مشخصات فنی فناوری اصلاح فرآیند بوتن-1 با استفاده از ترکیبات سیلانی

 

فرآیندهای دیمریزاسیون اتیلن با کاتالیست­های زیگلر دارای دو ایراد هستند که شامل بازده پایین و تولید محصولات فرعی بویژه محصولات جامد بوده که این محصولات منشا عمده مشکلات فرآیندی واحدهای تجاری تولید بوتن-1 هستند.

منظور از بازده پایین کاتالیستها آن است که علی رغم پیشرفت­های چشمگیری که کاتالیست­های زیگلر در پلیمریزاسیون اولفین­ها داشته­اند، چنین پیشرفتی را در کاتالیست­های زیگلر مصرفی در فرآیندهای اولیگومریزاسیون اتیلن از جمله دیمریزاسیون اتیلن در تولید بوتن-1 مشاهده نمی­شود. اگرچه گزارش­هایی در تولید کاتالسیت­هایی با بازده به مراتب بیشتر وجود دارد ولی عملا در واحدهای تولیدی با مقیاس تجاری مورد استفاده قرار نگرفته­اند.

محصولات جانبی جامد تولید شده، مهمترین منشا مشکلات فرآیندی در کلیه واحدهای اولیگومریزاسیون اتیلن از جمله تولید بوتن-1 هستند. مشکلات فرآیندی آنها را در سه بخش می­توان تقسیم کرد.

·      ته نشین شدن در دیواره راکتور: اگرچه ته نشین شدن محصولات جانبی جامد در دیواره راکتور مشکلاتی را به­همراه دارد ولی میزان لایه تشکیل شده چندان زیاد نبوده و تنها هر دو سال یکبار نیاز به تمیزکاری است.

·      رسوب روی دیواره لوپ­ها و مبدل­های حرارتی: رسوب­های تشکیل شده در این بخش مهم­ترین معضلات فرآیندی را به­همراه دارند. زیرا باعث کندی انتقال حرارت شده و امکان کنترل دمای واکنش را در راکتور به ویژه در فصول گرم سال با مشکل روبرو می­کند. به طوریکه هر 40-35 روز باید هر مبدل تعویض شوند (هر 20-15 روز یک تغییر در مبدل). به طور متوسط سالانه به 20-15 مرتبه تمیزکاری در واحدها نیاز است. این معضلات در واحد 000/100 تنی پتروشیمی جم به مراتب بیشتر نمایان است.

·      رسوب در پمپ­ها یا جدا شدن کلوخه ها: نه تنها رسوب محصولات جامد در پمپ­ها خود یک معضل است بلکه کنده شدن رسوبات از دیواره راکتورها، لوپ­ها و مبدل­ها بصورت کلوخه­هایی موجب گرفتگی در پمپ­ها می­شوند.

به منظور تعدیل این دو نقطه ضعف موجود در دیمریزاسیون اتیلن، دو روش مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و عمده گزارشات بر حل آنها متمرکز شده­اند.

روش اول، بهبود ساختار کاتالیست یا افزایش ترکیباتی که بتوان بازده یا فعالیت کاتالیست را افزایش داد. در این روش، ترکیباتی به کاتالیست اضافه شده که موجب افزایش بازده کاتالیست می­شوند. از مهمترین این ترکیبات می­توان به ترکیباتی از نوع آلکیل­های منیزیم اشاره کرد. اگرچه این ترکیبات موجب افزایش بازده کاتالیست می­شوند، میزان تولید محصولات جانبی نیز افزایش می­یابد که در این حالت، مشکلات فرآیندی مربوط به تولید این محصولات کماکان وجود خواهد داشت.

روش دوم، افزودن ترکیباتی به سیستم کاتالیستی یا راکتور دیمریزاسیون بعنوان افزودنی از جمله ترکیبات اتری، آمینی و استری جهت کنترل محصولات جانبی است. گزارشات نشان می­دهند که اگرچه میزان تولید محصولات جانبی به ویژه واکس کاهش چشمگیری یافته است (تا 50%)، اما این ترکیبات به علت داشتن هترواتم­هایی مانند اکسیژن در ساختار خود، که می­تواند بعنوان سم عمل کنند، باعث کاهش  بازده کاتالیست (تا 30%) می­شوند. نظر به پایین بودن بازده این دسته از کاتالیستها، افزودن ترکیبی به سیستم که باعث کاهش بازده کاتالیست شود چندان منطقی نخواهد بود. از این ترکیبات عملا در فرآیندهای تجاری استفاده­ای نمی­شود.

شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی جهت تعدیل این مشکلات و کمک به بهبود فرآیند مربوطه در واحدهای تولیدی در کشور با همکاری شرکت پتروشیمی امیرکبیر برای اولین بار در جهان توانسته فرآیند تولید بوتن-1 از روش دیمریزاسیون اتیلن را در مقیاس صنعتی اصلاح  نماید. در این روش با حضور ترکیب سیلانی، سیستم کاتالیستی بهبود یافته­ای جهت انجام واکنش دیمریزاسیون تشکیل می‌گردد. 

نتایج حاصل از تست فاز صنعتی ترکیب سیلانی بعنوان اصلاح کننده در فرآیند دیمریزاسیون اتیلن به بوتن-1 به شرح ذیل است:

·         افزایش 5 ±45% بازده کاتالیست؛

·         کاهش 5 ±45% مصرف مواد شیمیایی شامل کاتالیست؛ فعال کننده و ...؛

·         کاهش میزان ناخالصی­های محصول نهایی از جمله 1و3 – بوتادی ان؛

·         حدس زده می­شود که میزان محصولات جانبی جامد کاهش قابل ملاحظه­ای یابد. اما اظهار نظر قطعی در زمینه ارزیابی میزان کمی کاهش محصولات جانبی جامد و چگونگی اثرات جانبی آن بر فرآیند نیاز به حداقل 4-3 ماه استفاده مداوم اصلاح کننده در واحد صنعتی دارد.