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 .