اثر عوامل مختلف در فرايند ساخت كاتاليزور زيگلر- ناتا بر فعاليت و شكل‌شناسي ذرات كاتاليزور در پليمرشدن پروپيلن

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

در اين پژوهش، اثر عوامل مختلف در فرايند ساخت كاتاليزور زيگلر- ناتاي نسل چهارم شامل دما و غلظت تيتانيم تتراكلريد بر شكل‌شناسي و عملكرد كاتاليزور بررسي شده است. نتايج حاصل نشان مي‌دهد، بهترين كاتاليزورها چه از لحاظ شكل‌شناسي و چه از لحاظ فعاليت هنگامي حاصل مي‌شوند كه فرايند ساخت آنها در دو مرحله انجام شود. در مرحله اول واكنش يعني واكنش نگه‌دارنده كاتاليزور (محصول افزايشي از منيزيم كلريد و اتانول كه داراي شكل‌شناسي كاملا كروي است) با تيتانيم تتراكلريد، افزايش تدريجي دماي واكنش از دماهاي زير صفر (??C‌-) تا دماهاي زياد (???C‌) به حفظ شكل‌شناسي كاملا كروي ذرات كاتاليزور كمك مي‌كند، در حالي كه افزايش سريع و ناگهاني دما منجر به تشكيل ذراتي با شكل‌شناسي غيركروي و ريز مي‌شود. همچنين، بررسي اثر حد بالاي دماي استفاده شده نيز نشان داد، با گذشتن از اين حد(???C)، فعاليت كاتاليزور كاهش مي‌يابد. بررسي مرحله دوم واكنش نيز نشان داد، در اين مرحله اضافه‌شدن تيتانيم تتراكلريد بايد در دماي زياد (??-??) انجام شود. در غير اين حالت كاتاليزورهايي با فعاليت‌هاي بسيار كم حاصل مي‌شوند. بررسي اثر دماي شست‌وشوي نهايي كاتاليزور نيز نشان داد، انجام عمل شست‌وشو در دماهاي زياد منجر به حصول كاتاليزورهايي با فعاليت بيشتر مي‌شود. در واقع در دماهاي زياد تركيبات غيرفعال‌كننده موجود در محيط به نحو موثرتري در تيتانيم تتراكلريد و تولوين داغ حل شده و از سطح كاتاليزور و محيط واكنش حذف مي‌شوند. در نهايت، با توجه به بررسي‌هاي انجام شده شرايط بهينه براي ساخت كاتاليزور با شكل‌شناسي و فعاليت زياد در فرايند پليمرشدن پروپيلن پيشنهاد شده است.

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 (-5?C) to high temperature (90?C), 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 90?C the activity of the catalyst decreased. The second step of the reaction showed that by injection of TiCl4 at high temperature (80-90?C) 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.