مقاله بررسی پلی کربنات ها

مقاله بررسی پلی کربنات ها در 24 صفحه ورد قابل ویرایش

شرح فرآیند

اطلاعات جدید و شرایط متفاوت بطور عملی شرایط زیست محیطی و ایمنی نیاز به روز رسانی فرآیند را بیشتر می‌کند. بیشتر مبانی طراحی و فرضیات مانند قبل است و در جدول 503 آورده شده است. عامل انتقال زنجیر عامل کنترل کننده جرم مولکولی نیز به جای قتل از ( پارا ترشیاری بیوتیل فنل) با نسبت مولی یکسان استفاده می‌شود.

جدولی از تجهیزات مورد نیاز در جدول 504 آورده شده است. این جدول سه عضو جدید را نسبت به طراحی های گذشته نشان می‌دهد. 1- تبخیر کنندة خوراک فسژن

2- واحد تصفیه و خالص سازی مجدد برای پلیمری که از محلول جدا شده است 3- یک تبخیر کنندة ضد حلال برای جدا سازی پلیمرهای با جرم مولکولی پایین.

فرآیند با اختلاط بیس فنل A و پرا ترشیاری فنل بطور نا پیوسته برای کنترل دقیق بر میزان پریدین و متیلن کلراید، شروع می‌شود. سپس مخلوط حاصل بعد از عبور از یک خنک کننده به داخل راکتورها پمپ می‌شود. (هفت راکتور همزن دار خنک شونده که بطور سری کار می‌کنند) فسژن تبخیر می‌شود سپس متراکم شده و پس از خنک شدن به داخل راکتورهای مختلف خوراک دهی می‌شود تا بهترین نتیجه حاصل شود.

مقادیر بیشتری از میتلن کلراید در مرحله مشخصی از واکنش برای کنترل ویسکوزیته به راکتور اضافه می‌شود. به محلول پلیمری حاصل هیدرکلریک اسید اعمال شده سپس در یک جریان متداخل با آب بون زدایی شده در دستگاه سانتریفوژ مایع شسته می‌شود و سپس محلول صاف می‌شود. برای اطمینان از درصد پایین مونومزوپلیمرهای با جرم مولکولی پایین، پلیمر بصورت پودر در یک جریان متداخل رسوب گذاری بازیافت می‌شود. پلیمر با صاف کردن از مرحله دوم رسوب می‌کند و رسوب فیلتر می‌شود. لایه تشکیل شده روی فیلتر دوباره با ضد حلال شسته شده و دوباره صاف می‌شود. لایه جدا سازی شده در مرحله دوم صاف کردن، خشک شده و آلیاژ شده و پس از عبور از الکترو در خرد شده و بسته بندی می‌شود انتقال دهنده های با هوای خشک، و نگهدارنده های تراشه ها و ایستگاههای کیسه گیری و بسته بندی نیز آماده شده اند.

پریدین با شستشوی محلول با خنثی سازی بوسیلة قلیا که در صد بسیار (کم حلال را خارج می‌کند) و باز یافت می‌شود و سپس با رسیدن به نقطه آزئوتروپ محلول آب - پریدن متوقف می‌شود. محلول آزئوترو با اضافه کردن محلول غلیظ قلیاء تازه شکسته می‌شود و پریدین جدا می‌شود. از محلول رقیق قلیا برای خنثی سازی محلول شستشو همانگونه که توضیح داده شد، استفاده می‌شود. در صد بسیار کم آب باقی مانده و در پریدن به شکل آزئوتروپ 9 از طریق برج خشک کن، جدا می‌شود و پریدین مجدداً در فرآیند استفاده می‌شود.

بخشی از متیلن کلراید در مرحله اول جدا شده و پس از خشک کردن در جدا سازی دوباره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در طراحی های قبلی باقیمانده حلال و ضد حلال بطور مستقیم برای رسوب دادن بیشتر پلیمر، به فرایند بازگردانده می‌شود. این مایع شامل مقادیری از پلیمرهای با جرم مولکولی پایین و احتمالاً مونومر است و می‌تواند محصول را آلوده کند. در طراحی های جدید بخش جدا سازی مواد زائد اضافه شده است. اجزاء فرار پلیمرهای با جرم مولکولی پایین با تبخیر توسط بخار آزاد در C -502 جدا می‌شود. محلول ضد حلال متراکم شده و به داخل جرج خشک کن C -503 سرازیر شده تا در آنجا خشک شود. سپس برای شستشوی مرحله اول لایه جدا شده در فیلتر همانگونه که در بالا توضیح داده شد استفاده شود. مواد آلی از جریان آب بالایی بوسیله دستگاه تصفیه آب C -504 جدا شده و این مواد آبی مجدداً به C -503 برگردانده می‌شوند.

یک کوره به عنوان مجزاء با نام pac sol می‌تواند پلیمرهای با جرم کم، ‌ضایعات پلاستیکی و مایعات آبی را مانند سایر ضایعات جامد بسوزاند و به خاکستر تبدیل کند. این دستگاه از یک مشعل استوانه ای دوار است که بعد از آن محفظه ای برای تکمیل فرآیند سوختن وجود دارد. گاز های حاصل از احتراق سرد شده و در یک جذب کننده Ventargi برای جدا کردن ذرات معلق تنظیف شده و سپس با محلول بازی برای جدا کردن گازهای اسیدی مانند هیدروژن کلراید،‌ تماس می‌یابد.

آبی که قبلاً پس از جدا سازی از پریدین مستقیماً به داخل فاضلاب هدایت می‌شود اکنون قبل از ورود به فاضلاب با کربن فعال در جذب کننده c -501 تماس پیدا می‌کند. عمر این جاذب بسیار بالا بوده و نیاز به تعویض آن وجود ندارد

هوایی که از خشک کن M-402 و فیلترهای S-403-4 می‌آیند، حاوی حلال ضد حلال می‌باشند و این مواد د جاذب کربن فعال C -506,505 جدا می‌شوند که این جانب بطور جایگزین کاری می‌کنند که در زمان غیر فعال بودن توسط بخار آب مجدداً تمیز میشوند.

مواد آلی جدا شده به بخش بازیافت حلال برگردانده می‌شوند.

خلاصه محصولات زاید در جدول 505 آورده شده است.

جریانهای مواد زاید نشان داده شده آنهایی هستند که در حال کارکرد عادی فرایند اهمیت دارند. علاوه بر مقادیر نشان داده شده نشست مایعات از طریق پمپها و سایر تجهیزات وجود دارد. همچنین نشست بخارات از طریق پر و خالی شدن مخازن و سایر شرایط نیز وجود دارد. مقادیر بیشتری از آب با شستشوی محل فرآیند به فاضلاب اضافه می‌شود. همچنین مقادیر زیادی تخلیه در اثر اشتباهات کاربری عملکرد شیرهای اطمینان تخلیه و شستشوی تجهیزات در حین توقف های فرآیند، و شرایط مشابه می‌تواند رخ دهند.

بحث در مورد فرآیند:

شرح فرآیند:

برخی از منابعی که بعد از انتشار اطلاعات مربوط به طراحی قبلی، منتشر شده بودند قبلاً توضیح داده شد. پتنت شرکت بایر شامل استفاده از میزان 10 درصد اضافی از هیدروکسید سدیم می‌باشد و زمان اقامت کلی برای راکتورهای سری همزن دار 50 دقیقه است ( درحالی که زمان مطلوب بین 30 تا 60 دقیقه است. استفاده از 20% قلیا به نظر نامطلوب می‌رسد. زیرا انحلال پذیری بیس فنل A کاهش می‌یابد. همچنین به جای دوبار، سه بار باید محلول پلیمر شسته شود. پتنتهای جنرال الکتریک زمان اقامت 70 دقیقه ای را پیشنهاد می‌کنند. این مقدار با مقدار زمان اقامت باید برای راکتورهای سری قابل مقایسه است.

پتنت دیگر شرکت باید از راکتورهای پیوسته استفاده می‌کند که برای ایجاد اختلاط به جای همزن از جریان مغشوش سیال استفاده می‌کند. زمان اقامت مطلوب مشخص نشده است ولی اطلاعات موجود در مورد یک مثال زمانی تنها برابر با 2 تا سه دقیقه در نظر گرفته می‌شود. اگر این اطلاعات درست باشد، این زمان در مقایسه با سایر فرآیند ها بسیار کوتاه تر است. با این وجود میزان مصرف فسژن 20 درصد بیشتر از مقدار مشابه از بیس فنل A است و مصرف هیدروکسید سدیم 25 درصد بیشتر از میزان برابر از فسژن مصرف می‌شود. پس اتلاف مواد اولیه در این روش بالاتر است.

اطلاعاتی مبنی بر استفاده از روش تبخیر برای استخراج پلیمر از محلول، با تبخیر حلال موجود ندارد. با این وجود استخراج با استفاده از ضد حلال بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.


برآورد هزینه ها:

اطلاعات مربوط به برآورد هزینه های اصلی و کاربردی به روز رسای شده در جدول 6.2 و 6.3 آورده شده است. این برآوردها با ایجاد تغییر در برآوردهای قبلی بدست آمده ان تا تاثیر تورم و تغییر طراحی را لحاظ کنند. برآوردهای جزئی از هزینه های گزارش قبلی به عنوان راهنما برای ایجاد تغییرات در طراحی استفاده شده است.

کل هزینة اولیه 9.6 میلیون دلار برآوردی می‌شود که با احتساب هزینه زمین به رقم 1502 میلیون دلار می‌دهیم. هزینه کلی تولید 64 نسبت به ازاء هر پوند است. اگر 30 درصد هزینه را برای برگشت سرمایه اولیه در نظر گرفته شود و به هزینه تولید اضافه شود به هزینة سنت به ازاء هر پوند می‌رسیم. مقادیر برآوردهای مشابه برای مقایسه نشده است. هزینه طرح Teijin برای تولید و 1405 میلیون پوند در سال با استفاده از روش فسژنه کردن بین سطحی، ده میلیون دلار برآورد شده است. اما جزئیات فرآیند و ارتباط آن با برآوردهای ما مشخص نیست.

7- تولید پلی کربنات در فرآیند راکتور پیوسته:

این بخش به بررسی فرآیندی می‌پردازد که از یک لوله جریان به عنوان راکتور استفاده می‌کند تا لیگومرها را با فشرده کردن بین سطحی تولید کند. الیگومر حاصل در ادامه واکنش در راکتور همزن دار واکنش می‌دهد. این فرآیند توسط Indemitsu ابداع شده است. تا جایی که منطقی به نظر می‌رسد از مفاهیم بیان شده توسط Indemitsu استفاده شده است. با این وجود اطمینانی وجود ندارد که طراحی SRI برای مثال صنعتی Indemitsu کاربرد داشته باشد.

شرح فرآیند:

این طراحی بر پایه پتنتی است که راکتور مورد استفاده در فرآیند Indemitsu را شرح می‌دهد. این طراحی با کمک اطلاعاتی که با عنوان “مروری بر فرآیند” در بخش 6 آورده شده، کامل شده است. این اصول و فرضیات در جدول 7 .1 آورده شده است. جدول 7.2 صورتی از تجهیزات اصلی و ابزارهایی که در این فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد را نشان می‌دهد و جدول 7.3 فزایندة مواد را نشان می‌دهد و شکل 7.1 منحنی جریان را نشان می‌دهد. و در جدول 7.4 جریان فاضلابها جمع آوری شده است.

در این گزارش بیس فنلA ، قلیا، سولفیت سدیم، و آب با مقادیر مشخص به یک مخلوط کن جریان وارد می‌شوند و محلول حاصل به بخش جدا کننده اکسیژن فرستاده می‌شود. سولفیت سدیم و حبابهای نیتروژن در بخش جدا کنندة اکسیژن باعث کاهش و یا حذف عوامل اکسید کننده می‌شود. فاز آبی حاصل با متیلن کلراید مخلوط شده و در یک راکتور لوله ای خنک می‌شود. فسژن از مواد اولیه تبخیر شده تا از حضور ناخالصی ها جلوگیری شود. سپس میعان یافته از طریق جتهای متعددی در نقاط مختلف لوله راکتور به داخل جریان ترزیق می‌شود که در نتیجه با بیس فنلA واکنش می‌دهد. یک محلول آبی از الیگومرها بوجود می‌آید و فاز آبی در یک رسوب دهنده جدا می‌شود و به تانکر خنثی سازی فرستاده می‌شود

محلول قلیایی دیگری از بیس فنلA که به روش که در پاراگراف قبلی توضیح داده شد، تهیه می‌شود. این محلول به همراه محلول آن که در بالا توضیح داده شد، مقادیر بیشتری از متیلن کلراید تری متیل آمین و پاراتر شیاری بوتیل فنل در راکتور ناپیوسته مخلوط می‌شود در نتیجه واکنش تکمیل شده، فازها جدا می‌شود و رسوب داده می‌شوند فازآبی به تانک خنثی سازی فرستاده می‌شود که در آنجا جریانهای آبی زیر خنثی می‌شوند. فاز آبی (پلیمر محلول در متیلن کلراید)خنثی می‌شود و بطور متداخل در سانتریفوژ با جریانی از آب یون زدایی شده شستشو می‌شود.

پلیمر با افزودن ضد حلال (هپتان) به محلول متیلن کلراید رسوب داده می‌شود. سیستم شستشو متداخل است یعنی ضد حلال خالص لایه تشکیل شده روی صافی مرحله اول را می‌شوید و محلول دوغابی حاصل از شستشوی این ماده مجدداً صاف شده و پودر پلیمری حاصل از مرحله دوم صاف شده و پس از خشک کردن و آلیاژ سازی، با عبور از الکترو در تبدیل به گرانول می‌شود. و گرانولها کیسه گیری شده و بارگیری می‌شدند.

مخلوط حلال- ضد حلال در سیستم فیلترهای جریانهای نا همسر شامل مقادیری از پلیمرهای با جرم مولکولی پایین می‌شود و به بخش بازیافت حلال فرستاده می‌شود. برای جلوگیری مشکل گرفتگی در سطوح انتقال حرارت حلال و ضدحلال با استفاده از سیستم بخار باز در قسمت انتهایی قسمت تصفیه حلال تبخیر می‌شوند.

با وجود اینکه می‌توان با فرایندای ویژه ای الیگومرها را به محصولات با ارزشی تبدیل کرده کوره (که در بخش توضیح داده شد) توانایی از بین بردن این مواد را دارا می‌باشد.

جدا کنندة ضد حلال، جریان ضد حلال را به عنوان یک خروجی جانبی را قسمت تصفیه حلال جدا می‌کند. و پس از میعان و خنک کاری، این ماده را به مخزن نگهداری ضد حلال بر می‌گرداند. از بالای واحد تصفیه کننده حلال محلول متیلن کلراید خالص خارج می‌شود تنها تا در اشباع این محلول حاوی آب می‌باشد. که درخشک کننده حلال عاری از آب می‌شود. آبی که از بالا و از تانکر خنثی سازی خارج می‌شود،( که تا حد اشباع حاوی متیلین کلراید می‌باشد). وارد جدا کنندة آب می‌شود. آبی که در این دستگاه تصفیه خارج می‌شود، آنقدر خالص است که بتوان آنرا مستقیماً و از فاضلاب کرد. میتلن کلرایدی که از آب جدا می‌شود، مجدداً تصفیه کننده حلال برگردانده می‌شود. در کنار کوره ای که در بالا توضیح داده شود، بخش نابود سازی فاضلاب، دارای فیلتر حاوی کربن فعال می‌باشد که می‌تواند ترکیبات آلی را از هوای خارج شده از خشک کن های دوار را تصفیه کند. مواد جذب شده روی این فیلتر با بخار آب شسته شده و به بخش بازیافت حلال فرستاده می‌شود.