پروژه فرآیند تهیه و تولید PET در پتروشیمی تندگویان ، با فرمت ورد 117 صفحه ، همراه تصاویر
چکیده :
فرآیند تهیه و تولید PET در پتروشیمی تندگویان
پلی استر PET یا پلی اتیلن ترفتالات در دو گرید Bottle و Textile (هرکدام دو کارخانه مجزا) تولید میشود که از لحاظ تهیه پلیمر این دو خط تقریبا" مشابه هستند . فرآیند تهیه پلیمر به دو بخش اصلی تقسیم میشود .
استریفیکاسیون اسیدترفتالیک خالص (PTA) با اتیلن گلایکول (EG) و تشکیل دی اتیلن گلایکول (DGT)
پلی کندانسیشن DGT به PET و EG ( واکنش تراکمی مرحله ای )
مواد شیمیایی اصلی در تهیه PET :
1. اسید ترفتالیک خالص PTA COOH-C6H4 -COOH
2. مونواتیلن گلایکول EG
HO-C2H4- OH3. استات آنتیموان یا اکسید آنتیموان ( کاتالیست ) or Sb2O3 Sb(CH3COO)3
4. دی اتیلن گلایکول (DEG) HO-C2H4-O-C2H4OH
5. ایزو فتالیک اسید (IPA) (Bottle grade ) COOH-C6H4-COOH
6. اسید فسفریک (H3PO4) (Bottle grade)
7. استات کبالت (Bottle grade) Co (CH3COO)2.4H2o
8. دی اکسید تیتانیم (TiO2) (Textile grade)
9. (MOD-1) Modifier (Textile grade)
دیاگرام فرآیند مداوم تهیه پلی استر PET
تهیه خمیر (Paste)
در این بخش PTA و EG با یک نسبت مشخص به همراه کاتالیست بصورت فیزیکی هموژن مخلوط شده و تشکیل یک دوغاب را میدهد .
استریفیکاسیون
اولین واکنش فرآیندی ، وا کنش استریفیکاسیون است که واکنش بین اسید (PTA) و الکل (EG) که نتیجه آن تولید استر(DGT) وآب است .
این واکنش در دو راکتور با دمای 260 oc و فشار 1.3 bar رخ میدهد . خمیر از ظرف تهیه خمیر به راکتور اول استریفیکاسیون انتقال پیدا می کند و در آنجا واکنش به 90% تبدیل خود می رسد . در راکتور دوم این میزان تبدیل به 96% افزایش پیدا میکند . در این مرحله یک واکنش کامل استریفیکاسیون مد نظر نیست چرا که باقیمانده مواد در مراحل بعدی واکنش استری را انجام میدهند . آبی که در واکنش تولید میشود و EG اضافی تبخیر میگردد و بخارات به برج جداسازی آب و EG رفته و در نهایت EG از آب جدا میگردد EG از برج به مراحل استریفیکاسیون بازگشت داده میشود . آب فرآیندی بدست آمده می تواند مجددا" توسط عریان ساز (Stripper) قبل از هدایت به تصفیه پساب جدا شود . کاتالیستی که به خمیر Paste اضافه میشود بطور مستقیم نقشی در واکنش استریفیکاسیون ندارد ، اما منجر به تولید یک مقدار قابل توجهی زنجیره های پلیمر ( حداکثر با طول 4) میگردد (Oligomer)
پلی کاندنسیشن اولیه (Prepolycondensation)
در طی این فرآیند محصول استریفیکاسیون که مونومر نامیده میشود به مولکولهایی با زنجیره های بلندتر تبدیل میشود که مرتبا"و مرحله به مرحله به طول آنها افزوده میشود . این واکنش یک واکنش کاتالیستی است که درآن از یک فلز نظیر آنتیموان (Sb) یا ژرمانیم (Ge) استفاده میشود . برای بازیابی گلایکول مازاد بعد از تولید مونومر دما در این مرحله افزایش یافته و فشار کاهش پیدا میکند و به حدود دمای 277oc و فشار 10~15 mbar میرسیم ، تا امکان تبخیر EG فراهم شود . درجه استریفیکاسیون در این مرحله تا بیش از%99افزایش پیدا کرده و طول زنجیره های پلیمر تقریبا" به 16 می رسد . آب تولید شده بوسیله واکنش استریفیکاسیون بخاطر فراریت آن از سیستم خلأ این مرحله خارج میشود.
پلی کندانسیشن نهایی (Polycondensation)
پلیمر خروجی از مرحله قبل به راکتوری موسوم به (DISK RING REACTOR)یا DRR ارسال میشود که در آن قسمت عمده واکنش پلی کاندنسیشن انجام می پذیرد . برای شروع واکنش ، آنتیموان بعنوان کاتالیست عمل می کند و واکنش مرحله قبل را با افزایش درجه پلیمریزاسیون به پیش می برد ، این مرحله در فشار 1mbar خلأ و دمای 280oc انجام می پذیرد تحت خلأ 1mbar پلیمر بصورت یک فیلم نازک و پرده مانند روی سطح دیسک های این راکتور تشکیل میشود . افزایش سطح یک انتقال جرم سریع را ایجاد کرده و منجر به جدا سازی EG به فاز گاز و افزایش درجه پلیمریزاسییون در حدود 100 میشود . ویسکوزیته دینامیکی پلیمر مذاب بوسیله یک ویسکومتر ON LINE که در خط خروجی راکتور DRR تعبیه شده اندازه گیری میشود . این اطلاعات برای کنترل خودکار ویسکوزیته و درجه پلیمریزاسیون بکار می رود .
سیستم خلأ ساز
این سیستم از یک پمپ خلأ از نوع (Liquid Ring) که تا 120 mbar خلأ و یک جت سه مرحله ای گلایکول که تا1 mbar خلأ تولید میکند تشکیل شده که وظیفه تولید خلأ در بخش های مختلف پلیمریزاسیون را بعهده دارد .
بخش HTM (Heat transfer medium)
این بخش وظیفه ایجاد حرارت سیستم را در قسمتهای مختلف دارد که توسط گرم کردن روغنی موسوم به Therminol 66 تا دمای 330oc کلیه بخش های حرارتی سیستم را تأمین میکند .
بخش تهیه و نگهداری Chips پلی استر
پس از تهیه پلیمر از مرحله پلی کاندنسیشن نهایی ، پلیمر مذاب وارد یکسری گرانول ساز شده و به گرانول هایی که اصطلاحا" Chips گفته میشوند تبدیل میشود . در مورد گرید Textile این مرحله آخرین مرحله به شمار می رود . ولی در مورد گرید Bottle یک مرحله فرآیندی دیگر نیز بایستی صورت بگیرد که به SSP موسوم است .
شمای کلی واحد SSP به شکل زیر است :
فرآیند SSP یا Soild State Polycondensation عبارت است از تغییر طول زنجیر و افزایش جرم مولکولی پلیمر در فاز جامد . این واکنش بر اساس تشکیل کریستال و تغییر ساختار داخلی هر چیپس صورت می پذیرد . این واکنش در دمای پایین تر از دمای ذوب صورت می پذیرد . در طی این واکنش محصولات جانبی مانند استالدئید و گلایکول و الیگومر توسط سیکل نیتروژن خارج می شوند .
بخش پیش کریستالیزاسیون و کریستالیزاسیون
در این مرحله زنجیره های پلیمر در کنار یکدیگر به شکل منظم قرار گرفته و تشکیل کریستال می دهند . این عمل با گرم کردن تدریجی چیپس ها صورت می پذیرد و در طی این عملیات چیپس ها به مرحله نرم شدگی رسیده و خاصیت چسبندگی پیدا می کنند و از لحاظ مکانیکی ضعیف می شوند تا به تدریج درجه کریستالیزاسیون بالا رفته و به 40~50% می رسد که در این مرحله از حالت Amorph ( بی ریخت ) خارج و به شکل کریستال در می آیند .
بخش SSP
در این مرحله واکنش پلی کاندنسیشن حالت جامد در راکتور SSP انجام و طول زنجیره پلیمر افزایش می یابد و EG و آب در طی دو واکنش پلی کاندنسیشن و پلی استریفیکاسیون خارج میشوند .
واحد خالص سازی نیتروژن
در این بخش نیتروژن چرخشی در بخش های مختلف خالص سازی شده و مواد هیدروکربنی آن بطریق کاتالیستی حذف میشوند .
بخش COOLING / DEDUSTING
در این بخش چیپس ها خنک سازی و dust موجود حذف میشود و آماده برای بخش نگهداری در سیلوها می باشند .
سیستم کنترل
سیستم کنترلی ، سیستم feed boss است . آیتمهایی که از داخل واحد برای اطاق کنترل می آید به صورت دیجیتالی است در صورتیکه در سیستم DCS به صورت آنالوگ می آمده ، این سیستم جدیدترین سیستم کنترلی است که سریعتر و دقیق تر است.
یکنوع کنترلر به کار رفته در راکتور DRR برای کنترل level است که با استفاده از یک میله که اشعه رادیواکتیو تولید می کند کنترل می شود به طوریکه آن قسمتی که داخل پلیمر قرار دارد تشعشع کمتری دارد.
فهرست :
بخش اول : معرفی کارخانه پتروشیمی شهید تندگویان ….. 8
بخش دوم: شرح فرایند واحدPET1 صفحه18
بخش سوم : شرح تجهیزات فرایند واحد PET1 صفحه 88
نتیجه گیری ................ 110
منابع ........................ 111
ضمیمه ................. 112
- عکسها
- نقشه های PFD و چند نمونه P&ID
پروژه فرآیند تهیه و تولید PET در پتروشیمی تندگویان