تولید نسل جدید کاتالیست در پتروشیمی شازند

به گزارش صدای بانک، در راستای بهسازی فرایندهای تولید از یکسو و تلاش برای انجام فعالیت های با بهره وری بالاتر از سوی دیگر، واحد پزوهش و فناوری پتروشیمی شازند پروژه های متعددی تعریف کرده است. یکی از پروژه ها که در ارتباط با واحد بوتن-۱ انجام شده تولید نسل جدید کاتالیست هموژنی دیمریزاسیون اتیلن موسوم به ARC2 می باشد. از مزایای اصلی این کاتالیست بر اساس نتایج تست های صنعتی می توان به کاهش مصرف کاتالیست و به دنبال آن کاهش مصرف کوکاتالیست تری اتیل آلومینیوم (TEA) به واسطه افزایش فعالیت و راندمان واکنش، افزایش کارکرد مبدل های داخل لوپ و تمیزکاری راحت تر آنها، افزایش مدت زمان کارکرد توزیع کننده راکتور و کاهش میزان ضایعات کاتالیست (Spent Catalyst) اشاره کرد.

به طور کلی، تشکیل پلیمر در راکتور صنعتی و مبدل های لوپ واکنش واحد بوتن-۱ باعث ایجاد فولینگ (رسوب پلیمر) و کاهش نرخ بهره وری (productivity) و همچنین کاهش مدت زمان کارکرد توزیع کننده(distributor) و گاهی از اوقات توقف زودهنگام راکتور صنعتی و نهایتاً از سرویس خارج شدن واحد مربوطه می شود. این مشکلات به علت ماهیت پلیمرزا بودن کاتالیست هموژنی تیتانیومی دیمریزاسیون اتیلن در فرایند آلفابوتل(Alphabutol) ایجاد می شوند.
بنابراین جهت افزایش فعالیت واکنش، افزایش انتخاب پذیری و کاهش پلیمر و فولینگ، سیستم کاتالیستی مورد نظر نیاز به اصلاح و ارتقا دارد. همانطور که اشاره شد در يک پروژه تحقیقاتی جدید اثر افزودنی های مختلف هم از نوع اصلاح کننده و هم از نوع پروموتر در نسبت های مولی مختلف به کاتالیست بر روی راندمان واکنش بررسی شد.
نتایج تحقیقات و آزمایشات مربوطه در قالب یک اختراع با عنوان "بهبود عملکرد کاتالیست هموژنی بوتن-۱ با استفاده از اصلاح کننده 1و4-دی اکسان" به شماره 85971 به مالکیت شرکت پتروشیمی شازند به ثبت رسید.
همچنین مقالات متنوعی در مجلات ISI و ISC و کنفرانسهای معتبر بین المللی و ملی در این زمینه منتشر شده است که یکی از مقالات مذکور متعلق به آقای مهندس سید حامد مهدویانی، رئیس پژوهش های شیمیایی و آقای دکتر سودبر، رئیس پژوهش های پلیمری شرکت پتروشیمی شازند با عنوان “Selective ethylene dimerization toward 1-butene by a new highly efficient catalyst system and determination of its optimum operating conditions in a büchi reactor” در مجله International Journal of Chemical Engineering and Applications در سال 2010 به چاپ رسیده که تا کنون در 17 مقاله مجلاتISI ، مقالات کنفرانس و وبسایت های علمی مورد ارجاع واقع شده است.

یکی از این ارجاعات به مقاله مذکور مربوط به پتنت آمریکایی به شماره US10,035,740 B2 منتشر شده در جولای 2018(Jul. 31, 2018) متعلق به شرکت پتروشیمی تگزاس بوده که در صفحه اول آن به اسم آقای سید حامد مهدویانی اشاره شده است. شرکت پتروشیمی تگزاس که از سال 2010 میلادی با نام TPC Group LLC شناخته می شود یکی از بزرگترین تولیدکنندگان مشتقات برش C4 و زنجیره ارزش آن نظیر بوتن-۱ (Butene-1)، ایزوبوتیلن (Isobutylene)، بوتادین (Butadiene)، پلی ایزوبوتیلن (Polyisobutylene) می باشد و در جهان دارنده تکنولوژی (صاحب لیسانس) نیز محسوب می شود. این شرکت به همراه شرکت های Evonik Industries (Germany and Belgium) و Petrokemya (Saudi Arabia) بوتن-۱‍ را از تقطیر رافینیت 2 (Raffinate-2) محصول MTBE تولید می کنند.

در مقاله مذکور که با نام واحد پژوهش و فناوری پتروشیمی شازند (اراک) منتشر شده یک سیستم کاتالیستی هموژنی با راندمان مطلوب جهت تولید بوتن-۱ در واکنش دیمریزاسیون اتیلن معرفی شده است.
نتایج نشان داد با افزودن پروموتر جدید 1و2-دی کلرواتان (EDC) در نسبتهای مولی مختلف به سیستم کاتالیستی Ti(OBu)4/THF/TEA فعالیت و انتخاب پذیری واکنش به سمت بوتن-۱ افزایش و میزان پلیمر تولیدی به عنوان by-product تا حدودی کاهش یافت. علاوه بر آن، اثر پارامترهای عملیاتی مختلف نظیر دمای واکنش، فشار اتیلن، نسبت مولی کوکاتالیست به کاتالیست و نسبت مولی اصلاح کننده به کاتالیست بررسی و نقاط بهینه بدست آمدند. درصد تبدیل اتیلن و انتخاب پذیری نسبت به بوتن-۱ بر اساس حجم گاز اتیلن ورودی به راکتور (اندازه گیری شده با MFC)، مقدار اتیلن واکنش نداده و درصدهای وزنی بدست آمده از آنالیز GC محصولات فاز گاز و مایع محاسبه شده اند. آزمایشات در یک راكتور 1 ليتري فشاری دو جداره مدل Büchi زنگ نزن مجهز به همزن الكتريكي، ترموكوپل، سنسور فشار، rupture disc، حمام سیرکولاتور و دستگاه BDS MC جهت ثبت تغييرات دما، فشار و دور همزن انجام شده که جهت کنترل دما از یک سیال خنک کن استفاده شده است.
از دیدگاه تکنولوژی، شرکت IFP/Axens فرانسه به عنوان لایسنسور فرایند دیمریزاسیون اتیلن، کاتالیست جدیدی با مشخصات محرمانه که اصلاح شده کاتالیست قبلی بوده و باعث افزایش ظرفیت تولید، کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش انتخاب پذیری و بازدهی واکنش شده است را در سال 2015 در کاتالوگ محصولاتش معرفی کرده است.
شرکت SABIC عربستان نیز کاتالیستSABCAT1 را توسعه داده است. همچنین شرکتAramco Technologies عربستان و Sumitomo Chemical ژاپن در سال 2021 از فناوری عامل ضد رسوب (AFATM) جهت کاهش قابل ملاحظه رسوب پلیمری نامطلوب در واحدهای بوتن-۱ دارای تکنولوژی آلفابوتل استفاده کرده اند. طبق فناوری مربوطه که به صورت مشترک توسط شرکت های مذکور توسعه داده شده، در واحدهای صنعتی مورد استفاده از این فناوری، به دلیل تشکیل سطوح پایین تر رسوب، افزایش تولید محصول و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری تجهیزات فرایندی را در پی داشته که پیشرفتی واقعی در سودآوری فراهم آورده است.
شایان ذکر است تولید کاتالیست ارتقا یافته ARC1 (ARC2) نیز با حفظ محرمانگی و مالکیت معنوی آن حاصل مطالعات و بررسی های صورت گرفته مشابه مقاله مذکور است.

آقای سید حامد مهدویانی دارنده 25 مقاله منتشر شده در مجلاتISI ، ISC، علمی-پژوهشی کنفرانس های ملی و بین المللی، یک book chapter در کتاب IAENG Transactions on Engineering Technologies منتشر شده توسط Springer (Netherlands) می باشد. وی عضو کمیته داوری و علمی (Technical Program Committee) بیش از 15 کنفرانس مشهور و معتبر بین المللی مرتبط با شیمی، کاتالیست و مهندسی شیمی نظیر Advanced Chemistry 2018 فرانسه، SIPS2018 برزیل، Biopolymer 2018آلمان، NEFES 2018 چین، MSAM2018 چین، CSME2018 چین، Analytical Chemistry 2019انگلستان، ICC 2019چین، ICCEC 2019آمریکا و مجله تخصصی Applied Catalysis A: General بوده و در جشنواره های ملی در زمینه نفت، گاز و پتروشیمی حائز رتبه برتر شده است. سایر مقالات وی نیز در مجلات انتشارات Elsevier و دیگر انتشارات رفرنس شده اند.