فهرست مطالب

شرح فرآیند ۴

برآورد هزینه ها ۱۰

هزینه های اصلی ۱۰

۶- تولید پلی کربنات با واکنشهای تراکمی‌بین سطحی: ۱۲

مروی بر فرآیند ۱۲

شرح فرآیند ۱۵

برآورد هزینه ها ۱۸

۷- تولید پلی کربنات در فرآیند راکتور پیوسته: ۱۹

شرح فرآیند ۱۹

بر آورد هزینه ها ۲۴

هزینه های اولیه و اصلی ۲۴

هزینه های تولید ۲۴

۸- تولید پلی کربنات با فسژنه کردن محلول ناپیوسته ۲۵

شرح فرآیند ۲۷

برآورد هزینه ها ۲۸

هزینه های اولیه ۲۸

هزینه تولید ۲۹

۹- تولید پلی کربنات با ترنس استریفیکایسون و سایر فرایندای مذاب. ۲۹

شیمی‌فرآیند ۲۹

مروری بر فرآیند ۳۰

 

شرح فرآيند

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:

دليل اينكه C _E فسژن را بصورت بخار به داخل فرايند وارد مي‌كند مي‌تواند به خاطر تاثيرات جدي مقادير بسيار كم فلزات بر كيفيت محصول مي‌باشد.

فسژن خشك خورنده نمي‌باشد اما آب آنرا به شدت خورنده مي‌كند پس ايجاد شرايط براي جدا سازي مقادير بسيار كم فلزات، غير منطقي به نظر مي‌رسد. همچنين انتخاب مواد براي سازه ها با در نظر گرفتن اين عامل تصحيح شده است. جلوگيري از اين آلودگي مي‌تواند با  استفاده از راكتورها و مخازني كه با شيشه پوشش داده شده اند انجام بگيرد. شيشه براي قليا مناسب نيست و نيكل ( ماده اي كه براي مواردي كه تماس با قليا وجود دارد ترجيح داده مي‌شود) هم يكي از نامطلوبترين آلوده كننده ها مي‌باشد. نيكل مي‌تواند براي ساخت برخي از برجهاي بازيافت پيريدين استفاده شود. با اين وجود بدليل خوردگي محصولات همراه با فاضلاب خواهند بود.

نيتانيم از ديدگاه تكنيكي مي‌تواند به عنوان يكي از بهترين مواد جايگزين مطرح باشد.  اما اين ماده گرانقيمت است قيمت صفحات نيتانيم ده دلار براي هر پوند و براي صفحاتي كه نيتانيم بر روي فولاد چسبانده شده است شش دلار بر پوند است كه كمترين ضخامت فولاد 16/11 اينچ مي‌باشد. اگر فشار طراحي ضخامت را كنترل كند، وزن مخزن نيتانيم تقريباً با وزن مخزن فولادي يكسان مي‌شود. در مدلهاي حرارتي لوله هاي نيتانيم هزينه اي برابر با لوله هاي نيكلي دارند.

تجهيزاتي كه با شيشه روكش شده اند در بيشتر قسمتي اين طراحي انتخاب بهتري هستند. با اين وجود بوجود آمدن سوراخهاي كوچك در اين پوشش شيشه مي‌تواند باعث مسأله خوردگي در زمان سرويس دهي بشود، آلودگي ايجاد شده در محصول نهايي در اثر اين عامل نبايد خيلي جدي باشد. دستگاههاي سانتريفوژ مايع معمولاً از فولاد ضد زنگ فسيل داده شده يافته مي‌شوند. تماس كوتاه در اين تجهيزات مانعي ندارد. براي نگهداري يونهاي فلزي در فاز مايع بايد از يك عامل (Chelatia) استفاده كرد در برخي سرويس دهي ها، استفاده از فولاد ضد زنگ علي رقم وجود نيكل در آن به فولاد كربني ترجيح داده مي‌شود زيرا مقاومت كلي آن در برابر خوردگي بيشتر است. همچنين استفاده از فولاد ضد زنگ مي‌تواند از خوردگي در هنگامي‌كه تجهيزات خاموش شده و تميز مي‌شوند، جلوگيري كنند. سازمان FDA در ايالات متحدة آمريكا اخيراً نگراني بيشتري نسبت به مهاجرت پليمرهاي با وزن مولكولي كم ومونومر به داخل مواد خوراكي در حين تماس با آنها ابرازي مي‌كند. علاوه بر اين اجزاء چسبنده در مايعات در گردش مي‌تواند فرآيند را مشكل كند به همين دليل در اين طراحي مايعات تبخير شده تا پليمرهاي با جرم مولكولي كم جدا شدند و مايعات تقسيم شده و براي جدا سازي موثر مواد رسوب نكرده اي كه مي‌تواند پليمر نهايي را آلوده كند مورد استفاده قرار گيرد. اين عمل با شستشوي لايه تشكيل شده روي صافي مرحله اول بوسيله مايعات تميز تصفيه شده صورت مي‌گيرد.

علاوه بر جدا سازي مونور و مواد با جرم مولكولي پايين، پريدين و هيدرو كلرايد آن بايد بطور كامل از پليمر جدا سازي شود، اين اجزاء با شستشو با آب جدا مي‌شنود. جداسازي مونومرو پليمرهاي با جرم كم، باعث ايجاد محلول صاف شده اي مي‌شود كه بايد فرآيند شود. همچنين تبخير اجزاء فرار باعث مي‌شود كه پليمر به حالت بسيار ويسكوز و شايد چسبنده برسد. در اين طراحي بخار براي جلوگيري از بسته شدن سطوح انتقال حرارت استفاده مي‌شود. به هم زدن شديد با استفاده از بخار باعث مي‌شود كه اليگومر ها بصورت دوغابي در آب ميعان يافته جدا شوند. اگر نياز باشد مي‌توان از حلالهاي پليمر با دماي جوش بالا استفاده كرد. اگر گرفتگي در سيستم رخ دهد مي‌توان با عبور دادن حلال از سيستم اين ذرات را تميز كرد.

طراحي شامل تجهيزاتي براي خشك كردن مواد فرآيند نيز مي‌باشد. امكان دارد بيس فنل A نياز به خشك كردن داشته باشد. 

اين ماده براي جلوگيري از خطر انفجار اين ماده همراه با گاز خنثي حمل مي‌شود. رطوبت موجود در بين فنل A هر چند موجب جلوگيري از واكنش مطلوب مي‌شود اما مي‌تواند باعث رفتن مقاديري از فسژن شود.

نقش پريدين علاوه بر آنكه يك ماده جذب كنندة ايسه است، حلال بيس فنل A نيز مي‌باشد. متيلن كلرايد پليمر را در خود حل مي‌كند اما موتومردر آن حل نمي‌شود. اين توانايي انحلال پذيري متضاد بيس فنل A و پليمر از آنجا ناشي مي‌شود كه بيس فنل A  يك دهنده، پروتن است درحالي كه پليمر حاصل الكترون دهنده مي‌باشد. GE به جاي نوكيس پيريدين، از آهك به عنوان جاذب اسيد استفاده مي‌كند. به همين دليل جدا كردن پليمر از بيس فنل A ساده است. مشخص شده است كه حلال كمتر از 2 درصد وزني ار بيس فنل A را در خود حل مي‌كند. با وجود آنكه جذب اسيد توسط آهك واضح نيست اما اين روش در صنعت مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

برآورد هزينه ها

هزينه هاي اصلي:

هزينه هاي بنيادي واحدي كه قابليت توليد 20 ميليون پوند بر سال از پلي كربنات مورد استفاده در فرآيند قالبگيري ترزيق در جدول 5.6 نشان داده شده است. بدليل تصحيحات زيادي كه در اثر اطلاعات جديد و ملاحظات زيست محيطي و ايمني بوجود مي‌آيد، اين بر آورد هزينه با برآوردهاي قبلي متفاوت است. هزينه اوليه تثبيت شده 10 .8 ميليون دلار است. هزينه كل با در نظر گرفتن هزينه زمين مورد استفاده   16 .7 ميليون دلار مي‌باشد. ( 83 سنت براي هر پوند) ريز هزينه هاي اصلي بخش فرايند در جدول  5 .4 نشان داده شده است. برآوردهاي قابل مقايسه اي منتشر نشده است. GE گزارش كرده است كه زماني كه توليد واحد صنعتي  Mt.vernon به 150 ميليون پوند بر سال رسيد، هزينه كلا پروژه 75 ميليون دلار بود( 50 سنت براي هر پوند) با در نظر گرفتن ميانگين هزينه هايي كه در مورد پروژه هاي مختلف به ثبت رسيده و ضريب عملكرد    9.9 مي‌توان  به هزينة سرانة 90 سنت به ازاء هر پوند براي كل هزينه 29 ميليون دلار رسيد. اما گزارش در رابطه با صورت هزينه هاي جزئي فرايند منتشر نشده است.

برخي از گرانترين اجزاء فرآيند در بخش تجهيزات ويژه اصلي قرار دارند عبارتند از دستگاه سانتريفوژ ( 170000 دلار) در بخش توليد پليمر و اكسترودر ( 277000دلار) در بخش توليد گرانول هزينه هاي توليد

هزينه هاي توليد در جدول   5.8 براي كل فرآيند و در جدول  5.9 براي بخشهاي فرآيند برآورد شده اند، هزينه كلي 68 سنت به ازاء هر پوند با در نظر گرفتن 10% هزينه افت سرمايه محاسبه شده است اگر ميزان 30% را به عنوان بازگشت سرمايه گذاري اوليه به قميت تمام شده اضافه كنيم به مبلغ 85 سنت به ازاء هر پوند مي‌رسيم.

هزينة سراند توليد به شدت به قيمت مواد اوليه وابسته است ( بطور دقيق تر بيس فنل A )عواملي كلي  G,A و فروش و هزينه هاي تحقيقاتي نيز اهميت دارند، تغييرات هزينه توليد با ظرفيت واحد و سرعت توليد در شكل  5.1 نشان داده شده است.

6- توليد پلي كربنات با واكنشهاي تراكمي‌بين سطحي:

شيمي‌واكنش: اطلاعات كمي‌از زمان طرح قبلي توليد پلي كربنات به اين روش ( سال 1962) منتشر شده است. ميزان انحلال پذيري بيس فنل A در محلول هيدروكسيد سديم در محلول حاوي 6 درصد وزني از هيدروكسيد سديم حداكثر است. انحلال پذيري بيس فنل A با افزايش دما از مقدار 0.15 گرم به ازاء هر گرم هيدروكسيد سديم در دماي صفر درجة سانتي گراد افزايش مي‌يابد. اين تفكر مرجع باعث طراحي يك واكنش نا پيوسته دو مرحله اي مي‌شود. مرحله اول شامل فسژنه كردن و مرحله دوم پليمريزاسيون تراكمي‌با وجود اينكه بطور واضح توضيح داده نشده است، اما مرحله دوم شامل اختلاط در حضور كاتاليست بدون افزودن فسژن اضافي انجام مي‌شود. مقدار مصرف كلي پارا- تراشياري  بوتيل فنل به ازاء واحد بيس فنل A كنترل كننده نهايي جرم مولكولي است. فنل با سرعت كمتري نسبت به پاراترشياري بوتيل فنل واكنش  مي‌دهد. كربنات سديم در اثر هيدروليز فسژن بوجود مي‌آيد واكنش جانبي با اختلاط موثر و با حضور كاتاليست در مرحله فشرنه كردن مي‌تواند كاهش يابد. آزمايشات روند تغييرات جرم مولكولي را بر حسب زمان و افزودن كاتاليست مشخص كرده است

 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.