بخشی از مقاله
چکیده
پیش پلیمریزاسیون اتیلن با استفاده از کاتالیزور زیگلر-ناتا با پایهذlلاgخ وکمک کاتالیست تری -n اکتیل آلومینیم - ط - TnO بررسی شد و اثر سه عامل دما ، نسبت مولی Tiبlط و فشارهیدروﮊن و برهم کنش این پارامترها برخواص پیش پلیمر یعنی شاخص ذوب - قفخ - و دانسیته توده ای با استفاده از روش طراحی آزمایش مطالعه گردید. روش طراحی به کار رفته از نوع فاکتوریل کامل با یک مرکز در دو سطح و دوبار انجام می باشد. نتایج نشان می دهدکه در محدوده آزمایشهای انجام شده در این پژوهش با افزایش نسبت Tiبlط وفشارهیدروﮊن قفخ زیاد می گردد وتاثیر نسبت Tiبlط نیز بیشتر از هیدروﮊن می باشد. ولی با افزایش دما قفخ کاهش می یابد. سه عامل یاد شده تاثیر قابل توجهی بر دانسیته توده ای ندارند. تاثیر برهمکنش این پارامترها بر خواص پیش پلیمر نیز زیاد نمی باشد.
کلمات کلیدی: پیش پلیمریزاسیون، پلی اتیلن سبک خطی، طراحی آزمایش، شاخص ذوب، دانسیته توده ای
مقدمه
پلیمریزاسیون اتیلن در فرایند تولیدپلی اتیلن سبک خطی - غبخعع - در مجتمع پتروشیمی اراک وتبریز با استفاده از کاتالیزور زیگلر-ناتا با پایهلئه؟ق وکمک کاتالیست تری غ-اکتیل آلومینیم A - قغ - 1 در دو مرحله صورت می گیرد. مرحله اول پیش پلیمریزاسیون در شرایط ملایم - دمای نسبتاﹰ پایین و غلظت کم مونومر - با مقدار پیشرفت معین - کمتر از ١٠% - درحضور هیدروﮊن ،کاتالیزور ودرحلال غ-هگزان بصورت دوغابی انجام می شود. مرحله دوم پلیمریزاسیون اتیلن در راکتور بسترسیال فازگازی در دما و فشار بالاتر مونومر ودرحضور پیش پلیمرتهیه شده درمرحله اول، هیدروﮊن وکومونومر ١-بوتن انجام می گردد.
هدف از انجام مرحله پیش پلیمریزاسیون برطرف کردن مشکلاتی است که در شرایط پلیمریزاسیون اصلی با کاتالیست فعال،که منجر به سرعت زیاد پلیمریزاسیون، ایجاد نقاط داغ ودر نتیجه کلوخه شدن بروز میکند، میباشد]٢ و١.[ ویژگیهای پیش پلیمریزاسیون را میتوان به صورت زیر بیان نمود.سرعت نسبتاﹰ آهسته پیش پلیمریزاسیون امکان رشد هر ذرهای را تا اندازه بحرانی فراهم میکند. که در این حالت مساحت سطح خارجی به اندازه کافی بزرگ می باشد و مانع افزایش دمای ذره میشود، عموماﹰ وقتی سطح یک ذره بیشتر میشود تبادل گرما از آن راحتتر انجام میگیرد]٣.[سرعت شکسته شدن ماتریس کاتالیست کنترل و از تولید ذرات ریز جلوگیری می گردد و به حداقل می رسد]٤.[
پیش پلیمریزاسیون فعالیت کاتالیست را تعدیل و از تشکیل نقاط داغ به ویژه در پلیمریزاسیون فاز گازی که پدیده کلوخه شدن را به همراه دارد، ممانعت میکند]٥.[به علت سهولت کنترل شرایط پلیمریزاسیون، مورفولوﮊی بهتری به دست میآید، درحقیقت پیش پلیمریزاسیون مقاومت کاتالیست را در برابر خرد شدن در خلال پلیمریزاسیون افزایش میدهد و سبب بهبود دانسیته توده ای پلیمر نهایی میشود ]٦،٧.[در این پژوهش اثر پارامترهای مهم در فرایند پیشپلیمریزاسیون اتیلن در واحد تولید غبخعع پتروشیمی اراک و تبریز مانند نسبت مولی ط1َئA، دما و فشار هیدروﮊن برخواص پیش پلیمرتولیدی در مقیاس آزمایشگاهی مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته است.
بخش تجربی
مواد:کلیه وسایل و مواد شیمیایی مورد استفاده در انجام این پژوهش، میبایستی عاری از هر گونه ناخالصی مانند اکسیژن، دی اکسید کربن، آب و دیگر سموم باشند ح لذا مرحله خشک کردن از اهمیت ویژهای برخوردار است که توسط غربالهای مولکولی ، سیلیکاﮊل و پتاس این امر صورت میگیرد. همچنین کلیه محلولسازیها و انتقال مواد کاتالیستی، تخلیه پیشپلیمر و نگهداری آن بایستی در داخل و تحت اتمسفر نیتروﮊن انجام گیرد. مواد استفاده شده در این پروﮊه به شرح زیر است:
گاز نیتروﮊن از شرکت رهام گاز با خلوص٩٩٩/٩٩% تهیه شد.گاز اتیلن با درصد خلوص ٩٥/٩٩% تهیه گردید برای افزایش درجه خلوص آن از بستر غربالهای مولکولی عبور داده شد. هیدروﮊن مصرفی با درصدخلوص٩٩٩/٩٩ تهیه گردید.حلال هگزان به عنوان محیط واکنش پیش پلیمریزاسیون و حلال شستشو استفاده میشود کاتالیست ازواحد غبخعع پتروشیمی اراک تهیه گردید. کاتالیست فوق از نوع خئهط1 ساپورت شده روی بستر با الکتروندهنده ًقخ میباشد. فعال کننده یا کمک کاتالیستتری غ- اکتیل آلومینیوم ، از پتروشیمی اراک تهیه شد.
روش پیشپلیمریزاسیون: راکتور مورد استفاده از نوع طلاطأت و حجم آن ١ لیتر است. به راکتور ٤٠٠ میلیلیتر هگزان وارد و دمای آن تا حدود ٦٠ درجه افزایش داده شد. در دورآهسته همزن یعنی حدود عژط ١٠٠، مقادیر مورد نظر از کاتالیست و کمک کاتالیست توسط سرنگ از ظرف کاتالیست تحت پوشش نیتروﮊن برداشته و به راکتور تزریق شد. سپس فشار راکتور بوسیله باز کردن ورودی اتیلن و هیدروﮊن با نسبت معین تا مقدار مورد نظر مطابق جدول طراحی آزمایش افزایش یافت ودبی ورودی اتیلن مقدار ثابتی قرارداده شد. دمای راکتور دردمای مورد نظر تنظیم و همزن در دور حدود عژط ٦٥٠ تثبیت گردید. بدلیل گرمازا بودن واکنش پلیمریزاسیون اتیلن، دمای راکتور پس از ٥ الی ٧ دقیقه تثبیت شد. با گذشت زمان به دلیل کاهش فعالیت کاتالیست وکم شدن مصرف گاز اتیلن فشار راکتور افزایش یافت.
طراحی آزمایش
جهت بررسی اثر نسبت مولی ط1َئA، دما و غلظت هیدروﮊن بر خواص پیش پلیمر و همچنین اثرات برهمکنش این پارامترها بر پیشپلیمر سنتز شده از روش طراحی آزمایشها استفاده شد.روش طراحی به کار گرفته شده در اینجا از نوع فاکتوریل کامل با یک نوع مرکز بود که برای سه پارامتر دما، نسبت مولی ط1َئA و غلظت هیدروﮊن در دو سطح و دو بار انجام طراحی گردید.
نتایج و بحث
اثر پارامترهای واکنش پیش پلیمریزاسیون بر خواص پیشپلیمرروش این آزمایشها همانگونه که قبلا توضیح داده شد در شرایط دبی اتیلن ثابت میباشد.در جدول - ١ - شرایط آزمایشهای مختلف مانند دما، نسبت مولی ط1َئA و غلظت هیدروﮊن به همراه نتایج حاصل مانند بازده، شاخص جریان مذاب - عًق - و دانسیته توده پیشپلیمر سنتز شده ومدت زمان آزمایش ارائه شدهاند. قابل توجه است که به منظور تایید تکرار پذیری آزمایشها هر یک از آنها دو بار انجام شده است.جدول ج ١ض: مدت زمان پلیمریزاسیون، وزن، اندیس جریان مذاب ودانسیته توده ای نمونههای سنتز شده مطابق با طراحی آزمایش ها به روش فاکتوریل. شرایط پلیمریزاسیون: مقدار کاتالیست تزریق شده ١ میلی مول، دور همزن عژط ٦٥٠ ، مقدار حلال هگزان ٤٠٠ میلیلیتر، نوع همزن مارپیچی
