دانلود گزارش کارآموزی پتروشیمی شهید تندگویان آشنایی با واحد پلی اتیلن ترفتالات (PET)

مقدمه :

پلی اتیلن ترفتالات (PET) پلاستیک گرما نرمی است که از پلیمر شدن تراکمی اتیلن گلایکول (EG) و اسید ترفتالیک خالص (PTA) بدست می آید .

این پلیمر در گریدهای الیاف برای تولید نخ و بافت و انواع پارچه در صنایع نساجی ، فیلم برای استفاده در عکس های رادیولوژی و بطری برای ساخت انواع بطری های نوشیدنی ، نوشابه ها و بسته بندی مواد غذایی به کار می رود . مصرف PET به دلیل سبکی بسته بندی مواد غذایی به کار می رود . مصرف PET به دلیل سبکی وزن و خواص ویژه روز به روز در حال افزایش است .

اشاره :

بدون تردید همه ما برای یک بار هم که شده نوشابه و نوشیدنی های گاز کربنیک دار را در ظرف پلاستیکی مخصوص دیده ایم . این پلاستیکها که تحول عظیمی را در نگهداری مواد غذائی (مایعات) ایجاد کرده اند ، گونه ای پلیمر تحت عنوان پلی اتیلن ترفتالات (PET) است . این پلیمر از گسترده مواد پلی استر است که با مصرف سالانه 32 میلیون  تن در حال حاضر معادل 18 درصد از کل مصرف جهانی پلیمرهای اساسی را به خود اختصاص داده است . این پلیمر ، سالها است که در تولید الیاف مصنوعی برای مصارف نساجی مورد استفاده قرار می گیرد . با این همه در سالهای اخیر ، مصرف آن به عنوان یک پلاستیک رو به رشد بوده است . استحکام بالای این پلیمر باعث شده که فشار بیش از 100 پوند بر اینچ مربع (PSI) را تحمل کرده و نیز در مقابل عبور گازها از خود مقاومت خوبی نشان دهد . به همین دلیل ، PET برای نگهداری انواع نوشیدنیهای گاز کربنیک دار  مورد استفاده قرار می گیرد . PET در صنایع بسته بندی ، خصوصا در بسته بندی مواد غذایی که می تواند گرم شود نیز کاربرد دارد . از دیگر موارد استفاده این پلیمر ، ساخت فیلم PET می باشد که در فیلم های عکاسی و نوارهای ضبط مغناطیسی از آن استفاده فراوان می شود . (این پلیمر با سایر پلیمرها کامپاندهایی ایجاد می کند که دارای کاربردهای متنوع و فراوان دیگری می باشند. )

پلیمر PET در دو گرید الیاف و گرید بطری در فاز 1 و 2 شرکت پتروشیمی شهید تندگویان تولید می شود . خوراک اصلی واحدهای تولید PET  ماده ای تحت عنوان اسید ترفتالیک خالص (PTA) بوده که در خود شرکت  تولید می گردد .

از آنجا که تولیدات این شرکت می تواند علاوه بر رونق صنایع داخلی و اقتصاد ملی و ممانعت از واردات محصولات و کالاهای مرتبط با ارزش افزوده بالا ، مانع از خروج میزان قابل توجهی ارز از کشور شود ، پس از ارایه ی گزارشهای مقدماتی قنی ، اقتصادی ، اجرای مراحل بعدی طرح به تصویب هئیت مدیره شرکت ملی صنایع پتروشیمی رسید . پس از انجام مطالعات مقدماتی ، فنی و مهندسی و بررسیهای لازم اقتصادی ، قراردادهای خرید دانش فنی و مهندسی پایه و تفضیلی و خرید تجهیزات طرح منعقد گردید . شرکت پتروشیمی شهید تندگویان در تاریخ 6/2/1377 تاسیس و عهده دار اجرای طرح های تولید اسید ترفتالیک خالص (PTA) و پلی اتیلن ترفتالیک (PET) در محدوده منطقه ویژه اقتصادی بندر امام خمینی (ره) گردید .

خوراک مورد نیاز واحد PET توسط کارخانه PTA در دو مرحله ابتدا به صورت ترفتالیک اسید خام (CTA) و سپس به صورت ترفتالیک اسید خالص (PTA) پودری تولید می شود . بخش تولید PET شامل 4 واحد (poly A , B , C , D) در فاز یک و 3 واحد (poly F , G , H ) و 2 واحد تولید الیاف در فاز 2 می باشد .

انگیزه های ملی احداث طرح

شرکت ملی صنایع پتروشیمی با توجه به میزان عرضه و تقاضای پلیمر پلی استر در داخل و نیز خارج کشور و در راستای عمل به بخشی از تعهدات خود در برنامه پنج ساله دوم دولت جمهوری اسلامی ایران اقدام به اجرای این طرح با اهداف چند گانه ذیل کرده است :

تامین مواد اولیه واحدهای پایین دستی در صنایع نساجی و بسته بندی کشور و صرفه جویی ارزی

دستیابی به بازارهای جهانی و ایجاد درآمد ارزی

حرکت در جهت خود اتکایی و انتقال فناوری پیشرفته

انتقال دانش و تربیت نیروی انسانی متخصص

ایجاد اشتغال در صنایع پایین دستی

کمک به توسعه اقتصادی و اجتماعی کشور .

موقعیت جغرافیایی طرح

طرح تولید PTA/PET اول و دوم در سایت چهار منطقه ویژه اقتصادی بندر امام خمینی (ره) قرار دارد . این مجتمع در زمینی به مساحت 34 هکتار دردو فاز احداث شده است .

انگیزه های احداث پتروشیمی شهید تندگویان جهت تولید محصولات اسید ترفتالیک خالص و پلی ترفتالیک در منطقه ویژه اقتصادی بندر امام خمینی :

سهولت دسترسی به خوراک و مواد اولیه

در دسترس بودن سرویس های جانبی (Utilities) از طریق شرکت پتروشیمی فجر

در دسترس بودن مواد اولیه به عنوان خوراک مورد نیاز شرکت

سهولت استفاده از امکانات جاده ای و شبکه راه آهن جهت ارتباطات داخلی

استفاده از حمل و نقل دریایی جهت صادرات محصول و یا ورود خوراک مورد نیاز و کالاهای مصرفی شرکت

کمک به توسعه و عمران منطقه

مشخصات کلی طرح :

نام طرح : طرح تولید اسید ترفتالیک خالص و پلی اتیلن ترفتالات PTA / PET 1,2

مجری طرح : شرکت سهامی پتروشیمی شهید تندگویان (STPC)

محل احداث : منطقه ویژه اقتصادی بندر امام خمینی (ره)

هزینه کل احداث : 774 میلیون دلار و 2085 میلیارد ریال

نوع مالکیت : صد در صد شرکت ملی صنایع پتروشیمی

مساحت : 34 هکتار

میزان فروش سالیانه محصول در ظرفیت طراحی : 800 میلیون دلار

جدول مقادیر مورد نیاز و محل تامین مواد اولیه شرکت پتروشیمی شهید تندگویان PET و .PTA اول و دوم

شرکت و میزان تولیدات  آن

شرکت پتروشیمی شهید تندگویان برای تولید 700 هزار تن در سال اسید ترفتالیک خالص (PTA) و 750 هزار تن در سال پلی اتیلن ترفتالات (PET) طراحی شده است.

این شرکت از واحدهایی به شرح زیر تشکیل شده است :

واحد تولید اسید ترفتالیک خالص (PTA)

واحد تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET)

واحد تولید الیاف (Staple , POY ) PET

واحد تصفیه پساب (WWTP) و سرویسهای جانبی (CF)

واحد تولید اسید ترفتالیک ( PTA )

شرح فرآیند : فرایند تولید اسید ترفتالیک شامل سه مرحله به شرح زیر می باشد : در مرحله اول ، که به مرحله واکنش معروف است پارازایلین همراه با اسید استیک (حلال) و کاتالیزور (90% وزنی اسید استیک ، 2% وزنی برمور منگنز ، 4% وزنی آب ) از بالا و هوا از پایین به درون یک راکتور که مجهز به همزن  و سیستم بازگشت (Reflux) است وارد می شود . دمای رآکتور در حدود 250 درجه سانتیگراد و فشار آن در حدود 5/13 اتمسفر کنترل      می شود . محصول خروجی  از این راکتور که به صورت مایع و حاوی 20 درصد اسید ترفتالیک ، 6 درصد آب و 7/69 درصد اسید استیک است به مرحله بعد (مرحله دوم ) فرستاده می شود . در مرحله دوم که به مرحله تبلور معروف است . مخلوط خروجی از راکتور به ظرف تبلور که دمای آن حدود 176 درجه سانتی گراد و فشار آن در حدود 6 اتمسفر کنترل شده است فرستاده می شود . پس از یک ساعت که عمل تبلور کامل شد ، جریان خروجی از پایین ظرف تبلور که حاوی بلورهای اسید ترفتالیک به قطر200 میکرون است به صورت مخلوط با آب و اسید استیک جهت تغلیظ به ظرفی با دمای حدود 108 درجه سانتیگراد و فشار حدود یک اتمسفر فرستاده می شود .

بلورهای جدا شده از آب و اسید استیک به یک دستگاه گریز از مرکز ، برج شستشو با اسید استیک و سپس به یک دستگاه خشک کن دوجداره که با بخار آب گرم می شود فرستاده می شود و بدین ترتیب اسید ترفتالیک خام (CTA) با خلوص 7/99 درصد بدست می آید .

در مرحله سوم ، که به مرحله خالص سازی موسوم است اگر مقدار 4 کربوکسی بنزآدئید (4 – CBA) در اسید ترفتالیک خام (CTA) به دست آمده از مرحله دوم از 20ppm بیشتر باشد ، اسید به دست آمده وارد راکتور دیگری می شود و عمل هیدروژناسیون روی آن انجام می شود . در این صورت 4-CBA به وسیله هیدروژن احیاء شده و به پاراتولوئیک اسید در آب ، محلول ، ولی اسید ترفتالیک در آن ، نامحلول است . به همین جهت ، حلال در این قسمت آب است . پاراتولوئیک به دست اکسیداسیون به راکتور اول فرستاده می شود . بلورهای اسید ترفتالیک در اسید استیک حل شده و سپس در ظرف هایی که مجهز به همزن است در دو مرحله گرم می شود تا اینکه اندازه بلورها کوچکتر و به حدود 150 میکرون برسد . شرایط ظرف های مرحله اول در 54 درجه سانتیگراد و فشار یک اتمسفر و شرایط ظرف های دوم در 150 درجه سانتیگراد و فشار 11 اتمسفر در جو نیتروژن کنترل می گردد . سپس مخلوط خروجی از ظرف های گرم کننده حاوی بلورهای اسید ترفتالیک به یک دستگاه گریز از مرکز فرستاده می شود تا اینکه ناخالصی ها کاملا از اسید ترفتالیک جدا شود . بلورهای اسید ترفتالیک پس از شستشو با اسید استیک و خشک شدن برای فروش به بازار عرضه می شود . (با خلوص 99/99 % ) .

واحد تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET)

شرح فرآیند :

مهمترین ماده اولیه تولید این ماده ، PTA بوده که از خود شرکت تامین می گردد . PTA به همراه اتیان گلایکول وارد واکنش شده و پس از گذشتن از مراحل متعدد ، این ماده را تولید می کند . تهیه ی PET طی مراحل زیر انجام می پذیرد :

الف ) استریفیکاسیون (استری شدن ) 1و2                                       (Estrification)                

ب ) پری پلی کندانسیشن (پیش پلیمر شدن تراکمی )      (Prepolycondensation)         

ج ) پلی کندانسیشن ( پلیمر شدن تراکمی )                     (polycondensation)            

به طور کلی برای تهیه PET ، ابتدا PTA واتیلن گلایکول (EG) به همراه کاتالیست ها به مخزن تهیه خمیر تزریق می شود . در این مرحله هیچ واکنشی صورت نمی گیرد . در مرحله استری شدن ، واکنش در رآکتور اول با دمای 285 0C و فشار 1/4bar و در رآکتور دوم با دمای 2600C و فشار 1/1bar صورت می گیرد .  

به طور کلی برای تهیه PET ، ابتدا PTA واتیلن گلایکول (EG) به همراه کاتالیست ها به مخزن تهیه خمیر تزریق می شود . در این مرحله هیچ واکنشی صورت نمی گیرد . در مرحله استری شدن ، واکنش در رآکتور اول با دمای 285 0C و فشار 1/4bar و در رآکتور دوم با دمای 2600C و فشار 1/1bar صورت می گیرد . خمیر (paste) از مخزن مربوطه به رآکتور استری شدن اول منتقل و در آنجا بیش از 90 درصد تبدیل صورت می گیرد و در رآکتور دوم میزان تبدیل به بیش از 96 درصد می رسد ، در این رآکتورها آب و EG تولید شده که در برج مخصوصی از هم جدا می شوند . محصول حاصل از فرایند استری شدن با دما و فشار 15mbar در رآکتور CSTR مرحله ی پیش پلیمر شدن تراکمی انجام شده و درجه تبدیل در آن به 99 درصد می رسد . جهت ایجاد خلاء از جت بخارات گلایکول استفاده می شود . محصول به دست آمده وارد مرحله ی پلیمر شدن تراکمی شده و با دمای 2800C و فشار 1mbar در رآکتور مربوطه (DRR) ، ورقه ی نازکی از پلیمر تشکیل شده ، ایجاد می گردد . حال محصول نهایی (PET) آماده دانه بندی و تولید چیپس است . جهت افزایش طول زنجیر و زون مولکولی و افزایش درجه پلیمری گرید بطری محصول PET از واحد تحت عنوان SSP یا پلیمر شدن تراکمی در حالت جامد (Solid State Polycondenstion) استفاده می شود که در آن پلیمر در حالت جامد بلوری شده و در رآکتور مربوطه به درجه پلیمری بالاتر تبدیل می شود . برای تولید گرید بطری از افزودنیهای برای بهبود کیفیت رنگ و خواص فیزیکی استفاده می شود که عبارتند از: ایزوفتالیک اسید (IPA) ، اسید فسفریک (H3PO4) ، استات کبالت (CoAc) ، بلوتونر (B.T) و برای تولید گرید الیاف از دی اکسید تیتانیوم (TiO2) و اصلاح کننده (MOD1) استفاده می شود .

واحد تولید الیاف PET :

در حال حاضر بیش از 6% پلی استر پلی اتیلن ترفتالات (PET) تولید شده در جهان در صنعت نساجی جهت تولید منسوجات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد ، بطوریکه نزدیک به 65% الیاف مصنوعی مورد استفاده در صنعت نساجی از جنس پلی استر می باشد . الیاف پلی استر نیز همانند سایر الیاف مصنوعی غالبا به دو صورت مداوم یا فیلامنت (Filament) و منقطع یا استیپل (Staple) تولید می شوند .

شرکت پتروشیمی شهید تندگویان علاوه بر تولید چیپس PET گرید الیاف نساجی که در صنایع پایین دستی ذوب ریسی نساجی به الیاف پلی استر اسیتیپل و فیلامنت تبدیل می شود ، در فاز 2 دارای تجهیزات ریسندگی مستقیم مذاب جهت تولید الیاف فیلامنت POY و استیپل نیز می باشد .

قسمت عمده تجهیزات خط فیلامنت POY از شرکت بارمگ آلمان و خط تولید الیاف استیپل از شرکت نئوماگ آلمان خریداری شده است که در نوع خود یکی از پیشرفته ترین خطوط تولید الیاف می باشند ، در ضمن علاوه بر تجهیزات مذکور سیستم اتوماسیون جابجائی ، انبارداری و بسته بندی کل محصولات این دو قسمت نیز به صورت کاملا اتوماتیک توسط تجهیزات مدرن و پیشرفته شرکت اوتفا آلمان انجام می شود .

با توجه به متصل بودن واحدهای POY و استیپل به واحد پلیمر و استفاده از سیستم ریسندگی مستقیم ، هیچکدام از خطوط مذکور از اکسترودر استفاده نمی کنند و مذاب ورودی به ابتدای این دو خط پس از عبور از پمپهای تامین فشار ، توسط لوله های منی فولد (Manifold) مستقیما به پمپ ریسندگی هر بیم (Beam) ریسندگی تغذیه می شوند .

ظرفیت تولید روزانه هر کدام از واحدهای فیلامنت POY و الیاف استیپل180 تن در روز (66000 تن در سال ) می باشد.

واحد POY : واحد تولید فیلامنت POY دارای 8 خط ریسندگی می باشد که هر کدام از این خطوط دارای 24 موقعیت ریسندگی (Position) هستند .

جریان مذاب خروجی از پمپ ریسندگی هر بیم پس از عبور از یک ریسندگی هر موقعیت و فیلترهای درون آن با عبور از صفحه رشته ساز (اسپینرت) به صورت رشته های مذاب لیفی در می آید که این رشته ها پس از قرار گیری در معرض وزش هوای سرد محفظه های خنک کننده کوئنچ (Quench) طبقه دوم به الیاف فیلامنت نیمه آرایش یافته POY تبدیل می شوند . الیاف فیلامنت تولید شده در این قسمت در طبقه همکف خط تولید پس از آغشته شدن به روغن مخصوص ریسندگی به صورت بوبین بر روی دستگاههای جمع کننده وایندر پیچیده می شوند و توسط رباتهای بسیار پیشرفته جهت انبارداری ، بسته بندی و عرضه به مشتری به قسمت انبار انتقال می یابند .

واحد استیپل :

واحد تولید استیپل دارای 2 خط تولید می باشد که هر کدام از این خطوط دارای 4 بیم و 28 موقعیت ریسندگی هستند . در این قسمت نیز مشابه قسمت تولید فیلامنت POY جریان مذاب واحد پلیمر پس از پمپ تامین فشار به پمپ ریسندگی هر بیم تغذیه می شود . جریان مذاب خروجی از پمپ ریسندگی هر بیم پس از عبور از پک ریسندگی موقعیت و فیلترهای درون آن با عبور از صفحه رشته ساز (اسپینرت) به صورت رشته های مذاب لیفی در می آید که این رشته ها پس از قرار گیری در معرض وزش هوای سرد محفظه های خنک کننده کوئنچ شعاعی طبقه دوم به دسته الیاف تبدیل می شوند . دشته الیاف هر کدام از این خطوط که از کنار هم قرار گرفتن رشته های الیاف 28 موقعیت ریسندگی به دست می آید پس از روغن زنی در بانکه های بزرگ 8 تنی طبقه همکف جمع آوری می شوند .

پس از پر شدن بانکه های ، در قسمت دوم خط تولید الیاف استیپل این بانکه ها در دو ردیف موازی در کنار هم قرار گرفته و دسته الیاف درون آنها با عبور از روی میله های راهنما به قسمت کشش و برش هدایت می شوند .

در این قسمت دسته الیاف با عبور از داخل حمامهای مختلف و غلطکهای کشش گرم و سرد در چند مرحله تا حد مورد نظر کشیده می شوند و خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نظر در آنها ایجاد می شود . پس از ایجاد فر و موج در الیاف و تثبیت حرارتی آنها در داخل یک محفظه گرم ، دسته الیاف در دستگاه برش با طول مورد نظر بریده می شود و به صورت الیاف منقطع یا استیپل در می آید .

سپس الیاف بریده شده به قسمت پرس و عدل بندی هدایت می شوند و در نهایت عدلهای الیاف استیپل توسط سیستم بسته بندی اوتفا به قسمت انبار انتقال می یابد . طراحی خط تولید شرکت تندگویان بر مبنای تولید الیاف پلی استر استیپل با طول متوسط الیاف پنبه می باشد .

الیاف فیلامنت POY تولید شده در پتروشیمی شهید تندگویان به عنوان ماده اولیه کارخانجات تکسچرایزینگ جهت تولید نخ پلی استر تکسچره و الیاف استیپل نیز به عنوان ماده اولیه کارخانجات ریسندگی پنبه ای و در بعضی موارد کارخانجات تولید منسوجات بی بافت مورد استفاده قرار گیرد و به نحوی حلقه ارتباط دهنده صنعت پتروشیمی با صنایع نساجی می باشد .

واحد تصفیه پساب (WWTP) و سرویسهای جانبی (CF)

شرح فرآیند :

هدف و علت تاسیس واحد تصفیه پساب در پتروشیمی شهید تندگویان و عدم ارسال پساب این کارخانه به پتروشیمی فجر ( همانند سایر مجتمع های موجود در منطقه ویژه ) را می توان به دلایل زیر داسنت:

وجود فلزات سنگین در پساب واحد CTA (مانند منگنز و کبالت ) و همچنین COD بالای پساب

حجم خیلی زیاد پساب این کارخانه

بازدید از واحدهای مشابه PTA در دنیا ( کره ، ژاپن ، ایتالیا و ... ) که همه واحدهای تصفیه پساب مختص به خود دارند .

فعالیتهای مهندسی و تدارکات این واحد توسط شرکت ACTEA کشور ایتالیا در سال 79 آغاز گردیده است . عملیات آماده سازی زمین ، شمع کوبی و سیویل توسط شرکت عمران فلات و عملیات نصب مکانیکی توسط شرکتهای محور سازان و رامپکو اجرا گردیده است .

این واحد در اواسط سال 1383 راه اندازی گردید . کلیه پساب های صنعتی و غیر صنعتی چهار واحد تولیدی مجتمع جهت تصفیه نهائی به واحد W.W.T.P منتقل می گردند و پس از فعل و انفعلات بیولوژیکی و شیمیائی لازم تصفیه شده و لجن ماحصل که شامل لجن بیولوژیکی و شیمیائی می باشد در قسمت Incinerator سوزانده می شود . حجم پساب ورودی واحد PET به میزان 74m3/h ، واحد PTA به میزان 310m3/h و CTA به میزان 36m3/h می باشد ، همچنین 150m3/day حجم پساب بهداشتی ورودی به W.W.T.P می باشد .

هر کدام از جریانهای پساب فوق ابتدا بطور مجزا وارد حوضچه های یکنواختی می شوند تا پس از پیش تصفیه با یک جریان یکنواخت به بخش تصفیه بیولوژیکی ارسال گردند و از ایجاد شوک در سیستم جلوگیری شود . جریانهای PTA ، PET بطریقه بیولوژیکی و جریان پساب CTA به علت آلودگی زیاد بطریقه فیزیکی ، شیمیائی تصفیه می گردد . جریانهای PTA ، PET بعد از یکنواخت سازی وارد اولین مرحله تصفیه می شوند که رآکتورهای بی هوازی هستند ، میکروارگانیسم های موجود در رآکتورها با ترکیبات آلی موجود در پساب واکنش داده و آنها را تجزیه می کنند ، حاصل عمل تجزیه ، آزادسازی گاز متان و CO2 می باشد که از بالای راکتور جمع آوری می شود . از این گاز به عنوان انرژی و سوخت در واحد زباله سوز استفاده می گردد که یکی از مزایای راکتورهای بی هوازی همین تولید انرژی می باشد ، از مزایای دیگر راکتورهای بی هوازی این است که از تولید لجن در سیستم جلوگیری به عمل می آید .

پسابها پس از خروج از راکتورها وارد حوضچه یکنواختی مرحله هوازی می شوند و در دو مرحله روی پساب هوادهی انجام می گیرد . پس از این مرحله در نهایت آبی که از حوضچه های هوادهی به صورت سرریز خارج می شود به مرحله بعد که فیلترهای شنی هستند وارد می شوند .

چهار فیلتر شنی در این قسمت وجود دارد که جریان از بالا وارد شده و پس از عبور از بسترهای شن از پایین خارج می شود در این مرحله ذرات معلق جامد گرفته می شود . آبی که از فیلترها خارج می شود وارد یک حوضچه شده که کاملا تصفیه شده است و می توان از آن جهت آبیاری طرح درختکاری و برج شستشوی واحد زباله سوز استفاده نمود .

جریان CTA همانگونه که شاره گردید به علت آلودگی زیاد و حضور فلزات سنگین در آن به روش فیزیکی شیمیائی تصفیه می گردد. .ابتدا ذرات موجود در این پساب با تزریق مواد شیمیائی تبدیل به ذرات درشت می شوند که قابل ته نشین شدن هستند . پس از آن پساب وارد حوضچه رسوب دهنده می شود . از پایین این حوضچه لجن شیمیائی گرفته شده و به حوضچه تغلیظ سازی فرستاده می شود . سپس توده تشکیل در این حوضچه ته نشین شده و این توده پس از آنکه در بخش وس تراینگ آبگیری شد تفاله آن جهت سوختن به زباله سوز(Incinerator ) هدایت می شود و آب استحصالی آن به قسمت تصفیه بیولوژیکی فرستاده می شود . عمده اهمیت واحد برج خنک کننده در تامین آب مورد نیاز با دمای مناسب برای تجهیزات فرآیندی است که این عمل توسط برجهای خنک کننده سیمانی صورت می گیرد .

محصول نهائی : پلی اتیلن ترفتالات

PET اول : میزان تولید این واحد در دو گرید بطری و نساجی به میزان 412 هزار تن در سال می باشد که از یان میزان 177 هزار تن چیس گرید بطری و 235 هزار تن چیپس گرید نساجی است . PET اول دارای چهار خط تولید (A , B , C , D ) می باشد که خط A در سال 83 و خطوط B , C,D در سال 84 راه اندازی شده است .

PET دوم : میزان تولید این واحد در دو گرید بطری و نساجی و الیاف POY ، Staple به میزان 396 هزار تن در سال است که از این میزان ، 132 هزار تن آن چیپس گرید بطری ، 132 هزار تن چیپس گرید نساجی و 132 هزار تن آن الیاف پلی استر POY ، Staple می باشد . PET دوم دارای سه خط تولید پلیمر (F,G,H) می باشد که تا پایان سال 85 بطور کامل راه اندازی خواهد شد .

تاریخچه پلی اتیلن ترفتالات (PET)

اولین بار در سال های 1941-1939 دو دانشمند انگلیسی بنام وین فیلد (Whinfield) و دیکسون (Dickson) موفق به تولید پلی اتیلن ترفتالات در مقیاس آزمایشگاهی شدند ، سپس در سال 1949 شرکت انگلیسی (Imperrial Chemical Industries) و در سال 1953 شرکت آمریکایی دو پنت (E.I.Dupont) موفق به تولید تجاری الیاف پلی استر شدند . تا قبل از سال 1960 پلی اتیلن ترفتالات از ترانس استری شدن دی متیل ترفتالات (DMT) و اتیلن گلایکول (EG) تهیه می شد ، تا اینکه در سال 1960 شرکتهای ICI و AmocoUS اسید ترفتالیک خالص (PTA) را در مقیاس صنعتی تولید کردند . از آن تاریخ تا کنون اسید ترفتالیک خالص و اتیلن گلایکول به عنوان مواد اصلی برای تولید PET به کار می روند . تا اواسط دهه 1970 از PET تنها در صنایع نساجی جهت تولید الیاف مصنوعی استفاده می شد ، اما پس از آن بررسیهای گسترده ای در زمینه ساخت بطری های PET به عمل آمد که در نهایت منجر به تولید انبوه آن در سال 1977 شد که به دلیل خواصی مانند سبکی ، اقتصادی بودن و ضربه پذیری (استحکام ) مورد توجه و پذیرش مصرف کنندگان قرار گرفت . از آن زمان تا کنون بطری های PET بازار بسته بندی نوشابه های جهان را تسخیر کرده اند .

اهم کاربرد محصولات

الف ) اسید ترفتالیک خالص (PTA)

ماده اولیه و خوراک جهت تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET) .

معرف بازها در کارخانجات پشم ریسی .

ماده افزودنی در تهیه خوراک دام .

به عنوان روان کننده در تهیه چسب های صنعتی

مصرف عمده اسید ترفتالیک در تولید رزین های پلی استر خطی اشباع است که بطری ، فیلم های نازک و الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) از آن تهیه می شود .

ب ) چیپس پلی اتیلن ترفتالات (PET)

• • در صنعت نساجی برای تولید انواع الیاف که مصارف نساجی مانند تولید پارچه و لباس ، رومبلی ، فرش ماشینی ، کفپوش و طناب دارند به کار می روند .

• • در صنایع لاستیک سازی برای تولید الیاف تقویت شده در لاستیک به کار می رود .

• در صنایع خودروسازی به عنوان رزین های مهندسی در ساخت انواع قطعات خودرو ، ماشین های سنگین و ابزار و ادوات به کار می رود .

• • در صنایع بسته بندی مانند انواع بطری نوشابه های گازدار ، روغن ، ظروف مورد مصرف در اجاق های مایکروویو ، ظروف یک باز مصرف مصرف و نوارهای بسته بندی جعبه ها و کالاها به کار می رود .

• • در صنایع شیمیائی و پلیمری برای تولید الیاژهای پلیمری با کاربردهای خاص ، تولید پلی استرهای اشباع نشده جهت تهیه بتن و ملات پلیمری ، تولید پلی اولها برای صنعت پلی یروتان و مواد اسفنجی و تهیه سوخت به کار می رود .

• • در صنایع پزشکی برای تهیه نخ های جراحی و بهداشتی به کار می رود .

• در صنایع فیلم سازی برای تهیه انواع فیلم های عکاسی و سینمائی ، رادیوگرافی ، نوارهای ضبط صوت و ویدئو به کار می رود .

• • در صنایع لوازم خانگی برای تهیه رزین های مهندسی در ساخت لوازم خانگی به کار می رود .

• در صنایع ساختمان سازی از آلیاژهای ضایعاتی آن همراه دیگر پلیمرها و مواد معدنی در بتن و سیمان و دیگر مصالح ساختمانی ساختمانی استفاده می شود .

خواص پلی اتیلن ترفتالات (PET)

رشد سریع تجاری پلی اتیلن ترفتالات (PET ) نسبت به سایر پلاستیکها به دلیل خواص ویژه ، کاربرد وسیع و مصارف زیاد و متنوع آن است .

خواص فیزیکی PET

مقاومت PET در برابر حلال ها و مواد شیمیائی

خواص مکانیکی PET

ویژگی های عمده پلی اتیلن ترفتلات (PET )

ظرافت ، شفافیت ، سبکی وزن

شکل و حالت ظاهری فوق االعاده

دمای تخریب بالا خواص مکانیکی خوب

قابلیت چقرمه شدن

خواص عایق الکتریکی

استحکام دینامیکی در مقابل فرسودگی

استعداد کم نسبت به ترک خوردن در اثر فشار

سیکل فرآیند سریع

شکل گیری فوق العاده

رطوبت پذیری بسیار کم

مقاومت در مقابل حلال ها و محلول های متداول

نفوذ ناپذیری در برابر گازها

مقاومت در برابر امواج UV

مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی

دستاوردهای اجرایی طرح

استفاده حداکثر از توان فنی و مهندسی متخصصین و مشاورین داخلی

استفاده از پیمانکاران نصاب ایرانی

آموزش نیروی انسانی متخصص از طریق به کارگیری کارآموزان جدید الاستخدام در کلیه کارهای اجرایی و عملیاتی طرح انجام عملیات پیش راه اندازی توسط نیروهای متخصص داخلی با بالاترین کیفیت تحت نظارت صاحبان دانش فنی

مدیریت و نظارت کامل پروژه توسط نیروهای داخلی

بازرسی کلیه تجهیزات و نظارت بر عملیات تست تجهیزات و خطوط لوله مجتمع توسط بازرسین داخلی

آشنايي با واحد POLY A

اصول فرايند توليد PET ،گريد بطري

1)فرآيند توليد PET چگونه است؟

توليد پلي استر طي دو مرحله انجام مي‌شود:

استريفيكاسيون اسيد ترفتاليك خالص (PTA) با اتيلن گليكول (EG) براي توليد دي اتيلن گليكول ترفتالات(DGT)

واكنش پليمريزاسيون تراكمي DGT به PET و EG

تشكيل PET در واحد طي چهار مرحله مجزا انجام مي شود. در هر مرحله فرآيند به درجه تبديل مــشخصي مي رسد كه در شرايط عملياتي تعريف شده‌اي بايد نگهداري شود.

چهار مرحلة مجزاي فرآيند عبارتند از:

استريفيكاسيون 1

استريفيكاسيون 2

پيش پليمريزاسيون تراكمي

پليمريزاسيون تراكمي

شكل 1: فرآيند پيوسته تهيه پلي‌استر

در ظرف تهيه خمير EG,PTA و كاتاليست قبل از انتقال به مراحل فرايند، با يكديگر مخلوط مي‌شوند. در قسمت توليد Chips، پليمر مايع به جامد تبديل شده و به صورت گرانــــول در مي آيد در هر دو مرحله توليد خمير و Chip هيچ واكنش شيميايي رخ نمي‌دهد.

2)مواد شيميايي اصلي فرآيند توليد گريد بطريPET

اسيدترفتاليك خالص (PTA) COOH-C6H4-COOH مونواتيلن گليكول HO-C2H4-OH

اسيد ايزوفتاليك خالص (IPA) COOH-C6H4-COOH

استات آنتيموان(كاتاليست) Sb (CH3COO)3

تري اكسيد آنتيموان(كاتاليست) Sb2O3

استوفيل(بلوتونر)

دي اتيلن گليكول(DEG) HO-C2H4-O-C2H4-OH

استات كبالت(افزودني رنگ) CO(CH3COO)2 اسيد فسفريك(پايداركننده حرارتي) H3PO4

3)چه واكنشهايي در طول فرايند انجام مي‌گيرد؟

استريفيكاسيون

اولين واكنش فرايند، واكنش استريفيكاسيون است. استريفيكاسيون واكنش بين اسيد و الكل است كه منجر به توليد استر و آب مي‌شود.

شكل 2 :واكنش استريفيكاسيون

واكنش استريفيكاسيون كه اساساً در دو مرحله اول انجام مي‌شود، اسيدترفتاليك خالص(PTA) را با اتيلن‌گليكول(EG) به دي‌اتيلن گليكول ترفتالات و آب تبديل مي‌كند. واكنش توسط اسيد كاتاليزه مي‌شود و نيازي به افزودن كاتاليست نيست.

شكل 3: واكنش اصلي استريفيكاسيون

واكنشهاي جانبي استريفيكاسيون

تشكيل DEG

اصلي‌ترين واكنش جانبي در طول استريفيكاسيون PTA وEG ، توليد DEG است كه از گروههاي انتهايي هيدروكسيل با شكستن مولكولهاي آب تشكيل مي‌شود. عوامل ديگري كه تشكيل DEG را تحت تأثير قرار مي‌دهند شامل: دما، زمان توقف و EG موجود مي باشند.

مقدارDEG در محصول نهايي را مي‌توان با ايجاد تغييرات مناسب در فرآيند، در محدوده‌هاي معيني كنترل كرد. مولكولهاي DEG بجاي مولكولهاي EG در زنجيره پليمر قرار مي‌گيرند.

شكل 4: واكنش جانبي تشكيل DEG

بهينه سازي DEG محدود مي شود، زيرا درجه استريفيكاسيون و دماي تمام مراحل بايد در محدوده معيني باشد. براي بعضي كاربردها، مقدار DEG بالاتري بايد در محصول نهايي باشد كه توسط خود فرايند توليد مي شود. اگر مقدار DEG كافي در مراحل فرايند تشكيل نشود، DEG اضافي بايد به فرايند اضافه گردد.

آبگيري از EG

واكنش جانبي ديگري كه توسط اسيد كاتاليز مي‌شود، آبگيري از EG و توليد استالدئيد است. اين واكنش در فاز بخار مراحل استريفيكاسيون و پيش پليمريزاسيون تراكمي انجام مي‌شود.

شكل 5:آبگيري از EG

به هر حال واكنش اصلي براي تشكيل استالدئيد در همه مراحل فرايند، تجزيه حرارتي پليمراست(شكل 9 را بينيد.)

تشكيل MDO

تشكيل استالدئيد در طول استريفيكاسيون، تشكيل متيل‌دي‌اكسالات (MDO) را قادر مي‌سازد. MDO از واكنش استالدئيد و EG با آزاد سازي يك مولكول آب توليد مي‌شود. MDO از طريق بخارات فرايندي به برج فرايندي مي‌رسد. MDO دوباره در رفلاكس درام، به EG و استالدئيد تجزيه مي‌شود. به همين دليل جداسازي كامل EG و آب در برج فرايندي امكان‌پذير نيست.

شكل 6: تشكيل MDO

پليمريزاسيون تراكمي

واكنش پليمريزاسيون تراكمي، محصول واكنش استريفيكاسيون را كه مونومر ناميده مي‌شود، در چند مرحله به مولكولهاي با زنجيره بلند تبديل مي‌كند، در حاليكه بطور همزمان مولكولهاي با وزن مولكولي پايين جدا مي‌شوند.

شكل 7: واكنش عمومي پليمريزاسيون تراكمي

در واكنش پليمريزاسيون تراكمي، زنجيره پلي‌استر و EG بعنوان محصول توليد مي‌شوند كه EG بايد از فاز مذاب خارج شود تا تعادل واكنش به سمت توليد پليمر ميل نمايد

شكل 8: واكنش پليمريزاسیون تراكمي

واكنشهاي جانبي پليمريزاسيون تراكمي

تخريب القايي حرارتي

علاوه بر انجام پليمريزاسيون تراكمي، معمولاً تخريب القايي حرارتي معيني از مذاب PET حتي بدون وجود اكسيژن اتفاق مي‌افتد. اين واكنش كه بوسيله يونهاي فلزي كاتاليزه مي‌شود، سبب شكستن زنجيره‌ها مي‌‌گردد. به واسطه شكستن زنجيره‌ها، گروههاي پاياني وينيل‌استر و كربوكسيل تشكيل مي‌شوند. گروه پاياني وينيل‌استر مي‌تواند با گروه پاياني هيدروكسيل از يك پليمر ديگر واكنش داده و استالدئيد را كه يك محصول جانبي است توليد نمايد. اثر كلي اين واكنش جانبي، جانشيني گروه انتهايي هيدروكسيل بوسيله گروه پاياني كربوكسيل و تشكيل يك مقدار يكسان از استالدئيد مي‌باشد. تخريب القايي حرارتي، بستگي به زمان اقامت(وابستگي خطي ) و دماي پليمر‌‌(وابستگي تواني) دارد.