گزارش کارآموزی مهندسی شیمی در واحد پلی اتیلن سبک خطی LLDPE پتروشیمی امیر کبیر

گزارش کارآموزی مهندسی شیمی در واحد پلی اتیلن سبک خطی LLDPE پتروشیمی امیر کبیر در ۱۲۷ صفحه ورد قابل ویرایش با فرمت doc

مقدمه

قرارداد پروژه واحد Liner low Density poly Ethylen در سال ۲۰۰۰ با شرکت British Petroleum بسته شده و ساخت این واحد از سال ۱۳۸۰ آغاز شده است. مساحت آن ۵/۷ هکتار و ارتفاع آن از سطح دریا ۵/۳ متر می باشد. شرکت BP ظرفیت گارانتی شده را   پیش بینی کرده که با توجه به تهمیداتی این ظرفیت تا   نیز خواهد رسید. کارکرد این پروژه ۸۳۰۰ ساعت در سال می باشد و گریدهای HDPE و LLDPE را تولید خواهد کرد.
در قسمت پلیمریزاسیون اتیلن به عنوان مونومروبوتن-۱ به عنوان کومونومر در بستر سیال راکتور با استفاده از کاتالیست زیگلرناتا و کوکاتالیست تری اتیل آلومینیوم واکنش می دهد و پودر اتیلن تولید می شود. بعد از آن مواد هیدروکربنی و مونومرهای موجود در پودر بازیابی شده و کاتالیست باقیمانده در پودر غیر فعال می شود. سپس پودر به اکسترود می رود و در آنجا افزودنی به آن افزوده می شود و بعد به صورت گرانول به قسمت بسته بندی حمل می شوند.
پلی اتیلن ماده ای بدون بو، بدون رنگ، شفاف و به صورت جامد کریستالی است. گرد و غبار آن، آتش گیر است و در اثر اختلاط با هوا، می تواند حالت انفجار به خود گیرد و در صورت حرارت شدید قابلیت سوختن دارد. در دمای بالا، در اثر تجزیه باعث سوزش و ایجاد مسمومیت شده که به دلیل تبدیل ترکیبات اتیلن با اسید اکریلیک و فرمالدئید می باشد.
به طور کلی پلی اتیلن در شرایط معمولی و در دمای محیط ترکیبی غیر سمی محسوب شده ولی در اثر سوختن تولید مواد سمی می کند.
دانسیته یکی از پارامترهای اصلی و مهم برای شناسایی مشخصات هر ماده پلیمری است. پلاستیک ها موادی هستند که در مقایسه با سایر  مواد مانند فلزات و شیشه دارای دانسیته پایین تر هستند که این مسئله باعث صرفه جویی زیادی در هزینه های حمل و نقل می شود. علاوه بر این از انجائیکه مواد پلیمری به صورت وزنی فروخته  می شوند، دانسیته نقش به سزایی را در قیمت ایفا می کند. چرا که هر چه دانسیته پلیمر مورد نظر پایین تر باشد نسبت سطح به وزن بزرگتر        می شود. در جدول (ج) دانسیته چند نوع پلیمر مشاهده می گردد.

جدول (ج) مقایسه دانسیته مواد پلیمری

جدول (ج) مقایسه دانسیته مواد پلیمری

پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)

پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) دارای مولکولهایی است که ساختار زنجیره اصلی آنها خطی است و گروه های کوتاه آلکیلی، به صورت شاخه هایی به آن متصل هستند. متوسط فاصله بین شاخه ها در طول زنجیره اصلی، معمولاً بین ۲۵ الی ۱۰۰ اتم کربن است.. وجود شاخه تا حدودی مانع بلوری شدن پلیمر شده و در نتیجه چگالی این نوع پلی اتیلن را نسبت به HDPE می کاهد.

چگالی LLDPE در حدود ـــــــــــــــــمی باشد. قطعات قالب گیری شده از این ماده تا حدودی مه گون و سفید بوده، بو و مزه ای نداشته و می توانند کاملا انعطاف پذیر یا آنقدر سخت باشند که با اندکی خم کاری دچار تغییر شکل دائمی گردند. البته حداکثر سفتی این محصولات هنوز اندکی کمتر از نرم ترین گونه های HDPE می باشد. فیلم های نازک LLDPE کاملا شفاف بوده و در برابر پارگی و سوراخ شدگی بسیار مقاوم هستند. تولید فیلم پلاستیکی بیشترین  کاربرد پلی اتیلن ها را تشکیل می دهد.

سهم مصرف پلی اتیلن های خطی نسبت به دیگر مواد ترموپلاستیک عمده در جهان در سال ۲۰۰۲ میلادی، حدود ۲۵ درصد بوده است. پلی اتیلن های خطی کاربردی متنوعی در زمینه های بسته بندی مواد غذایی، ظروف مواد شیمیایی مایع و جامد (شوینده ها، شامپو، داروها، رنگ، مواد آرایشی، روغن موتور) و جعبه های نوشابه و آب میوه، بشکه ها و انواع مخازن، انواع کیسه ها (بسته بندی مواد غذایی و لبنی، زباله، فریزر و غیره)، لوله های انتقال آب و گاز، انواع درپوش ها، کلاهک ها، روکش سیم و کابل، وسایل پلاستیکی خانگی، اسباب بازی ها و غیره دارند.

قیمت LDPE پائین تر از HDPE است و HDPE دارای سختی بیشتری نسبت به LDPE می باشد و به همین جهت از LDPE کمتر در ساخت بطری استفاده می گردد و بعضا، در ساخت بطری های آرایشی که به شفافیت بالا نیاز دارند استفاده می گردد. LDPE در مقابل نفوذ بخار آب و رطوبت پایداری خوبی دارد اما در مقابل O₂، CO₂ و سایر گازهای اتمسفری و بعضی روغن ها نفوذپذیر می باشد. از LDPE برای تولید فیلم و پوشش دهی به روش اکستروژن و تولید کیسه های با دوام استفاده می گردد. امروزه در بعضی کاربردها خیلی حساس از LLDPE به جای LDPE استفاده می شود.

یکی از مزایای LLDPE تحمل بالای آن در برابر کشیدگی و پاره گی است که امکان استفاده از ضخامت های پایین فیلم را فراهم می کند. LDPE و LLDPE مصرف شده را چندین بار می توان فرآورش نمود بدون آنکه در ویژگی های معمول و متعارف آن تغییری حاصل گردد. مواد بازیافتی را می توان با هر نسبتی با مواد نو مخلوط کرده و دوباره متناسب با نیاز و نوع محصول مورد نظر جدید فرآورش نمود.

خواص LLDPE را می توان حد واسط LDPE و HDPE در نظر گرفت به گونه ای که خواص آن تلفیقی از خواص این دو پلیمر می باشد. به کار گیری تکنولوژی Swing موجب تهیه انواع LLDPE با خواص و کاربدهای ویژه گردیده است. یکی از انواع محصولات LLDPE که قرار است در پتروشیمی امیرکبیر تولید شود، دارای دانسیته پایین (در حدود ) ــــــــــــــــــ  و انعطاف پذیری و چغرمگی بالا می باشد. در ضمن مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی از جمله مزایای این نوع محصول است. پایداری حرارتی بالا و جوش پذیری LLDPE به خودش از فواید این پلیمر می باشد و با توجه به همین ویژگی هاست که یکی از کاربردهای LLDPE ساخت انواع فیلم های بسته بندی به استثناء فیلم های جمع شونده است.

در جدول الف و ب به خواص عمومی LLDPE و نام های تجاری آن اشاره شده است. بدیهی است که خواص و ویژگی های گریدهای مختلف LLDPE با توجه به تعداد آنها متنوع بوده و به همین دلیل موجب به کارگیری وسیع آنها در صنایع و تولیدات مختلف شده است.

(الف) برخی از خواص مکانیکی (LLDPE)