تولید نسل جدید کاتالیست در پتروشیمی شازند

به گزارش بورس نیوز، در راستای بهسازی فرایند‌های تولید از یکسو و تلاش برای انجام فعالیت‌های با بهره وری بالاتر از سوی دیگر، واحد پزوهش و فناوری پتروشیمی شازند پروژه‌های متعددی تعریف کرده است. یکی از پروژه‌ها که در ارتباط با واحد بوتن-۱ انجام شده تولید نسل جدید کاتالیست هموژنی دیمریزاسیون اتیلن موسوم به ARC۲ می‌باشد. از مزایای اصلی این کاتالیست بر اساس نتایج تست‌های صنعتی می‌توان به کاهش مصرف کاتالیست و به دنبال آن کاهش مصرف کوکاتالیست تری اتیل آلومینیوم (TEA) به واسطه افزایش فعالیت و راندمان واکنش، افزایش کارکرد مبدل‌های داخل لوپ و تمیزکاری راحت‌تر 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 مبدل‌های 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 می‌شود. این مشکلات به علت ماهیت پلیمرزا بودن کاتالیست هموژنی تیتانیومی دیمریزاسیون اتیلن در فرایند آلفابوتل (Alphabutol) ایجاد می‌شوند؛ 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 یک پروژه تحقیقاتی جدید اثر افزودنی‌های مختلف هم از نوع اصلاح کننده و هم از نوع پروموتر در نسبت‌های 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 ۱ و ۴-دی اکسان" به شماره ۸۵۹۷۱ 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 پژوهش‌های شیمیایی و آقای دکتر سودبر، رئیس پژوهش‌های پلیمری شرکت پتروشیمی شازند با عنوان “Selective ethylene dimerization toward ۱-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 ۲۰۱۰ به چاپ رسیده که تا کنون در ۱۷ مقاله مجلات ISI، مقالات کنفرانس و وبسایت‌های علمی مورد ارجاع واقع شده است.
 
یکی از این ارجاعات به مقاله مذکور مربوط به پتنت آمریکایی به شماره US۱۰,۰۳۵,۷۴۰ B۲ منتشر شده در جولای ۲۰۱۸ (Jul. ۳۱, ۲۰۱۸) 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 ۲۰۱۰ میلادی با نام TPC Group LLC شناخته می‌شود یکی از بزرگترین تولیدکنندگان مشتقات برش C۴ و زنجیره ارزش آن نظیر بوتن-۱ (Butene-۱)، ایزوبوتیلن (Isobutylene)، بوتادین (Butadiene)، پلی ایزوبوتیلن (Polyisobutylene) می‌باشد و در جهان دارنده تکنولوژی (صاحب لیسانس) نیز محسوب می‌شود. این شرکت به همراه شرکت‌های Evonik Industries (Germany and Belgium) و Petrokemya (Saudi Arabia) بوتن-۱‍ را از تقطیر رافینیت ۲ (Raffinate-۲) محصول MTBE تولید می‌کنند.
 
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 ۱ و ۲-دی کلرواتان (EDC) در نسبت‌های مولی مختلف به سیستم کاتالیستی Ti (OBu) ۴/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 راکتور ۱ لیتری فشاری دو جداره مدل Büchi زنگ نزن مجهز به همزن الکتریکی، ترموکوپل، سنسور فشار، rupture disc، حمام سیرکولاتور و دستگاه BDS MC جهت ثبت تغییرات 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 هزینه‌های عملیاتی و افزایش انتخاب پذیری و بازدهی واکنش شده است را در سال ۲۰۱۵ در کاتالوگ محصولاتش معرفی کرده است.

شرکت SABIC عربستان نیز کاتالیست SABCAT۱ را توسعه داده است. همچنین شرکت Aramco Technologies عربستان و Sumitomo Chemical ژاپن در سال ۲۰۲۱ 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 شرکت‌های مذکور توسعه داده شده، در واحد‌های صنعتی مورد استفاده از این فناوری، به دلیل تشکیل سطوح پایین‌تر رسوب، افزایش تولید محصول و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری تجهیزات فرایندی را در پی داشته که پیشرفتی واقعی در سودآوری فراهم آورده است.

شایان ذکر است تولید کاتالیست ارتقا یافته ARC۱ (ARC۲) نیز با حفظ محرمانگی و مالکیت معنوی آن حاصل مطالعات و بررسی‌های صورت گرفته مشابه مقاله مذکور است.
 
آقای سید حامد مهدویانی دارنده ۲۵ مقاله منتشر شده در مجلات ISI، ISC، علمی-پژوهشی کنفرانس‌های ملی و بین المللی، یک book chapter در کتاب IAENG Transactions on Engineering Technologies منتشر شده توسط Springer (Netherlands) می‌باشد. وی عضو کمیته داوری و علمی (Technical Program Committee) بیش از ۱۵ کنفرانس مشهور و معتبر بین المللی مرتبط با شیمی، کاتالیست و مهندسی شیمی نظیر Advanced Chemistry ۲۰۱۸ فرانسه، SIPS۲۰۱۸ برزیل، Biopolymer ۲۰۱۸ آلمان، NEFES ۲۰۱۸ چین، MSAM۲۰۱۸ چین، CSME۲۰۱۸ چین، Analytical Chemistry ۲۰۱۹ انگلستان، ICC ۲۰۱۹ چین، ICCEC ۲۰۱۹ آمریکا و مجله تخصصی Applied Catalysis A: General بوده و در جشنواره‌های 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.