آب خنك می شود.

در ولكانیزاسون خشك تشعشعی حرارت لازم برای ولكانیزاسیون از سطح داخلی لوله تامین می شود. در اطراف لوله ولكانیزاسیون در این نوع سیستمها گرم كن های الكتریكی وجود دارند كه تا 400 درجه سانتیگراد گرم می شوند و حرارت تشعشعی لازم را برای ولكانیزاسیون تولید می كنند. عمل اصلی نیتروژن حفظ فشار داخل لوله است تا از انبساط گاز در مواد عایق كننده و تولید حباب در آن جلوگیری كند. در بعضی از سیستمها كابل بوسیله گاز سرد می شود و در نتیجه سیستم ولكانیزاسیون كانلاً خشك بوجود می آید.

ولكانیزاسیون نیتروژنی نسبت به ولكانیزاسیون بخاری مزایای چندی دارد. اولاً تولید گاز نیتروژن داغ كمتر از تولید بخار داغ انرژی لازم دارد. ثانیاً كابل در تماس مستقیم با آب و بخار قرار نگرفته و حباب كمتری در عایق تولید می شود و در نتیجه عمر مفید كابل زیادتر می شود .

ثالثاً درجه حرارت و فشار نیتروژن بطور مستقل قابل كنترل می باشد. در صورتی كه برای تولید بخار با درجه حرارت بالا احتیاج به فشار بالا نیز هست.

روش سوم برای ولكانیزه كردن شیمیائی پلی اتیلن استفاده از مایع داغ در لوله ولكانیزاسیون است. در این سیستم كه از سال 1976 به بعد در اروپا متداول شده است، به جای نیتروژن یا بخار از روغن سیلیكون (Silicon Oil ) و یا نمك مذاب كه تا 300 درجه سانتیگراد گرم شده است، استفاده می شود و كابل ضمن عبور از داخل مایع ولكانیزه می شود. معمولاً به علت انتقال سریعتر گرما نسبت به سیستم بخار یا نیتروژن ولكانیزاسیون در سیستم مایع سریعتر صورت می گیرد.

 

منبع: نشریه صنایع پلاستیك

__________________

[*mishi* 11920]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mani24 29665]

براي توليد پلي اتيلن به اتيلن نياز داريم اينو تقريبا" اكثر ما ميدونيم....

اول فرآيندهاي توليد اتيلن رو بررسي كنيم بهتر نيست؟

[mani24 29665]

اتیلن

 

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

 

اتیلن، ساده‌ترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و اولین عضو از گروه آلکنها می‌باشد. فرمول شیمیایی آن C2H4 بوده، بین دو اتم کربن پیوند دوگانه وجود دارد. به دلیل وجود این پیوند دوگانه، اتیلن ایزومر صورت‌بندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمی‌توانند با چرخش حول پیوند دوگانه، صورت‌بندی خود را تغییر دهند.

 

اتیلن دارای ساختمان مسطح بوده، زاویه بین دو اتصال کربن-هیدروژن، 117 درجه می‌باشد. یعنی مقداری بسته‌تر از زاویه 120 درجه که برای هیبریداسیون sp2 مناسب می‌باشد. اتیلن گازی بیرنگ و آتش گیر بشمار می‌رود و در ترکیب نفت و گاز طبیعی یافت می‌شود.

 

تاریخچه

 

در سال 1795، اتیلن را گاز اولفین می‌نامیدند. اولین سنتز ترکیبات اتیلن (دی کلرو اتان) در سال 1795 توسط شیمیدان هلندی انجام شد. در اواسط قرن 19 به علت اینکه C2H4 یک هیدروژن از C2H5 اتیل کم داشت، پسوندهای ene (از ریشه یونانی) به آخر اتیل اضافه کرده و از آن به بعد گاز اولفین را اتیلن می‌نامند. تا سال 1852 در متون علمی واژه اتیلن استفاده می‌شد.

 

در سال 1866 "هافمن" شیمیدان آلمانی، سیستم نامگذاری هیدروکربنها را بر پایه آلکان بنا نهاد. در این سیستم، هر هیدروکربنی که از آلکان مربوطه دو هیدروژن کمتر داشت، آلکن با فرمول CnH2n و اگر چهار هیدروژن از آلکان مربوطه کم داشت آلکین CnHn نامیده می‌شود. طبق این نامگذاری، اتیلن به اتن تغییر نام یافت. انجمن بین‌المللی شیمیدانها در سال 1892 این نام را وارد نامگذاری IUPAC کردند و از آن تاریخ تا امروز، این نام در متون علمی و کتابهای درسی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد. جرم مولکولی این ترکیب 05/28گرم بر مول ودانسیته آن26/1 گرم برلیتر می‌باشد. قابلیت انحلال آن 250mL در یک لیترآب صفر درجه است. نقطه ذوب آن °41.04K و نقطه جوش آن °169.4K و حد انفجارش 2.7 تا 36% در هواست.

 

روشهای تولید

 

اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید می‌شود. در این فرآیند هیدروکربنهای گازی و محلولهای سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای 950 - 750 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. عموماً در این واکنش هیدروکربنهای بزرگ به هیدروکربنهای کوچک شکسته شده، هیدروکربنهای اشباع با از دست دادن هیدروژن به هیدروکربنهای غیر اشباع تبدیل می‌شوند.

 

محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربنهاست که اتیلن عمده‌ترین آن می‌باشد. مخلوط را به‌وسیله متراکم سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند. روشهای دیگر، هیدروژن‌دار کردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول می‌باشد.

 

واکنشهای شیمیایی مربوطه

 

آلکنها به علت داشتن پیوند دوگانه در واکنشهای افزایشی شرکت می‌کنند. هالوژنها با اتیلن واکنش داده و تولید هالو اتان می‌کند. با افزودن آب به پیوند دوگانه اتانول تولید می‌شود، اما سرعت واکنش بدون حضور کاتالیزگر پایین می‌باشد. در حضور کاتالیزگرهای فلزی نظیر پلاتین، نیکل و ... و فشار بالا، اتیلن، هیدروژن‌دار شده، به اتان تبدیل می‌شود. اتیلن در حضور پراسیدها به اتواکسید که یک ترکیب حلقوی است تبدیل می‌شود. اتیلن در حضور رادیکالهایی که واکنش بسپارش را آغاز می‌کنند، به پلی اتیلن پلیمریزه می‌شود.

 

 

کاربردها

 

اتیلن ماده اولیه مهم برای تولید بسیاری از ترکیبات آلی پر مصرف در صنعت بشمار می‌رود. اتیلن به صورت گسترده در صنعت پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتیلن با پلیمریزه شدن، پلی اتیلن را تولید می‌کند که یک پلاستیک بسیار مهم است. با تکرار شدن، پیش ماده پلی وینیل کلرید (PVC) را تولید می‌کند. با ترکیب شدن، بنزن، اتیل بنزن ایجاد می‌کند که ماده اصلی پلی استر می‌باشد.

 

اتیلن، نوعی هورمون گیاهی است که باعث رسیدن میوه‌ها، باز شدن شکوفه‌ها و گلها و همچنین ریزش برگها در پاییز می‌شود. به دلیل این خاصیت در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از خراب شدن میوه‌هایی مانند سیب، گلابی و موز، در حمل و نقل یا انبار، آنها را کمی نارس می‌چینند و قبل از وارد کردن به بازار، تحت تأثیر اتیلن قرار می‌دهند تا رسیده شود.

 

نحوه شناسایی

 

اتیلن، رنگ قهوه‌ای محلول برم در تتراکلرید کربن را بی‌رنگ می‌کند و رنگ بنفش محلول سرد و رقیق پرمنگنات پتاسیم را از بین می‌برد و در نتیجه واکنش رسوبات قهوه‌ای MnO2 حاصل می‌شود. در اسید سولفوریک سردو غلیظ حل می‌شود.

[mani24 29665]

پلی‌اتیلن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

 

 

 

[TABLE=class: cms_table]

[TR]

[TD][/TD]

[TD][/TD]

[/TR]

[/TABLE]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

 

 

پلی‌اتیلن‌ها خانواده‌ای از گرمانرم‌ها می‌باشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن ( C۲H۴ ) بدست می‌آیند . از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده می‌توان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب (MFI)، بلورينگي، درجه شاخه‌ای و شبکه‌ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آنها کنترل کرد. پلیمرهای با وزن مولکولی پائین را به عنوان روان کننده(Lubricant) به کار می‌برند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکس‌هایی امتزاج پذیر (مخلوط پذیر) با پارافین می‌باشند و نهایتا پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستيك بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص می‌دهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به طوری که ساده تر از تمام پلیمرهای تجاری می‌باشد . یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌است .

گاهی اوقات به جای اتم‌های هیدروژن در مولکول(پلی اتیلن)، یک زنجیر بلند از اتیلن به اتم‌های کربن متصل می‌شود که به آنها پلی اتیلن شاخه‌ای یا پلی اتیلن سبک (LDPE) می‌گویند؛ چون چگالي آن به علت اشغال حجم بیشتر، کاهش یافته‌است. در این نوع پلی اتیلن مولکولهای اتیلن به شکل تصادفی به یکدیگر متصل می‌شوند و ریخت و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد می‌کنند. چگالی آن بین ۹۱۰/۰ تا ۹۲۵/. است و تحت فشار و دمای بالا و اغلب با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکال‌های آزاد وینیلی (Free radical polymerization) تولید می‌شود. البته برای تهیهٔ آن می‌توان از پلیمریزاسیون زیگلر ناتا (Ziegler-Natta polymerization)نیز استفاده کرد.

وقتی هیچ شاخه‌ای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی (HDPE) می‌نامند. پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه‌ای است اما پلی اتیلن شاخه‌ای آسانتر و ارزانتر ساخته می‌شود. ریخت و شکل این پلیمر بسیار کریستالی شکل است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰-۵۰۰۰۰۰ است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پائین پلیمریزه می‌کنند. چگالی آن بین ۹۴۱/۰ تا ۹۶۵/۰ است و آن را بیشتر به وسیلهٔ فرآیند مشکلی که پلیمریزاسیون زیگلر ناتا نامیده می‌شود، تهیه می‌کنند. شکل این پلی اتیلن را در تصویر بالا می‌توانید مشاهده کنید. پلی اتیلنی نیز وجود دارد که چگالی آن مابین چگالی این دو پلیمر است یعنی در محدودهٔ ۹۲۶/۰ تا ۹۴۰/۰؛ و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا متوسط می‌نامند. پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE می‌نامند و با پلیمریزاسیون کاتالیست متالوسن تولید می‌کنند. مادهٔ مذبور فرآیند پذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماما شبکه‌ای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر گرما نرم نخواهد بود. این ماده با پخت حین قالب گیری یا بعد از آن یک گرما سخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربهٔ خوب در دامنهٔ وسیعی از دماها خواهد بود. از آن برای ساخت فیبرهای بسیار قوی استفاده می‌کنند تا جایگزین کولار (نوعی پلی آمید)در جلیقه‌های ضد گلوله کنند؛ و همچنین صفحات بزرگ آن را می‌توان به جای زمین‌های اسکیت یخی استفاده کرد. به وسیلهٔ کوپلیمریزاسیون مونومراتیلن با یک مونومر آلکیل شاخه دار، کوپلیمری با شاخه‌های هیدروکربن کوتاه بدست می‌آید که آن را پلی اتیلن خطی با چگالی کم یا LLDPE می‌نامند و از آن اغلب برای ساخت اشیاءای شبیه فیلم‌های پلاستیکی ( کسیه فریزر ) استفاده می‌کنند.

پلی اتیلن در یک نگاهموارد استفاده : به صورت ترموپلاستیک، الیاف، لوله، فیلم و ...

 

روشهای پلیمریزاسیون : زنجیر رادیکالی آزاد

ریخت‌شناسی : بسیار بلورین(پلی اتیلن خطی)، بی نظم(آمورف) با درصد تبلور پایین (پلی اتیلن شاخه‌ای)

دمای ذوب : در حدود ۱۲۰-۱۳۰ درجه سانتیگراد

دمای انتقال شیشه‌ای : در حدود ۸۰- درجه سانتیگراد( با توجه به درصد تبلور پلیمر تغییر می‌کند)

برخی ویژگیهای پلی اتیلن

 

مهم‌ترین ویژگی‌های ذاتی پلی اتیلن‌های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارت‌اند از:

۱) چگالی ۲) نمایهٔ مذاب ۳) توزیع وزن مولکولی

چگالی

 

همان طور که قبلا اشاره شد چگالی انواع پلی اتیلن‌ها در محدودهٔ ۹۱۰/۰ تا ۹۶۵/۰ دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می‌کنند این است که ۰۰۳/۰ تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجه‌ای در ویژگی‌ها می‌شود. به طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد. پلی اتیلن‌ها بسته به چگالی، به چهار گونه پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) و پلی اتیلن با چگالی زیاد (HDPE) تقسیم می‌شوند.

نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI)

 

کاربردی‌ترین نشانهٔ ارتباط دهندهٔ ویژگی‌های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایهٔ مذاب وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهٔ ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنهٔ استانداردی بر روی پیستون محفظهٔ رانش که حاوی سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. نمایهٔ مذاب تا حدودی (اما نه دقیق ) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. نمایهٔ مذاب بیشتر، نشان دهندهٔ روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی‌های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش نمایهٔ مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می‌یابد.

توزیع وزن مولکولی

 

توزیع وزن مولکولی (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگیها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می‌یابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد.

[mani24 29665]

[TABLE=class: cms_table, width: 100%]

[TR]

[TD=class: cms_table_data, colspan: 2][TABLE=class: cms_table, width: 100%]

[TR]

[TD]اتن(Ethen)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][TABLE=class: cms_table, width: 100%]

[TR]

[TD][TABLE=class: cms_table]

[TR]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: center]مدل خطي اتيلن[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

[/TD]

[TD][TABLE=class: cms_table]

[TR]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: center]مدل گلوله-ميله اتيلن[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

[/TD]

[TD][TABLE=class: cms_table]

[TR]

[TD][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: center]مدل فضايي اتيلن[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]نام ماده:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتن(Ethen)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]نام تجاری:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتيلن(Ethylene)[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]سایر اسامی:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]بيكربورات هيدروژن , اتن , اتيلن مايع , گاز الفيتات[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]تاریخچه:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتيلن، ساده ترين هيدروكربن غير اشباع بوده و اولين عضو از گروه آلكنها مي‌باشد. فرمول شيميايي آن C₂H₄ بوده، بين دو اتم كربن پيوند دوگانه وجود دارد. به دليل وجود اين پيوند دوگانه، اتيلن ايزومر صورت‌بندي ندارد، يعني دو نيمه مولكول نمي‌توانند با چرخش حول پيوند دوگانه، صورت‌بندي خود را تغيير دهند. اتيلن داراي ساختمان مسطح بوده، زاويه بين دو اتصال كربن-هيدروژن، 117 درجه مي‌باشد. يعني مقداري بسته‌تر از زاويه 120 درجه كه براي هيبريداسيون sp2 مناسب مي‌باشد. اتيلن گازي بيرنگ و آتش گير بشمار مي‌رود و در تركيب نفت و گاز طبيعي يافت مي‌شود. در سال 1795، اتيلن را گاز اولفين مي‌ناميدند. اولين سنتز تركيبات اتيلن (دي كلرو اتان) در سال 1795 توسط شيميدان هلندي انجام شد. در اواسط قرن 19 به علت اينكه C₂H₄ يك هيدروژن از C₂H₅ اتيل كم داشت، پسوندهاي ene (از ريشه يوناني) به آخر اتيل اضافه كرده و از آن به بعد گاز اولفين را اتيلن مي‌نامند. تا سال 1852 در متون علمي واژه اتيلن استفاده مي‌شد. در سال 1866 "هافمن" شيميدان آلماني ، سيستم نامگذاري هيدروكربنها را بر پايه آلكان بنا نهاد. در اين سيستم، هر هيدروكربني كه از آلكان مربوطه دو هيدروژن كمتر داشت، آلكن با فرمولC_nH_2n و اگر چهار هيدروژن از آلكان مربوطه كم داشت آلكين C_nH_n ناميده مي‌شود. طبق اين نامگذاري، اتيلن به اتن تغيير نام يافت. انجمن بين المللي شيميدانها در سال 1892 اين نام را وارد نامگذاري IUPAC كردند و از آن تاريخ تا امروز، اين نام در متون علمي و كتابهاي درسي و ... مورد استفاده قرار مي‌گيرد. جرم مولكولي اين تركيب 05/28 گرم بر مول ودانسيته آن 26/1 گرم برليتر مي‌باشد. قابليت انحلال آن 250mg در يك ليترآب صفر درجه است. نقطه ذوب آن 41.04 كلوين و نقطه جوش آن 169.4و حد انفجارش 7/2 تا 36% در هواست.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]موارد مصرف:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتيلن ماده اوليه مهم براي توليد بسياري از تركيبات آلي پر مصرف در صنعت بشمار مي‌رود. اتيلن به صورت گسترده در صنعت پلاستيك مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اتيلن با پليمريزه شدن، پلي اتيلن را توليد ميكند كه يك پلاستيك بسيار مهم است. با تكرار شدن، پيش ماده پلي وينيل كلريد (PVC) را توليد ميكند. با تركيب شدن بنزن، اتيل بنزن ايجاد ميكند كه ماده اصلي پلي استر مي‌باشد. اتيلن ، نوعي هورمون گياهي است كه باعث رسيدن ميوه‌ها ، باز شدن شكوفه‌ها و گلها و همچنين ريزش برگها در پاييز مي‌شود. به دليل اين خاصيت در كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي جلوگيري از خراب شدن ميوه‌هايي مانند سيب، گلابي و موز، در حمل و نقل يا انبار، آنها را كمي نارس مي‌چينند و قبل از وارد كردن به بازار، تحت تأثير اتيلن قرار مي‌دهند تا رسيده شود. توليد پلي اتيلن ، اتيلن اكسايد ،‌ اتيلن دي كلرايد ، اتيلن گلايكول ، وينيل كلرايد ، استالدئيد از مهمترين كاربردهاي اتيلن است.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]مجتمع های تولیدکننده:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]خواص فیزیکی و شیمیایی:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]Molecular formula: C₂H₄

Molar mass: 28.05 g/mol

Appearance colourless

gas Density 1.178 kg/m3 at 15 °C,

Melting point: -169.2 °C (104.0 K, -272.6 °F)

Boiling point -103.7 °C (169.5 K, -154.7 °F)

Solubility in water 3.5 mg/100 ml (17 °C)

Acidity (pKa) 44

Structure Molecular shape D2h

Dipole moment zero

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]مواد مرتبط:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]پلي اتيلن[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]روشهای تولید:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتيلن در صنايع پتروشيمي با روش كراكينگ با بخار آب توليد مي‌شود. در اين فرآيند هيدروكربنهاي گازي و محلولهاي سبك هيدروكربن حاصل از نفت به مدت بسيار كوتاه در دماي 950 - 750 درجه سانتي‌گراد حرارت داده مي‌شوند. عموماً در اين واكنش هيدروكربنهاي بزرگ به هيدروكربنهاي كوچك شكسته شده، هيدروكربنهاي اشباع با از دست دادن هيدروژن به هيدروكربنهاي غير اشباع تبديل مي‌شوند. محصول اين واكنش مخلوطي از انواع هيدروكربنهاست كه اتيلن عمده ترين آن مي‌باشد. مخلوط را به‌وسيله متراكم سازي و تقطير جز به جز جداسازي ميكنند. روشهاي ديگر، هيدروژن‌دار كردن استيلن با استفاده از كاتاليزور و آبگيري از اتانول مي‌باشد.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]دياگرام فرآيند (PFD):[/TD]

[TD=class: cms_table_data][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]واکنشهای شیمیایی:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]آلكنها به علت داشتن پيوند دوگانه در واكنشهاي افزايشي شركت ميكنند. هالوژنها با اتيلن واكنش داده و توليد هالو اتان ميكند. با افزودن آب به پيوند دوگانه اتانول توليد مي‌شود، اما سرعت واكنش بدون حضور كاتاليزگر پايين مي‌باشد. در حضور كاتاليزگرهاي فلزي نظير پلاتين، نيكل و ... و فشار بالا، اتيلن، هيدروژن‌دار شده، به اتان تبديل مي‌شود. اتيلن در حضور پراسيدها به اتواكسيد كه يك تركيب حلقوي است تبديل مي‌شود. اتيلن در حضور راديكالهايي كه واكنش بسپارش را آغاز ميكنند، به پلي اتيلن پليمريزه مي‌شود.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]اطلاعات ایمنی:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]اتيلن تحريك كننده پوست و چشم نيست ولي تماس با اتيلن مايع ممكن است سبب يخ زدگي شديد شود. اتيلن بشدت اشتعال پذير است.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]فايل ايمنی:[/TD]

[TD=class: cms_table_data]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

به نقل از :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mani24 29665]

ظاهرا اینطور که از فرایندش متوجه شدم

یک واحد اتیلن محصولات جانبی مانند پروپیلن ، اتان، متان، پروپانول، مازوت(Fuel oil) ، بنزین و گاز مایع( LPG ) دارد.

 

که این محصولات نیز ارزش بالائی دارند. پس یک واحد اتیلن خود یک پالایشگاه نیز میتواند محسوب شود. البته در رده پائین دستی.

 

حالا فرض میکنیم یک واحد تولید پلی اتیلن با ظرفیت یک میلیون تن میخواهیم طراحی کنیم (یک واحد تولید یک میلیون تنی در کشور در دست احداث است)

 

محاسبه میکنیم ببینیم یک واحد یک میلیون تنی چقدر خوراک نیاز دارد؟

یک میلیون تن در سال را اگر به 365 روز تقسیم کنیم تقریبا روزانه 2800 تن میشود که اگر هر یک تن را معادل پنج بشکه در نظر بگیریم روزانه معادل 14 هزار بشکه محصول تولید میشود.

حال اگر سایر محصولات مانند اتان، متان، بنزین، مازوت، گاز مایع و پروپیلن را به یک میلیون تن در سال پلی اتیلن اضافه کنیم به صورت تقریبی ما نیاز به چهل هزار بشکه خوراک در روز داریم.

که خروجی ان با ترکیب با اب سالیانه یک میلیون تن پلی اتیلن و چند میلیون تن سایر محصولات است که در بالا اشاره شد.

 

حال در مرحله بعدی مسئله مهمی که وجود دارد ارزان بودن و در دسترس بودن خوراک است که بر اساس ان بقیه مراحل طراحی میشود.

 

خوراک ما میتواند شامل نفت یا گاز باشد.

 

اما اگر از کندانسه استفاده کنیم همان طور که در تاپیک های طراحی پالایشگاه اشاره شد بخشی از محصولات خروجی طرح مذکور

به صورت بنزین و گازوئیل و گاز مایع و بخش عمده ان نفتای سبک و سنگین بود.

 

اگر بتوان نفتای سبک و سنگین را بعنوان خوراک واحد تولید پلی اتیلن استفاده کرد که بعد از شکستن به مولکولهای اتیلن تبدیل میشود

در این صورت میتوان واحد تولید پلی اتیلن را به یک پالایشگاه مایعات گازی متصل نموده و کندانسه را بعد از تفکیک به واحد پلی اتیلن فرستاد.

 

در این مورد اگر دوستان اطلاعاتی دارند و یا میتوانند از اساتید دانشگاه وغیره راهنمائی بگیرند و برای ممکن بودن این فرایند اگر امکان ان باشد

بقیه مراحل را ادامه بدهیم و اطلاعات واحد پالایشگاه ساده تفکیک مایعات گازی را به این پروژه متصل کنیم.

 

البته این یک پیشنهاد بود و اگر نظر بهتری باشد ما هم هستیم.

 

به دلیل اینکه گاز شاید در هر جائی در دسترس نباشد و در ثانی کندانسه به راحتی در هر جائی در دسترس است

و همچنین بخش عمده ان در کشور صادر میشود و نفتا نیز از پالایشگاههای داخلی و خارجی به خصوص از عراق فراوان یافت میشود

بنابر این استفاده از نفتا بعنوان خوراک پلی اتیلن فکر میکنم بهتر باشد.

 

چندی پیش یک کارشناسی میگفت که اکثر پالایشگاههای عراق قدیمی و از رده خارج هستند و نفتای حاصل از پالایش نفت را به قیمت بسیار پائین میفروشند.

نفتا ظاهرا یکی از خوراکهای اصلی پالایشگاهها میباشد.

 

و در زمینه های مختلفی استفاده میشود.

 

یکی از کاربردهای نفتا در تولید بنزین و تولید پلی استایرن یا همان پلاستوفوم است.

[mani24 29665]

نویسنده : نشریه ندای گاز استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع آب و گاز دنیا از حدود پنجاه سال قبل رایج شده است. به عنوان نمونه وضعیت و میزان استفاده از شبكه های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی و سایر لوله ها كه توسط شركت گاز دوفرانس اجرا شده در شكل ی نشان داده شده است. همانگونه كه ملاحظه میشود میزان لوله های فولادی طی سالهای مورد بررسی ثابت بوده و این در حالی است كه علاوه بر افزایش میزان كاربرد لوله های پلی اتیلن، میزان لوله های غیر فولادی از قبیل چدن كاهش یافته و به وسیلهی لوله های پلی اتیلن جایگزین شده است.بررسی ها نشان می دهند كه در كشور آمریكا نیز روند افزایش استفاده از لوله های پلی اتیلن وضعیت مشابهی دارد. به طوریكه در شكل دو ملاحظه می شود میزان شبكه های اصلی پلی اتیلن ( با اقطار 3 و4 اینچ ) در سال 2000 نسبت به سال 1996 رشد قابل توجهی داشته است. در كشور ما نیز از حدود دو دهه ی قبل اقدامات عملی و اجرایی استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع گاز آغاز شده است، هرچند مطالعات اولیه مربوط به این موضوع به سال های قبل از آن باز می گردد. بر اساس آمار رسمی موجود وضعیت و میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن در كشور ما در شكل 3 به تصویر كشیده شده است:

 

رشد شبكه های پلی اتیلن در ایران

همان گونه كه در شكل نشان داده شده است میزان شبكه های پلی اتیلن در سال های مورد بررسی به طور متوسط سالانه از رشدی معادل 54 درصد برخوردار بوده و این در حالی است كه متوسط رشد شبكه های فولادی حدود 6/8 درصد می باشد.نسبت استفاده از لوله های فولادی و پلی اتیلن در شبكه های گاز كشور (شامل شبكه های تغذیه و توزیع) در شكل 4 نشان داده شده است.لازم به ذر است براساس تحقیقات انجام شده استان های كرمان، تهران، خراسان، مازندران و فارس به ترتیب دارای بیشترین میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن می باشند و در استان خوزستان بر اساس صلاحدید مسئولان محترم شركت گاز این استان ، تاكنون از لوله های پلی اتیلن استفاده نشده است. از مهم ترین مزایای لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی می توان به سرعت و سهولت در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از همه عدم خوردگی و در نتیجه عدم نیاز به پوشش وحفاظت از زنگ اشاره كرد. با عنایت به مراتب فوق و نیز با در نظرگرفتن معضلات و مشكلات موجود در اجرا و نگهداری لوله های فولادی، استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع گاز بدون هیچ گونه تامل و تردیدی منطقی به نظر می رسد. لیكن لازم است در خصوص شناسایی مشكلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با این مسائل احتمالی با رویكردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه اقدام كرد.در این مقاله دو مورد از مشكلات بالقوه در لوله های پلی اتیلن یعنی آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله ها و نیز موضوع صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و به طور مشخص موش ها مورد بررسی قرار می گیرد.

 

آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز

آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز از دو منظر قابل بررسی و تامل است.

 

الف - احتمال بروز انفجار و آتش سوزی ناشی از ایجاد جرقه

در لوله های پلی اتیلن تولید یا ایجاد الكتریسیتهی ساكن امری بدیهی و پذیرفته شده است چراكه پلی اتیلن عایق الكتریسیته بوده و در اثر عبور جریان گاز كه معمولا دارای ناخالصی و یا ذرات ریز نیز می باشد الكتریسیتهی ساكن تولید می شود كه در این فرایند الكتریسیتهی ساكن ابتدا در قسمت داخلی لوله ایجاد شده و در همان جدارهی داخلی باقی می ماند. بارهای الكتریكی ایجاد شده به محض این كه مسیری برای تخلیه از طریق اتصال زمین پیدا كنند به صورت جرقه ای خطرناك تخلیه می شوند بنابراین در زمان انجام عمل تخلیهی هوا و درسایر شرایط مناسب امكان ایجاد جرقه وجود دارد ودر صورت فراهم آمدن چهار شرط: ایجاد الكتریسیتهی ساكن، اتصال به زمین، وجود گاز، وجود اكسیژن یا هوا ایجاد انفجار و آتش سوزی متصور است.البته بر اساس نظرات تایید شده مانند GTI ( Gas Technology Institute ) ،الكتریسیتهی ساكن ایجاد شده در جدارهی داخلی لوله بعد از قطع گاز نیز در لوله باقی می ماند و در صورت نیاز به برش قسمتی از لوله به وسیلهی كاتر، جرقه ای ناشی از تخلیهی الكتریسیته ساكن ایجاد خواهد شد.از طرفی شرایط زیر به عنوان عوامل تشدید كنندهی الكتریسیتهی ساكن باید مورد توجه قرار گیرند:

 

- مواقع استفاده از چلانگر (Squeezer)

- كاهش قطر خط لوله به دلایل دیگر

- وجود ناخالصی در جریان گاز

- نشت گاز در قسمتی از لوله به دلیل شكستگی و یا هر دلیل دیگر

 

برخی شواهد و تجربیات عملی نگارنده مبنی بر احتمال حضور الكتریسیتهی ساكن و تبعات ناشی از آن در حوزهی فعالیت شركت گاز استان خراسان عبارتند از:

 

* اشتعال دو مورد زین انشعاب در حینHottap در سال 1380 در شهرستان تربت حیدریه

* حادثهی آتش سوزی سال 1381 در شهر كاشمر

* حادثهی انفجار و آتش سوزی سال 1382 در شهر طرقبه

* سایر تجارب عملی

 

ب- ایجاد منافذ ریزدر اثر الكتریسیتهی ساكن

تاكنون و در نوشتارها و دوره های آموزشی به خطرات احتمالی ناشی از ایجاد الكتریسیتهی ساكن در لوله های پلی اتیلن، صرفا از منظر ایمنی نگریسته شده است و در این مباحث بر روی نحوهی جلوگیری از ایجاد مثلث آتش تاكید گردیده است اما تحقیقات و بررسی های به عمل آمده نشان می دهد كه الكتریسیتهی ساكن علاوه بر احتمال كمك به تشكیل مثلث آتش چگونه می تواند باعث بروز و ایجاد سوراخ های ریز در لوله و در نتیجه نشت گاز و مشكلات بعدی شود. برای اولین بار در سال 1984 شركت Mountain Fuel بعد از استفاده از چلانگر تعدادی سوراخ ریز در محل چلانده شده كشف كرد كه بعدها و در سال 1989 Mark Staker طی مقاله ای به این موضوع اشاره كرد. همچنین در سال 2001 Dirk S.Smith از شركت Boca Raton مقاله ای در این خصوص به رشتهی تحریر درآورد و بالاخره در سال 2003 Ray A.Ward از شركت and water) , gas memphis (light MLGW با انتشار مقاله ای با ذكر شواهدی به بررسی این موضوع پرداخت.

 

بر اساس مقالهی نوشته شده به وسیلهی Ray A.Ward با در نظر گرفتن كلیهی تمهیدات لازم، یك انشعاب به قطر یك اینچ توسط یك واحد مجری وابسته به شركت MLGW اجرا و به صورت موفقیت آمیز مورد تست قرار گرفت سپس به منظور بهره برداری از انشعاب در آینده، روی آن پوشانده شد و دو ماه بعد برای اتصال به شبكه و برقراری جریان گاز، روی آن برداشته شد. به دلیل ایجاد فاصلهی زمانی، انشعاب، مورد تست مجدد قرار گرفت كه طی آن در انشعاب، افت غیر مجاز مشاهده شد، لذا تست رد و انشعاب به منظور انجام تست هیدرواستاتی از انال خارج و در نتیجهی تست تعداد زیادی سوراخ ریز در طول انشعاب شف شد. در بررسی های بعدی ه در آزمایشگاه انجام شد تعداد 9 سوراخ در فشار 80psi آشار شد در حالی ه در قسمت باقی مانده از (حلقه) لوله هیچ گونه منفذ و مشكلی مشاهده نگردید. پس از آن كلیهی ركوردها و سوابق ایرادها در حین تولید نترل و مشخص شد ه پروسهی تولید لوله نیز هیچگونه مشلی نداشته است. بررسی های بیشتر اثبات كرد ه منافذ ریز ناشی از الكتریسیتهی ساكن هنگامی ایجاد می شوند كه میزان بارهای الكتریكی ایجاد شده در اثر عواملی از قبیل مواردی ه در بند الف توضیح داده شد آن قدر بالا روند تا بر قدرت تحمل لوله فایق آیند. چراه قدرت تحمل دی الكتریك (Dielectric Strength ) لولهی پلی اتیلن مانند هر عایق التریی دیگر مقداری معین و محدود است. این امر با یك جرقهی (Hot Arc) ناشی از تخلیهی بارهای الكتریكی به زمین همراه بوده ودر نتیجهی این فرایند، پلی اتیلن خمیری و ذوب شده و باعث بروز نشتی در لوله می شود. ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد سوراخ، به خواص و ضریب دی الكتریك مواد پلی اتیلن و نیز ضخامت جدارهی لوله بستگی دارد. بدیهی است ه در ضخامت های بیشتر برای غلبه بر قدرت تحمل دی الكتریك لوله به ولتاژهای بیشتری نیاز است. در واقعهی مورد بررسی، آزمایش های انجام یافته نشان داد كه در خلال پر كردن لوله به وسیلهی هوا برای تست فشار و نیز تخلیهی هوا در انتهای آزمایش، احجام و سرعت هوا و شرایط آن باعث ایجاد یك بار الكتریكی(Static Charge) شده ه این بار الكتریكی از قدرت تحمل دی الكتریك دیوارهی لوله بیشتر بوده است.

 

از نظر مشخصه ها و شل ظاهری، اولا قطر سوراخ ها در درون و بیرون لوله متفاوت هستند و اساسا قطر یك سوراخ بزرگتر از قطر سوراخ های دیگر است. سوراخ بزرگتر نشاندهندهی محل شروع تخلیهی بار الكتریكی و سوراخ كوچكتر مشخص كنندهیِ محلی است كه تخلیهی الكتریكی در آن جا پایان یافته است. ثانیا سوراخ ایجاد شده به صورت سه شاخه (Tree- Shape ) و به همراه یك شاخهی جانبی است.

 

تحلیل و نتیجه گیری

 

بررسی های انجام یافته نشان می دهند كه بیشتر از آن چه تصور می شود امكان ایجاد منافذ ریز در اثر الكتریسیتهی ساكن وجود دارد وسوراخ های ریز علاوه بر خطرات احتمالی ناشی از نشت گاز و نیز هزینه های تعمیرات، باعث هدر رفتن مقادیر قابل توجهی گاز می شوند. انشعاب مورد بحث در این حادثه دارای 8 سوراخ با قطری معادل 75/0 میلی متر بود. این تعداد سوراخ با قطری معادل یك میلی متر در فشار عملیاتی تقریبی psi 60میتواند باعث تخلیهی حدود 25 مترمكعب گازدر ساعت شود و مقدار گاز تخلیه شده در هر سال (اگر متوجه این نشتی ها نباشیم) معادل 219 هزار متر مكعب خواهد بود.

 

پیشنهادات

پشنهادات زیربه طور اختصار قابل طرح می باشند ه توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول می شود.

 

1- استانداردهای ایمنی در خصوص خنثی كردن الكتریسیتهی ساكن بیرون لوله های پلی اتیلن توصیه های موثری ارایه كرده اند كه لازم است به آن ها توجه كامل شود.

2- در مباحث استانداردهای ایمنی یا صنعتی در مورد الكتریسیتهی ساكن داخل لوله های پلی اتیلن، اقدام و یا توصیهی خاصی وجود ندارد لیكن برخی روش های ابداعی مانند سیستم پیشنهادی پیشگیرانهی IONIX مطابق شل صفحه بعد در این زمینه ارایه شده است.

3- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده از نظر جنس و یا فرایند تولید (در صورت موثر بودن و تایید مراجع ذیربط).

4- افزایش سطح آگاهی واحدهای بهره بردار.

وارد شدن صدمه به لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و بهویژه موشها

 

در استان خراسان برای اولین بار در سال 1382 ی مورد مشو به موش خوردگی در یی از شهرها گزارش شد ه موضوع توسط واحدهای ذیربط در ستاد شرت ملی گاز مورد بررسی قرار گرفت . متعاقب آن دو مورد موش خوردگی انشعاب پلی اتیلن در تاریخ 14/9/1383در یی از روستاهای استان خراسان شف و انشعابات مورد نظر مورد تعمیر قرار گرفت؛ در زیر تصاویری از این موارد ارایه شده است .

همچنین یك مورد جدید موش خوردگی در تاریخ 19/10/1383 در یی دیگر از روستاها شف و مورد تعمیر قرار گرفت.

در تاریخ 11/12/1383 نیز در همان روستا دو مورد دیگر موش خوردگی شف و تعمیر شد ه نتهی جالب توجه این بود ه یك مورد از موش خوردگی های شف شده مربوط به انشعابی بود ه قبلا و در حدود سه ماه قبل یعنی 14 /9/1383 مورد هجوم موشها قرار گرفته و محل نشتی تعمیر شده بود.

 

علاوه بر موارد فوق مواردی از موش خوردگی در استان های لرستان و سمنان نیز گزارش شده است ه در زمان تهیهی این مقاله اطلاعات دقیقی از آنها در دسترس نبود.

ضمنا با توجه به بررسی های گستردهی بهعمل آمده در استان خراسان و بررسی انشعابات فولادی ه در روستایی در مجاورت روستای مورد بحث نصب شده بودند آثار هجوم موشها به انشعابات فولادی نیز بهاثبات رسید بهطوری ه بعضا عایق و پوششش انشعابات فولادی و نیز نوارزرد اخطار از هجوم موشها در امان نمانده بودند ه تصاویری از این موضوع نیز ارایه شده است..ناگفته نماند بهمنظور به حداقل رساندن تبعات موضوع، برخی تصمیمات موثر در منطقهی مورد بحث اتخاذ و به مورد اجرا گذاشته شده است.

 

تحلیل موضوع

 

با بررسی موارد فوق میتوان نات زیر را بهعنوان راهنمایی برای بررسی های بعدی مدنظر قرار داد:

1- هر نوع موشی قادر به حمله به لوله های گاز نیست و قاعدتا (و احتمالا) موش های صحرایی یا یسه داره در برخی مناطق خاص زندگی می كنند از عهدهی این ار بر می آیند.

2- همانگونه ه در بالا ذر شد هجوم موشهای مورد نظر تنها مختص به لولههای پلی اتیلن نبوده و عایق لوله های فولادی نیز از این حملات در امان نیستند.

3- یی از نات مشتر در موارد موش خوردگی لوله های پلی اتیلن اتفاق افتاده در استان خراسان سایز لوله میباشد. بهنظر میرسد ه موشهای منطقه قادر به ایراد صدمه به لوله های با قطر خارجی بیشتر از 25 میلیمتر ( شبه با اقطار 63 و 90 و 110 و 125و 160 میلیمتر ) نیستند.

4- از دیگر نات قابل توجه، عمق لوله های مورد هجوم است. بررسی ها، مذارات و ماتبات نویسنده با برخی مراجع بر این نته تاید دارند ه موشها تنها در صورتی در پی ایراد صدمه به موانعی از قبیل لوله پلی اتیلن برمیآیند ه این لوله ها بهعنوان مانعی در مسیر حركت آنها قرار گیرند؛ در این صورت موشها سعی در برداشتن مانع از مسیر عمدتا افقی خود می كنند. همچنین بر اساس اظهار برخی متخصصان علوم جانوری، موشها در نفوذ به اعماق زمین از نظر عمق با محدودیت های زیستی مواجه هستند.

5- آخرین نتهی مفید، فصل روی دادن موش خوردگی ها است. بررسی ها نشاندهندهی بروز موش خوردگی ها در فصول خاصی از سال( پاییز وعمدتا زمستان ) می باشند.

 

پیشنهادات

 

در پایان، پیشنهادات زیر بهطور اختصار قابل طرح هستند و توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول میشود.

1- تجدید نظر در مطالعات امكان سنجی و طراحی اولیه با لحاظ كردن موارد خاص شبكه های پلی اتیلن.

2- تجدید نظر در عمق شبكه های پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.

3- تجدید نظر در قطر انشعابات پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.

4- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده ( از نظر جنس یا فرایند تولید ) در صورت مثمرثمر بودن و تایید مراجع ذیربط که بحث در این خصوص فرصت دیگری را می طلبد.

5- تشكیل یك تیم یا کمیته ی پژوهشی با حضور ارشناسان شرت ملی گاز و متخصصان دانشگاهی در رشته های مرتبط و استفاده از پژوهش ها و تجارب موجود در سطح شرتهای گاز استانی بهمنظور شناسایی مشكلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با مسایل احتمالی، با رویكردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه.

 

* كارشناس ارشد برنامه ریزی و کنترل شركت گاز استان خراسان مدرس دوره های آموزشی شركت ملی گاز ایران

نكته : در قسمتهای از مقاله حرف (( ك )) حذف شده است

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mani24 29665]

انواع پلی اتیلن:

 

پلي اتيلن با دانسيته بالا( (hdpe:

اين نوع پلي اتيلن داراي زنجير پليمري بدون شاخه است، بنابراين نيروي بين مولكولي در زنجيرها بالا و استحكام كششي آن بيشتر از بقيه پلي اتيلن ها است. شرايط واكنش و نوع كاتاليزور مورد استفاده در توليد پلي اتيلن hdpe موثر است. براي توليد پلي اتيلن بدون شاخه معمولاً از روش پليمريزاسيون با كاتاليزور زيگلر-ناتا استفاده مي شود.

 

پلي اتيلن با دانسيته پايين( (ldpe:

اين نوع پلي اتيلن داراي زنجيري شاخه دار است بنابراين زنجيرهاي ldpe نمي توانند بخوبي با يكديگر پيوند برقرار كنند و داراي نيروي بين مولكولي ضعيف و استحكام كششي كمتري است. اين نوع پلي اتيلن معمولا با روش پليمريزاسيون راديكالي توليد مي شود . از خصوصيات اين پليمر ، انعطاف پذيري و امكا ن تجزيه بوسيله ميكروارگانيسم ها است.

 

پلي اتيلن خطي با دانسيته پايين( (lldpe:

اين نوع پلي اتيلن يك پليمر خطي با تعدادي شاخه هاي كوتاه است و معمولاً از كوپليمريزاسيون اتيلن با آلكن هاي بلند-زنجير ايجاد مي شود.

[mani24 29665]

روش هاي توليد انواع پلي اتيلن:

 

پلي اتيلن سبك

(Low-Density Polyethylene)

 

روش اول:

 

صاحب امتياز: شركت Polimeri Europa

در اين فرايند از يك اتوكلاو يا راكتور لوله اي استفاده مي شود كه در آن دانسيته ی رزين پائين آورده مي شود تا پلي اتيلن بلند -زنجير شاخه دار ايجاد كند و د ر نتيجه توليد LDPE تسهيل گردد . البته در اين فرايند فشار بالا، استفاده از تجهيزات و فناوري ويژه الزامي است.

درفرايند Polimeri Europa سيستم كاتاليست زيگلر-ناتا موجب انعطاف در محصولات مي گردد، به نحوي كه مي توان اغلب گريدهاي اين محصول را توليد نمو د. با استفاده از فناوري جديد در اين سيستم، توليد در ظرفيت 400 هزارتن در سال با راندمان بسيار بالاممكن گرديده است، روي هم رفته اين فرايند داراي كارايي خوبي است كه ضريب تبديل بالا و راكتورهاي درمقياس بزرگ ، طراحي تجهيزات و ماشین آلات ويژه، و روش هاي عملياتي در آن، مصرف پائين ودقيق مونومر وانرژي راميسر نموده اند.

 

روش دوم:

 

صاحب امتياز: شركت ExxonMobil

فرايند از راندمان عملياتي بالا،كنترل بر روي خواص محصول، خواص فو ق العاده ی محصول،ضريب تبديل بالا تا 40 %، طراحي عالي راكتور، و قابليت بالاي ظرفيتي برخوردار است. اگرچه هر دو فرايندهاي Polimeri Europa و ExxonMobil به عنوان فرايندهاي عالي شناخته شد ه اند، اما فرايند ExxonMobil به دليل غلبه ی بيشتر جهاني انتخاب گرديده است. شمايي از فرايند فشار-بالاي ExxonMobil در شكل زیر نشان داده شده است.

گران ترين تجهيزات اين فرايند راكتور است . در اين فرايند يكي از دونوع، راكتور اتوكلاو و يا لوله اي را مي توان استفاده نمود . راكتور اتوكلاو ارزا ن تر است و لذا در طراحي واحد ها بيشتر مورد استفاده قرار گرفته است .واكنش كلي پليمريزاسيون كه در راكتور صورت مي گيرد به اين صورت مي باشد:

 

n(CH2=CH2) =>(-CH2-CH2-)n

 

 

روش سوم:

 

صاحب امتياز: شركت BASELL

 

اتيلن و آغازگر( و در صورت نياز كومونومرها) قبل از ورود به راكتور لوله اي تا فشار 3100bar فشرده مي شوند . در حالت TS كليه ی خوراك پس از پيش گرمايش به راكتور وارد مي شود؛ درحالت TM بخشي از گاز سرد مي شود و محتويات راكتور را در محل هاي مختلف تزريق خنك مي كند . خواص پليمر(شاخص ذوب (MI)، ρ ،توزيع وزن مولكولي( MWD ) ) بوسيله ی آغازگر، فشار، تغييرات دما و ميزان كومونومر كنترل مي شود. اتيلن اضافي بعد از راكتو ر ، بازيابي و به جريان ورودي به راكتو ر برگشت داده مي شود. پليمر مذاب در داخل يك اكسترودر با مو اد افزودني مخلوط مي شود تا محصول نهائي بدست آيد.

 

 

 

روش چهارم:

 

صاحب امتياز: شركت سابتك (استامي كربن سابق (Stamicarbon:

 

در فرايند محلول فشردهCompact solution ) )اتيلن و كومونومر معمولاً octene-1 ) ) در هگزان حل و سپس خنك و به راكتور خورانده مي شوند. وزن مولكولي به وسيله ی هيدرژن كنترل می گردد و در طول زمان توقف نسبتاً كوتاهي در راكتور، حداقل 95% تبديل اتيلن صورت مي گيرد.

محلول داغ خروجي ازراكتور وارد ظرفي مي شود كه در آن مواد فرار بعلاوه ی بخش عمده ی هگزان جدا ، و باقيمانده ی كاتاليزورها غيرفعال مي شوند. سپس بخش پليمري به يك اكسترودر گاززدا خورانده مي شود كه در آن باقيمانده ی هگزان و octene-1 جدا، و مواد افزودني لازم با آن كامپاند مي شوند. سپس پلي اتيلن به شكل قرص درآمده، جهت بسته بندي به سيلوها منتقل می گردد.

 

روش پنجم

 

صاحب امتياز: شركت استامي كربن Stamicarbon

 

در اين روش براي توليد هوموپليمرهاي پلي اتيلن با دانسيته پايين ( LDPE ) و كوپليمرهاي اتيلن وينيل استات (EVA) از فرآيند فشا ر بالاي راديكال آزاد استفاده مي شود. در اين روش ميتوان از راكتورهاي لوله اي بزرگ با ظرفيتي بين 350-130هزار تن درسال يااز راكتورهاي اتوكلاو همز ن دار با ظرفيت حدود 100 هزار تن در سال استفاده كرد . در اين راكتورهاي بزرگ مي توان انواع مختلفي از پليمرها را بر اي كاربردهاي مختلف توليد كر د.اتيلن گازي به خط توليد فرستاده شده و توسط كمپرسور اوليه تا 300 bar تقويت مي گردد. اين گاز، همراه با گاز با جريان گاز برگشتي، در كمپرسور ثانويه تا فشار راكتور فشرده مي شود. پليمر در جدا كنند ه هاي فشار بالا و فشار پايين جدا مي شود و گازي كه وارد واكنش نشده از هر دو جدا كننده برگشت داده مي شو د . پليمر ذوب شده از جدا كننده فشارپايين LPS وارد اكسترودر شده و به شكل قر ص هاي ريزدرمي آيد و سپس به سيلوهاي ذخيره انتقال داده مي شوند.

[mani24 29665]

پلي اتيلن سنگين

 

High-Density Polyethylene

 

 

روش اول:

صاحب امتياز: شركت هوخست HOECHST

 

روش هوخست جهت توليد پلي اتيلن سنگين از سه مرحله تشكيل شده است:

 

 

• در مر حله اول يك بچ كاتاليست زيگل ر -ناتا آماده مي شود. اين مخلوط همراه با مخلوط گازهاي اتيلن، كومونومر، و هيدروژن به راكتوري كه پليمريزاسيون در آن صورت مي گيرد، تزريق مي شود.
  

 

 

 

• در مرحله دوم، رقيق كننده جدا شده و پليمر پودري شكل خشك مي شود.
  
• در مرحله سوم پودر توليد شده با افزودن استابيلايزر يا رنگدانه به شكل گرانول در مي آيد.
  

 

 

از مزاياي اين رو ش ها اين است كه كاتاليست هاي زيگل ر -ناتا به راحتي قابل تهيه است و همچنين داراي قيمت مناسب نيز مي باشد. دراين روش ها وزن مولكولي اتيلن قابل كنترل بوده و نياز به خالص سازي مكرر ند ارد و به دليل استفاده از رقیق كننده ی هگزان، امكا ن دستيابي به فرايند بهينه كه داراي وضعيت ثابت است فراهم مي باشد.هزينه هاي مربوط به سرمايه گذاري به دليل سادگي روش توليد پائين می باشد.مصرف اندك كاتاليست وبهينه سازي سيستم تأسيسات باعث كاهش هزينه هاي مربوط به انرژي مي شود.

 

 

روش دوم

صاحب امتياز: شركت فيليپس

نمودار روش توليد فيليپس براي پلي اتيلن سنگين در نمودار بالا نشان داده شده است.

 

 

• در مرحله اول يك بچ كاتاليست زيگل ر -ناتا آماده م ي شود . اين مخلوط همراه با مخلوط گازهاي اتيلن وكومونومر، به راكتوري كه پليمريزاسيون در آن صورت مي گيرد، تزريق مي شود.
  
• در مرحله دوم، رقيق كننده جدا شده و پليمر پودري شكل وارد خشك كن مي شود.
  
• در مرحله سوم پودر تو ليد شده تخليص گرديده و در مرحله بعد در يك مخلوط كن پيوسته با مواد افزودني مخلوط گرديده و پس از آن وارد اكسترودر شده وتوسط دستگا ه pelletizer به صور ت قرص هاي کوچك در آمده وپس از خشك شدن در سيلوهاي مخصوص ذخيره و به بخش بسته بندي ارسال ميگردد.
  

 

 

 

روش سوم

صاحب امتياز: شركت بازل BASELL

 

در اين روش براي تهيه پلي اتيلن با دانسيته بالا ( HDPE ) از تانك همزن دار و فرآيند Hostalen استفاده مي شود. اين فرآيند يك پليمريزاسيون دوغابي ( slurry ) است با دو راكتور مواز ي يا سري، با تغييردادن واكنش يك مرحله اي به چند مرحله اي ميتوان با يك نوع كاتاليزور، انواع پلي اتيلن با كيفيت بالا و وزن مولكولي هاي متفاوت و يا نزديك به هم توليد کرد. ابتدا كاتاليزور، نرمال هگز ان مونو مر و هيدروژن به راكتور اول فرستاده مي شوند ( 1 )، كه درآنجااو لين مرحله پليمر يزاسيون انجام مي شود. سپس دوغاب به راكتوربعدي ( 2 ) فرستاد ه مي شود.شرايط واكنش توسط يك سيستم كنترل دقيق، كنترل مي شود. بنابراين پلي اتيلن با كيفيت خيلي بالا بدست مي آيد .درنهايت، دوغاب HDPE از راكتور دوم به راكتور بعدي فرستاده مي شود ( 3 ) تا مقدارمونومر حل شده كاهش يابد. ميزان تبديل كل فرآيند حدود 99.5% است.دردكانتور ( 4) پليمرازنرمال هگزان جدا شده وپليمر حاوي هگزان باقي مانده در خشك كن بسترسيال ( 5 ) خشك و درقسمت دانه بندي به صورت قرص درمي آيد.نرمال هگز ان كه در مرحله جداسازي سيال ( 6 ) جدا و جمع آوري شده همراه با كمك كاتاليزور و كومونومر حل شد به راكتورهاي پليمر يزاسيون بازگردانده مي شود .قسمت كمي از نرمال هگزان تقطير مي شود تا تركيب رقيق كننده همانطور باقي بماند.

 

 

روش چهارم

صاحب امتياز: شركت Mitsui

در اين ر و ش براي توليد پلي اتيلن با وزن مخصوص بالا ( HDPE ) و پلي اتيلن با وزن مخصوص متوسط ( MDPE ) از فرايند فشار پايين CX استفاده مي شود .

 

روش پنجم

صاحب امتياز: شركت (Innovene) BP

دراين روش براي توليدپلي اتيلن خطي باوزن مخصوص پايين (LLDPE) و پلي اتيلن باوزن مخصوص بالاHDPE) ) از فرايند Innovene فاز گازي و كاتاليزورهاي متالوسن، كروم يا Ziegler-Natta استفاده مي شود.كاتاليست زيگلر - ناتا و متالوسن مستقيماً و كاتاليزور كروم پس از فعال شدن به راكتور تزريق مي شوند . كاتاليزور كروم محصولاتي با وزن مولكولي متفاوت و كاتاليزور هاي زيگل ر – ناتا محصولاتي با تفاوت وزن مو لكولي كم توليد مي كنند.كاتاليزورهاي متالوسن شركت BP علاوه برقدرت وخصوصيات استثنايي كه معمولاً با متالوسن همراه است، باعث آسان شدن فرآيند مي شوند.شاخص هاي نقطه ذوب و وزن مخصوص مهمترين خصوصيات محصول مي باشند. با تنظيم مداوم و اتوماتيك تركيب گاز فرآيند و شرايط عملياتي، كنترل دقيق فرآيند ممكن مي شود.