مقاله بررسی پلي كربنات ها
دسته بندي :
فنی و مهندسی »
مهندسی شیمی
مقاله بررسي پلي كربنات ها در 24 صفحه ورد قابل ويرايش
شرح فرآيند
اطلاعات جديد و شرايط متفاوت بطور عملي شرايط زيست محيطي و ايمني نياز به روز رساني فرآيند را بيشتر مي‌كند. بيشتر مباني طراحي و فرضيات مانند قبل است و در جدول 503 آورده شده است. عامل انتقال زنجير عامل كنترل كننده جرم مولكولي نيز به جاي قتل از ( پارا ترشياري بيوتيل فنل) با نسبت مولي يكسان استفاده مي‌شود.
جدولي از تجهيزات مورد نياز در جدول 504 آورده شده است. اين جدول سه عضو جديد را نسبت به طراحي هاي گذشته نشان مي‌دهد. 1- تبخير كنندة خوراك فسژن
2- واحد تصفيه و خالص سازي مجدد براي پليمري كه از محلول جدا شده است 3- يك تبخير كنندة ضد حلال براي جدا سازي پليمرهاي با جرم مولكولي پايين.
فرآيند با اختلاط بيس فنل A و پرا ترشياري فنل بطور نا پيوسته براي كنترل دقيق بر ميزان پريدين و متيلن كلرايد، شروع مي‌شود. سپس مخلوط حاصل بعد از عبور از يك خنك كننده به داخل راكتورها پمپ مي‌شود. (هفت راكتور همزن دار خنك شونده كه بطور سري كار مي‌كنند) فسژن تبخير مي‌شود سپس متراكم شده و پس از خنك شدن به داخل راكتورهاي مختلف خوراك دهي مي‌شود تا بهترين نتيجه حاصل شود.
مقادير بيشتري از ميتلن كلرايد در مرحله مشخصي از واكنش براي كنترل ويسكوزيته به راكتور اضافه مي‌شود. به محلول پليمري حاصل هيدركلريك اسيد اعمال شده سپس در يك جريان متداخل با آب بون زدايي شده در دستگاه سانتريفوژ مايع شسته مي‌شود و سپس محلول صاف مي‌شود. براي اطمينان از درصد پايين مونومزوپليمرهاي با جرم مولكولي پايين، پليمر بصورت پودر در يك جريان متداخل رسوب گذاري بازيافت مي‌شود. پليمر با صاف كردن از مرحله دوم رسوب مي‌كند و رسوب فيلتر مي‌شود. لايه تشكيل شده روي فيلتر دوباره با ضد حلال شسته شده و دوباره صاف مي‌شود. لايه جدا سازي شده در مرحله دوم صاف كردن، خشك شده و آلياژ شده و پس از عبور از الكترو در خرد شده و بسته بندي مي‌شود انتقال دهنده هاي با هواي خشك، و نگهدارنده هاي تراشه ها و ايستگاههاي كيسه گيري و بسته بندي نيز آماده شده اند.
پريدين با شستشوي محلول با خنثي سازي بوسيلة قليا كه در صد بسيار (كم حلال را خارج مي‌كند) و باز يافت مي‌شود و سپس با رسيدن به نقطه آزئوتروپ محلول آب - پريدن متوقف مي‌شود. محلول آزئوترو با اضافه كردن محلول غليظ قلياء تازه شكسته مي‌شود و پريدين جدا مي‌شود. از محلول رقيق قليا براي خنثي سازي محلول شستشو همانگونه كه توضيح داده شد، استفاده مي‌شود. در صد بسيار كم آب باقي مانده و در پريدن به شكل آزئوتروپ 9 از طريق برج خشك كن، جدا مي‌شود و پريدين مجدداً در فرآيند استفاده مي‌شود.
بخشي از متيلن كلرايد در مرحله اول جدا شده و پس از خشك كردن در جدا سازي دوباره مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
در طراحي هاي قبلي باقيمانده حلال و ضد حلال بطور مستقيم براي رسوب دادن بيشتر پليمر، به فرايند بازگردانده مي‌شود. اين مايع شامل مقاديري از پليمرهاي با جرم مولكولي پايين و احتمالاً مونومر است و مي‌تواند محصول را آلوده كند. در طراحي هاي جديد بخش جدا سازي مواد زائد اضافه شده است. اجزاء فرار پليمرهاي با جرم مولكولي پايين با تبخير توسط بخار آزاد در C -502 جدا مي‌شود. محلول ضد حلال متراكم شده و به داخل جرج خشك كن C -503 سرازير شده تا در آنجا خشك شود. سپس براي شستشوي مرحله اول لايه جدا شده در فيلتر همانگونه كه در بالا توضيح داده شد استفاده شود. مواد آلي از جريان آب بالايي بوسيله دستگاه تصفيه آب C -504 جدا شده و اين مواد آبي مجدداً به C -503 برگردانده ميشوند.
يك كوره به عنوان مجزاء با نام pac sol مي‌تواند پليمرهاي با جرم كم، ضايعات پلاستيكي و مايعات آبي را مانند ساير ضايعات جامد بسوزاند و به خاكستر تبديل كند. اين دستگاه از يك مشعل استوانه اي دوار است كه بعد از آن محفظه اي براي تكميل فرآيند سوختن وجود دارد. گاز هاي حاصل از احتراق سرد شده و در يك جذب كننده Ventargi براي جدا كردن ذرات معلق تنظيف شده و سپس با محلول بازي براي جدا كردن گازهاي اسيدي مانند هيدروژن كلرايد، تماس مي‌يابد.
آبي كه قبلاً پس از جدا سازي از پريدين مستقيماً به داخل فاضلاب هدايت مي‌شود اكنون قبل از ورود به فاضلاب با كربن فعال در جذب كننده c -501 تماس پيدا مي‌كند. عمر اين جاذب بسيار بالا بوده و نياز به تعويض آن وجود ندارد
هوايي كه از خشك كن M-402 و فيلترهاي S-403-4 مي‌آيند، حاوي حلال ضد حلال مي‌باشند و اين مواد د جاذب كربن فعال C -506,505 جدا ميشوند كه اين جانب بطور جايگزين كاري مي‌كنند كه در زمان غير فعال بودن توسط بخار آب مجدداً تميز ميشوند.
مواد آلي جدا شده به بخش بازيافت حلال برگردانده ميشوند.
خلاصه محصولات زايد در جدول 505 آورده شده است.
جريانهاي مواد زايد نشان داده شده آنهايي هستند كه در حال كاركرد عادي فرايند اهميت دارند. علاوه بر مقادير نشان داده شده نشست مايعات از طريق پمپها و ساير تجهيزات وجود دارد. همچنين نشست بخارات از طريق پر و خالي شدن مخازن و ساير شرايط نيز وجود دارد. مقادير بيشتري از آب با شستشوي محل فرآيند به فاضلاب اضافه مي‌شود. همچنين مقادير زيادي تخليه در اثر اشتباهات كاربري عملكرد شيرهاي اطمينان تخليه و شستشوي تجهيزات در حين توقف هاي فرآيند، و شرايط مشابه مي‌تواند رخ دهند.
بحث در مورد فرآيند:
شرح فرآيند:
برخي از منابعي كه بعد از انتشار اطلاعات مربوط به طراحي قبلي، منتشر شده بودند قبلاً توضيح داده شد. پتنت شركت باير شامل استفاده از ميزان 10 درصد اضافي از هيدروكسيد سديم مي‌باشد و زمان اقامت كلي براي راكتورهاي سري همزن دار 50 دقيقه است ( درحالي كه زمان مطلوب بين 30 تا 60 دقيقه است. استفاده از 20% قليا به نظر نامطلوب مي‌رسد. زيرا انحلال پذيري بيس فنل A كاهش مي‌يابد. همچنين به جاي دوبار، سه بار بايد محلول پليمر شسته شود. پتنتهاي جنرال الكتريك زمان اقامت 70 دقيقه اي را پيشنهاد مي‌كنند. اين مقدار با مقدار زمان اقامت بايد براي راكتورهاي سري قابل مقايسه است.
پتنت ديگر شركت بايد از راكتورهاي پيوسته استفاده مي‌كند كه براي ايجاد اختلاط به جاي همزن از جريان مغشوش سيال استفاده مي‌كند. زمان اقامت مطلوب مشخص نشده است ولي اطلاعات موجود در مورد يك مثال زماني تنها برابر با 2 تا سه دقيقه در نظر گرفته مي‌شود. اگر اين اطلاعات درست باشد، اين زمان در مقايسه با ساير فرآيند ها بسيار كوتاه تر است. با اين وجود ميزان مصرف فسژن 20 درصد بيشتر از مقدار مشابه از بيس فنل A است و مصرف هيدروكسيد سديم 25 درصد بيشتر از ميزان برابر از فسژن مصرف مي‌شود. پس اتلاف مواد اوليه در اين روش بالاتر است.
اطلاعاتي مبني بر استفاده از روش تبخير براي استخراج پليمر از محلول، با تبخير حلال موجود ندارد. با اين وجود استخراج با استفاده از ضد حلال بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
برآورد هزينه ها:
اطلاعات مربوط به برآورد هزينه هاي اصلي و كاربردي به روز رساي شده در جدول 6.2 و 6.3 آورده شده است. اين برآوردها با ايجاد تغيير در برآوردهاي قبلي بدست آمده ان تا تاثير تورم و تغيير طراحي را لحاظ كنند. برآوردهاي جزئي از هزينه هاي گزارش قبلي به عنوان راهنما براي ايجاد تغييرات در طراحي استفاده شده است.
كل هزينة اوليه 9.6 ميليون دلار برآوردي مي‌شود كه با احتساب هزينه زمين به رقم 1502 ميليون دلار مي‌دهيم. هزينه كلي توليد 64 نسبت به ازاء هر پوند است. اگر 30 درصد هزينه را براي برگشت سرمايه اوليه در نظر گرفته شود و به هزينه توليد اضافه شود به هزينة سنت به ازاء هر پوند مي‌رسيم. مقادير برآوردهاي مشابه براي مقايسه نشده است. هزينه طرح Teijin براي توليد و 1405 ميليون پوند در سال با استفاده از روش فسژنه كردن بين سطحي، ده ميليون دلار برآورد شده است. اما جزئيات فرآيند و ارتباط آن با برآوردهاي ما مشخص نيست.
7- توليد پلي كربنات در فرآيند راكتور پيوسته:
اين بخش به بررسي فرآيندي مي‌پردازد كه از يك لوله جريان به عنوان راكتور استفاده مي‌كند تا ليگومرها را با فشرده كردن بين سطحي توليد كند. اليگومر حاصل در ادامه واكنش در راكتور همزن دار واكنش مي‌دهد. اين فرآيند توسط Indemitsu ابداع شده است. تا جايي كه منطقي به نظر مي‌رسد از مفاهيم بيان شده توسط Indemitsu استفاده شده است. با اين وجود اطميناني وجود ندارد كه طراحي SRI براي مثال صنعتي Indemitsu كاربرد داشته باشد.
شرح فرآيند:
اين طراحي بر پايه پتنتي است كه راكتور مورد استفاده در فرآيند Indemitsu را شرح مي‌دهد. اين طراحي با كمك اطلاعاتي كه با عنوان “مروري بر فرآيند” در بخش 6 آورده شده، كامل شده است. اين اصول و فرضيات در جدول 7 .1 آورده شده است. جدول 7.2 صورتي از تجهيزات اصلي و ابزارهايي كه در اين فرآيند مورد استفاده قرار مي‌گيرد را نشان مي‌دهد و جدول 7.3 فزايندة مواد را نشان مي‌دهد و شكل 7.1 منحني جريان را نشان مي‌دهد. و در جدول 7.4 جريان فاضلابها جمع آوري شده است.
در اين گزارش بيس فنلA ، قليا، سولفيت سديم، و آب با مقادير مشخص به يك مخلوط كن جريان وارد ميشوند و محلول حاصل به بخش جدا كننده اكسيژن فرستاده مي‌شود. سولفيت سديم و حبابهاي نيتروژن در بخش جدا كنندة اكسيژن باعث كاهش و يا حذف عوامل اكسيد كننده مي‌شود. فاز آبي حاصل با متيلن كلرايد مخلوط شده و در يك راكتور لوله اي خنك مي‌شود. فسژن از مواد اوليه تبخير شده تا از حضور ناخالصي ها جلوگيري شود. سپس ميعان يافته از طريق جتهاي متعددي در نقاط مختلف لوله راكتور به داخل جريان ترزيق مي‌شود كه در نتيجه با بيس فنلA واكنش مي‌دهد. يك محلول آبي از اليگومرها بوجود مي‌آيد و فاز آبي در يك رسوب دهنده جدا مي‌شود و به تانكر خنثي سازي فرستاده مي‌شود
محلول قليايي ديگري از بيس فنلA كه به روش كه در پاراگراف قبلي توضيح داده شد، تهيه مي‌شود. اين محلول به همراه محلول آن كه در بالا توضيح داده شد، مقادير بيشتري از متيلن كلرايد تري متيل آمين و پاراتر شياري بوتيل فنل در راكتور ناپيوسته مخلوط مي‌شود در نتيجه واكنش تكميل شده، فازها جدا مي‌شود و رسوب داده ميشوند فازآبي به تانك خنثي سازي فرستاده مي‌شود كه در آنجا جريانهاي آبي زير خنثي ميشوند. فاز آبي (پليمر محلول در متيلن كلرايد)خنثي مي‌شود و بطور متداخل در سانتريفوژ با جرياني از آب يون زدايي شده شستشو مي‌شود.
پليمر با افزودن ضد حلال (هپتان) به محلول متيلن كلرايد رسوب داده مي‌شود. سيستم شستشو متداخل است يعني ضد حلال خالص لايه تشكيل شده روي صافي مرحله اول را مي‌شويد و محلول دوغابي حاصل از شستشوي اين ماده مجدداً صاف شده و پودر پليمري حاصل از مرحله دوم صاف شده و پس از خشك كردن و آلياژ سازي، با عبور از الكترو در تبديل به گرانول مي‌شود. و گرانولها كيسه گيري شده و بارگيري مي‌شدند.
مخلوط حلال- ضد حلال در سيستم فيلترهاي جريانهاي نا همسر شامل مقاديري از پليمرهاي با جرم مولكولي پايين مي‌شود و به بخش بازيافت حلال فرستاده مي‌شود. براي جلوگيري مشكل گرفتگي در سطوح انتقال حرارت حلال و ضدحلال با استفاده از سيستم بخار باز در قسمت انتهايي قسمت تصفيه حلال تبخير ميشوند.
با وجود اينكه مي‌توان با فراينداي ويژه اي اليگومرها را به محصولات با ارزشي تبديل كرده كوره (كه در بخش توضيح داده شد) توانايي از بين بردن اين مواد را دارا مي‌باشد.
جدا كنندة ضد حلال، جريان ضد حلال را به عنوان يك خروجي جانبي را قسمت تصفيه حلال جدا مي‌كند. و پس از ميعان و خنك كاري، اين ماده را به مخزن نگهداري ضد حلال بر مي‌گرداند. از بالاي واحد تصفيه كننده حلال محلول متيلن كلرايد خالص خارج مي‌شود تنها تا در اشباع اين محلول حاوي آب مي‌باشد. كه درخشك كننده حلال عاري از آب مي‌شود. آبي كه از بالا و از تانكر خنثي سازي خارج مي‌شود،( كه تا حد اشباع حاوي متيلين كلرايد مي‌باشد). وارد جدا كنندة آب مي‌شود. آبي كه در اين دستگاه تصفيه خارج مي‌شود، آنقدر خالص است كه بتوان آنرا مستقيماً و از فاضلاب كرد. ميتلن كلرايدي كه از آب جدا مي‌شود، مجدداً تصفيه كننده حلال برگردانده مي‌شود. در كنار كوره اي كه در بالا توضيح داده شود، بخش نابود سازي فاضلاب، داراي فيلتر حاوي كربن فعال مي‌باشد كه مي‌تواند تركيبات آلي را از هواي خارج شده از خشك كن هاي دوار را تصفيه كند. مواد جذب شده روي اين فيلتر با بخار آب شسته شده و به بخش بازيافت حلال فرستاده مي‌شود.