فناوری‌ها و کاتالیزگرهای تولید پلی‌اتیلن با فرایند دوغابی: مروری بر ثبت اختراعات

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

2 مهندسی پلیمریزاسیون /پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی

چکیده

از حدود بیش از 60 سال پیش تا کنون، سالانه هزاران مورد ثبت اختراع و مقاله درباره روش‌های مختلف ساخت و مقایسه خواص و عملکرد پلی‌اتیلن‌های تولیدی منتشر می‌شود. پلی‌اتیلن پرچگالی (HDPE) یکی از پرمصرف‌ترین پلی‌اتیلن­ در انواع مختلف شامل لوله، فیلم، الیاف، بطری و غیره است که در حدود t 106×50 از این محصول در فرایندهای دوغابی در سطح دنیا تولید می‌شود. فناوری­ های متعددی برای تولید پلی‌اتیلن در واحدهای صنعتی ارائه ‌شده است. هر یک از این فناوری­ ها شرایط عملیاتی و نوع کاتالیزگر ویژه ­ای دارند و محصول اختصاصی تولید می‌کنند. پلی‌اتیلن پرچگالی می‌تواند به ­وسیله فاز گازی یا دوغابی تولید شود. در این مقاله، فرایندها و کاتالیزگرهای تولید پلی‌اتیلن در فاز دوغابی مرور می ­شوند. این فرایندها شامل فرایند دوغابی Hostalen مربوط به شرکت Basell، فرایند CX مربوط به شرکت Mitsui، فرایندMarTECH  از شرکت Phillips، فرایند Innovene S از شرکت Inoes و فرایندBorstar  از شرکت Boralis است. فناوری­ های Hostalen و CX از لحاظ کلیات و فرایند اصلی شبیه به­ هم هستند، اما تفاوت‌هایی دارند که در این مقاله بررسی می ­شوند. همچنین، کاتالیزگرهای تجاری­ شده به ­کاررفته در فرایند تولید پلی‌اتیلن از جمله مجموعه  TH از شرکت Basell، مجموعه ­هایRZ  و PZ از شرکت Mitsui و BCH و BCE از شرکت Sinopec بررسی می ­شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Technologies and Catalysts for the Production of Polyethylene by Slurry Process: Patent Review

نویسندگان [English]

  • hossein bazgir 1
  • zahra Zahra Issaabadi 2
1 IPPI
2 Department of Polymerization Engineering, Iran Polymer and Petrochemical Institute (IPPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

For more than sixty years, thousands of patents and articles have been published annually on various manufacturing methods and comparing the properties and performance of manufactured polyethylenes. High-density polyethylene (HDPE) is one of the most widely used polyethylene in different grades, including pipes, films, fibers, bottles, etc., which about 50 million tons of this product is produced in slurry processes worldwide. Several technologies have been presented for the production of polyethylene in industrial plants. Each of these technologies has special operating conditions and type of catalyst and produces a specific product grade. High density polyethylene can be produced by gas phase or slurry. In this article, the processes and catalysts for the production of polyethylene in the slurry phase are reviewed.  These processes include Hostalen slurry process by Basell, CX slurry process by Mitsui, MarTECH process by Phillips, Innovene S process by Inoes, and Bostar process by Borealis. Hostalen and CX technology are similar in general terms and the main process, but they have differences that are discussed in this article. Commercialized catalysts used in the polyethylene production process, including TH series from Basell, RZ and PZ series from Mitsui, and BCH and BCE series from Sinopec, are also investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polyethylene
  • polymerization
  • slurry process
  • catalyst
  • Hostalen process

مراجع

1.  Daftaribesheli M.,  Comparison of Catalytic Ethylene Polymerization in Slurry and Gas Phase, Ph.D. Thesis, University 
of Twente, Netherlands, 2009.
2.  Peacock A., Handbook of Polyethylene: Structures: Properties, and Applications, CRC, 114-145, 2000.
3.  Dintcheva N.T., Jilov N., and La Mantia F.P., Recycling of Plasics from Packaging, Polym. Degrad. Stab., 57, 191-203, 
1997.
4.  Malpass D.B.,  Introduction to Indusrial Polyethylene: Properties, Catalyss, and Processes, John Wiley and Sons, 
147-163, 2010.
5.  Vasile C. and Pascu M.,  Practical Guide to Polyethylene, iSmithers  Rapra, 111, 143, 2005.
6.  Weed J. and Lewis B., Characterization of Low-Density Polyethylene, Inject. Mold., 30, 12-25, 2012.
7.  Khare N.P., Seavey K.C., Liu Y.A., Ramanathan S., Lingard S., and Chen C.-C., Steady-State and Dynamic Modeling 
of Commercial Slurry High-Density Polyethylene (HDPE) Processes,  Ind. Eng. Chem. Res.,  41, 5601-5618, 2002.
8.  Mattos Neto A.G., Freitas M.F., Nele M., and Pinto J.C., Modeling Ethylene/1-Butene Copolymerizations in Indusrial 
Slurry Reactors, Ind. Eng. Chem. Res., 44, 2697-2715, 2005.
9.  Severn J.R. and Chadwick J.C., Tailor-Made Polymers: Via Immobilization of Alpha-Olefn Polymerization Catalyss, 
John Wiley and Sons, 2008.
10. Nifant’ev I., Smetannikov O., Tavtorkin A., Chinova M.,and Ivchenko P., Titanium-Magnesium Nanocatalyss of Polymerization,  Pet. Chem.,  56, 480-490, 2016.
11. Rohrbach P. and Perzlmeier J., Multi-Reactor Slurry Polymerization Process, Us Pat. 4441755, 2021. 
12. Visscher F., Guzman C., and Daniel G., Management of Polymer Fines in Multimodal Polyethylene Production,  EP 
Pat. 3510055B, 2020. 
13. Kuehl R. and Carvajal R., Methods for Controlling Aluminum Alkyl Feed to a Slurry Polymerization Process,  EP Pat. 
3137515, 2020.
14. Prang H., Process for the Preparation of a Dried Powder, WO Pat. 2017140648A1, 2017.
15. Zhang C., Shao Z., Chen X., Yao Z., Gu X., and Biegler L.T., Kinetic Parameter Esimation of HDPE Slurry Process from 
Molecular Weight Disribution: Esimability Analysis and Multisep Methodology, AIChE J.,  60, 3442-3459, 2014.
16. Bayat M.H., Abdouss M., and Javanbakht M., Quantifcation of Polyethylene Wax in Semibatch Laboratory Reactor and a Study of Diferent Parameters on Wax Production as a By‐Product in the Slurry Ethylene Polymerization, J. Appl. Polym. 
Sci., 127, 1027-1031, 2013.
17. Alt F.P., Boehm L., and Gundert F., Modifed Ziegler Catalys, Process for Preparing it and Process for Preparing Poly-1-
Olefns in its Presence, EP Pat. 1539836A2, 2006.
18. Tepzz B.T., Bimodal Polyethylene, EP Pat. 3169713B1, 2018.
19. Job   D., Miran M., and Monfadhel J., Process for Manufacturing Polyethylene, EP Pat. 3551670B1, 2017.
20. Meppelder G.J.M., Kruck J.J.M., Janssen E.J.C., and Chan R.L.K., Catalys Sysem and Process for the Production of 
Polyethylenes, US Pat. 66207572019,  2018. 
21. Jiang B., Polyethylene Composition Having High Impact and Stress Cracking Resisance, US Pat. 6545106B1, 2020.
22. Jan S.D., Process for the Polymerization of Olefns, EP Pat. 1660546A1, 2003.
23. Bazvand R., Bahri-Laleh N., Nekoomanesh M., and Abedini H., Efect Of Modifers on the Performance of Ziegler-Natta 
Catalyss in Olefn, Polymerization, 4, 22-31, 1393.
24. Jandaghian M., Maddah Y., Nikzinat E., Masoori M., Sepahi A., and Rashedi R., Commercial Methods for the Synthesis of Ziegler-Natta Catalyss for the Production of Polyethylene: A Patent Review, Polymerization, 11, 42-50, 2021. 
25. John A., Kooi C., and Marie G., Polymer Composition, EP Pat. 1778769B, 2015.
26. Thomas F., Ameye Andre F., and Dominiqu J., Polyolefn Powder,  EP  Pat.  2021385B, 2020.
27. Dayton D., Process for the Polymerization of Olefnes, US Pat. 6545106B, 2011.
28. Be B., Ethylene Polymer Composition,  US Pat.  7232866, 2007.
29. Haute P. and Multimodal D., Multimodal High Density Polyethylene, EP Pat. 3303424B, 2020.
30. Niclasina S., Johanna A., Gerrits N., Hendrika F., and Van K., Polyethylene Homo-or Copolymer Having Improved Wear 
Properties, US Pat. 10144788, 2018.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار