اثر عوامل مختلف در فرایند ساخت کاتالیزور زیگلر- ناتا بر فعالیت و شکل‌شناسی ذرات کاتالیزور در پلیمرشدن پروپیلن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده مهندسی پلیمریزاسیون، صندوق پستی ۱۱۲-۱۴۹۷۵

چکیده

در این پژوهش، اثر عوامل مختلف در فرایند ساخت کاتالیزور زیگلر- ناتای نسل چهارم شامل دما و غلظت تیتانیم تتراکلرید بر شکل‌شناسی و عملکرد کاتالیزور بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد، بهترین کاتالیزورها چه از لحاظ شکل‌شناسی و چه از لحاظ فعالیت هنگامی حاصل می‌شوند که فرایند ساخت آنها در دو مرحله انجام شود. در مرحله اول واکنش یعنی واکنش نگه‌دارنده کاتالیزور (محصول افزایشی از منیزیم کلرید و اتانول که دارای شکل‌شناسی کاملا کروی است) با تیتانیم تتراکلرید، افزایش تدریجی دمای واکنش از دماهای زیر صفر (۵ºC‌-) تا دماهای زیاد (۹۰ºC‌) به حفظ شکل‌شناسی کاملا کروی ذرات کاتالیزور کمک می‌کند، در حالی که افزایش سریع و ناگهانی دما منجر به تشکیل ذراتی با شکل‌شناسی غیرکروی و ریز می‌شود. همچنین، بررسی اثر حد بالای دمای استفاده شده نیز نشان داد، با گذشتن از این حد(۹۰ºC)، فعالیت کاتالیزور کاهش می‌یابد. بررسی مرحله دوم واکنش نیز نشان داد، در این مرحله اضافه‌شدن تیتانیم تتراکلرید باید در دمای زیاد (۸۰-۹۰) انجام شود. در غیر این حالت کاتالیزورهایی با فعالیت‌های بسیار کم حاصل می‌شوند. بررسی اثر دمای شست‌وشوی نهایی کاتالیزور نیز نشان داد، انجام عمل شست‌وشو در دماهای زیاد منجر به حصول کاتالیزورهایی با فعالیت بیشتر می‌شود. در واقع در دماهای زیاد ترکیبات غیرفعال‌کننده موجود در محیط به نحو مؤثرتری در تیتانیم تتراکلرید و تولوئن داغ حل شده و از سطح کاتالیزور و محیط واکنش حذف می‌شوند. در نهایت، با توجه به بررسی‌های انجام شده شرایط بهینه برای ساخت کاتالیزور با شکل‌شناسی و فعالیت زیاد در فرایند پلیمرشدن پروپیلن پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ziegler-Natta Catalyst Preparation Process: Influential Parameters on Particles Morphology and Activity of Catalyst in Propylene Polymerization

نویسندگان [English]

  • Hassan Arabi
  • Hossein Abedini
  • Hamid Dolatshahi
  • Gholam-Reza Nejabat
Faculty of Polymerization Engineering, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Different parameters including temperature and amount of titanium tetrachloride (TiCl4) were examined with respect to Ziegler-Natta catalyst morphology and the catalyst performance during its preparation process. The results show that optimum catalyst activity and morphology are achieved when the process is carried out in two stages. In the first stage of the process, the spherical morphology of the catalyst particles of their support (magnesium chloride/ethanol adduct) with TiCl4 were maintained by gradual increases in reaction temperature from subzero (-5ºC) to high temperature (90ºC), while the sudden increase of temperature resulted in fragmentation of catalyst particles to non-spherical and very small size species. The effect of the highest temperature limit of this step showed that as the temperature went beyond 90ºC the activity of the catalyst decreased. The second step of the reaction showed that by injection of TiCl4 at high temperature (80-90ºC) the catalyst activities were at the highest point. Study on the final washing of the catalyst showed that at high temperature of washing the catalyst performed its best activity. It can be said that at high temperatures, the probable poisonous adducts which originated from the reaction with TiCl4 could be washed effectively. Finally, according to the obtained results, the optimal operation conditions in catalyst preparation process were proposed those which resulted in high activity and spherical morphology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Z-N catalyst
  • polymerization
  • Polypropylene
  • activity
  • morphology