تبديل پودر ريز ضايعاتي راكتور پلي‌اتيلن به گرانول پلي‌اتيلن گريد قالب‌گيري تزريقي زمينه فني اين اختراع مرتبط با پليمرها (شيمي آلي) مي‌باشد. پودر ريز پلي‌اتيلن سنگين، ذرات بسيار كوچكي هستند كه معمولا در راكتورهاي پلي‌اتيلن فاز گازي به همراه ذرات پودر پلي‌اتيلن سنگين، كه محصول اصلي راكتور هستند، توليد مي‌گردند. در مقياس صنعتي پمپ‌هاي مكنده‌اي در مسير انتقال محصول راكتور پلي‌اتيلن فاز گازي كه به صورت ذرات پودر پلي‌اتيلن است قرار مي‌گيرند تا گرد و غبار و پودر ريز پلي‌اتيلن سنگين را پيش از رسيدن به مرحله اكستروژن از محصول راكتور جدا سازند. پس از جداسازي اين پودرهاي ريز در كيسه‌هاي بزرگي با حجم معين جمع‌آوري مي‌گردند. پودر ريز پلي‌اتيلن سنگين با مواد افزودني شيميايي مخلوط شده و به سمت يك اكسترودر دو مارپيچ مخصوص اختلاط هدايت مي‌شود. پس از فرايند اكستروژن محصول خروجي از اكسترودر به شكل گرانول پلي‌اتيلن سنگين گريد قالب‌گيري تزريقي با خواص فيزيكي‌ـ‌مكانيكي بالا ويژه توليد قطعات رنگي خواهد بود. از آنجا كه پودر ريز پلي‌اتيلن باعث آلودگي زيست‌محيطي مي‌گردد و از طرفي فرايند تزريق براي توليد قطعات پلاستيكي با استفاده از آن مشكل مي‌باشد تبديل آن به گرانول پلي‌اتيلن سنگين ضروري به نظر مي‌رسد تا اين معضلات برطرف گردند.

در كارخانجات توليد پلي اتيلن سنگين در مراحل مختلف ساخت كاتاليست، پساب شستشوي كاتاليست به درام خنثي سازي انتقال داده مي شود. با توجه به وجود مقادير قابل توجه هيدروكسيد تيتانيوم در پساب دكانت كاتاليست كارخانه هاي توليد پلي اتيلن، از طريق فرايند استحصال دي اكسيد تيتانيوم از اين پساب كه شامل مراحل هموژناسيون، خالص سازي، شستشو، فيلتراسيون، خشك كردن و كلسيناسيون مي باشد، ماده ارزشمند دي اكسيد تيتانيوم در فرم آناتاز از پساب صنايع پتروشيمي استحصال مي گردد. با توجه به اختلاف هاي قابل توجه در تجهيزات مورد استفاده در مقياس آزمايشگاهي و توليد صنعتي و همچنين پيچيدگي ها و محدوديت هاي تجهيزات و نيز اپراتوري در فاز صنعتي، نياز است كه پس از موفقيت آميز بودن فرايند در فاز آزمايشگاهي، با رويكرد مناسب از نقطه نظر بهينه سازي مصرف انرژي، به حداقل رساندن فرايندهاي دستي توسط اپراتور و نيز بازدهي و كارايي و نوع تجهيزات مورد استفاده، از طريق طراحي يك فرايند مطلوب، انتقال دانش از فاز آزمايشگاهي به صنعتي را انجام داد. اين اختراع، روش استحصال صنعتي دي اكسيد تيتانيوم، با متوسط اندازه ذرات 100 نانومتر و فرم آناتاز از پساب دكانت كاتاليست كارخانه هاي توليد پلي اتيلن را در بر مي گيرد. بنابراين در اين اختراع، دانش فني استحصال دي اكسيد تيتانيوم، با متوسط اندازه ذرات 100 نانومتر در فرم آناتاز و با خلوص حداقل 93 درصد، در مقياس صنعتي، تدوين شده است كه منجر به بومي سازي فرايند استحصال صنعتي دي اكسيد تيتانيوم در فرم آناتاز از پساب دكانت كاتاليست كارخانه هاي پتروشيمي خواهد شد. منحصر به فرد بودن تكنولوژي صنعتي ارائه شده با در نظر گرفتن پساب دكانت كاتاليست به عنوان مواد اوليه اصلي از نقاط برجسته اين اختراع است. انتخاب مسيرهاي جريان فرايندي مناسب از لحاظ بهينه سازي مصرف انرژي در فرايند و استفاده بهينه و مجدد از انرژي گرمايي جريان هواي داغ خروجي از روتاري كولر و مصرف مجدد در روتاري هيتر و نيز عدم نياز به تجهيزات پيشرفته و قابليت ساخت تمامي تجهيزات در داخل كشور، از اهداف طراحي فرايند در اين اختراع است. علاوه بر اين، عدم استفاده از مواد اوليه و پيش ماده هاي گران قيمت در فرايندهاي معمول توليد اين ماده، به شدت هزينه ها را كاهش خواهد داد.

اين اختراع به روش تصفيه فوتوكاتاليستي پساب هاي رنگي آزو با استفاده از دي اكسيد تيتانيوم بازيافتي از پساب كارخانجات توليد پلي اتيلن، اختصاص دارد. وجود مواد رنگزاي آزو در پساب هاي صنعتي از جمله منابع آلودگي محيط زيست بوده و مشكلي زيست محيطي است. بسياري از روش هاي تصفيه نيز به عللي مانند كارايي ضعيف، هزينه بالا، آلودگي ثانويه و فناوري پيچيده با محدوديت هايي مواجه هستند. امروزه استفاده از روش هاي اكسيداسيون پيشرفته در دنيا مورد توجه بوده كه نياز به فوتوكاتاليست هايي مانند نانو دي اكسيد تيتانيوم داشته كه به لحاظ قيمتي، هزينه بالايي داشته اما روشي با كارايي بالا مي باشد. از طرفي در پساب دكانت كاتاليست كارخانه هاي توليد پلي اتيلن سنگين، مقادير قابل توجهي هيدروكسيد تيتانيوم وجود دارد كه دفع زيست محيطي اين پساب نيز، منجر به مشكلات زيست محيطي مي شود. در اين اختراع، با مشخصه يابي دي اكسيد تيتانيوم قابل بازيافت از پساب صنايع پتروشيمي، توانايي فوتوكاتاليستي آن، شناسايي و متناسب با مشخصات ماده بازيافتي، روش استفاده، شرايط بهينه عملياتي جهت بكارگيري در تصفيه فوتوكاتاليستي و نيز مشخصات فرايند و تجهيزات مورد نياز جهت توسعه در مقياس صنعتي نيز ارائه شده است.

اختراع حاضر، ارائه‌ي روشي براي جايگزين‌كردن كمك‌كاتاليست‌هاي ارگانوهالوآلومينيومي با هالوكربن‌‌ها در فرآيند ساخت كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا با پايه‌هاي منيزيم‌آلكوكسيدي است. در فرآيند ساخت مذكور و هنگامي كه از نسبت‌هاي بسيار پايين گونه‌ي فلزي به پايه استفاده مي‌گردد، كاتاليست‌هاي مذكور بدون پيش‌فعال‌سازي با كمك‌كاتاليست‌هاي ارگانوهالوآلومينيومي فعال نمي‌شوند. در اين اختراع از روشي مبتني بر تزريق با تاخير (نسبت به كاتاليست) يك هالوكربن به راكتور پليمريزاسيون جهت فعال‌سازي كاتاليست، بدون استفاده از كمك‌كاتاليست‌هاي ‌ ارگانوهالوآلومينيومي استفاده گرديده است. پليمرهاي ساخته شده با اين روش، داراي پاسخ به هيدروژن بسيار بالاتر و توزيع جرم مولكولي باريك‌تري نسبت به ساير همتايان خود هستند.

يكي از محدوديتهاي كاتاليستهاي زيگلرناتا، گزينش پذيري نامناسب كومونومر در زنجيره و خواص فيزيكي-مكانيكي نامطلوب در اثر گزينش پذيري ضعيف اين كاتاليستهاست. اختراع حاضر، ارائه يك روش تزريق كومونومر به راكتور در فرايند (كوپليمريزاسيون) آلفااولفينها با استفاده از كاتاليستهاي زيگلرناتا با درصد عنصر مركزي پايين بوده است. با استفاده از اين روش، ميتوان ادعا نمود كه علاوه بر نوع، مقدار و نسبت تركيب كومنومرها، نحوه ي تزريق كومونومر،ترتيب و زمان مراحل تزريق مي تواند عوامل مهم و موثري در جهت تعيين رفتار كاتاليست و خواص پليمر نهايي باشد.

اين اختراع مربوط به توليد پودر پلي‌اتيلن سبك خطي در فرايند فاز گازي مي‌باشد. چسبيدن پودر به ديواره راكتورها و خطوط انتقال يكي از مشكلات اصلي اين فرايندهاست. ساييده شدن پودرها به ديواره فولادي خطوط حين حركت، با ايجاد اصطكاك و گرما، منجر به نرم شدن و ذوب پودرها و چسبيدن آنها به ديواره ها مي‌شود. ذرات پودر كروي‌تر، راحت‌تر منتقل شده و ذرات با شكل بي‌ريخت تمايل بيشتري به كشيده شدن روي ديواره خطوط و ايجاد اصطكاك و گرما دارند. با تشكيل لايه نازك از پلي‌اتيلن بر روي ديواره، به مرور ضخامت لايه تشكيل شده بيشتر شده و در نهايت منجر به توقف توليد مي‌شود. در اختراع حاضر سعي شده است با تنظيم بهينه دو عامل مهم ميزان مونومر واكنش‌دهنده در مرحله پيش‌پليمر كردن و دماي پليمريزاسيون در راكتورهاي فاز گازي، شرايط واكنش به گونه‌اي تنظيم شود تا شكل ظاهري پودر پلي‌اتيلن بصورت كروي محفوظ مانده و انتقال آن‌ها در خطوط براحتي انجام شده و از چسبيدن پودرها به ديواره خطوط و توقف توليد ممانعت شود.

اختراع حاضر، ارائه‌ي روشي براي افزايش بازده تبديل منيزيم‌آلكوكسيدها به منيزيم‌هاليد‌هاست. تبديل مذكور يكي از مهم‌ترين مراحل در فرآيند ساخت كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا است كه اكنون به‌طور گسترده براي (كو)پليمريزاسيون (آلفا)اولفين‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با بكارگيري روش مورد ادعا در اين اختراع، تبديل فوق‌الذكر تقريبا تكميل‌ مي‌گردد. روش ادعايي اختراع حاضر مبتني بر خردايش پايه، انجام دو مرحله‌ي عمليات حرارتي متوالي روي پايه‌ي خردايش شده و واكنش هالوژناسيون پايه‌ي مذكور با بكارگيري مخلوطي از هالوفلزهاي مورد استفاده در فرآيند ساخت كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا است. كاتاليست‌هاي ساخته‌شده با اين روش، داراي پاسخ به هيدروژن بالاتر، كومنومرپذيري بالاتر و فعاليت (كو)پليمريزاسيون بالاتري هستند و استفاده از آن‌ها در توليد پليمرها منجر به توليد پليمرهايي با خواص مكانيكي بهبود يافته و محصولات جانبي كمتر مي‌گردد.

اين اختراع، روش توليد پلي اتيلن با چگالي سنگين جهت كاربرد درب بطري نوشيدني هاي گاز دار را در بر مي گيرد. با توجه به مصرف قابل توجه محصولات پلي اتيلني در توليد درب بطري هاي نوشيدني هاي گاز دار و نيز محدود بودن گريدهاي تخصصي با خواص مناسب براي اين كاربرد، در اين اختراع، روش توليد اين محصول با استفاده از كاتاليست هاي زيگلرناتا به طور خاص براي فرايند اسفريلن متشكل از دو راكتور پيش بسپارش حلقوي و دو راكتورهاي بستر سيال فاز گازي سري ارائه شده است.

با وجود خواص مكانيكي و فرايندپذيري قابل قبول پلي اتيلن سنگين دو قله اي، كنترل يكنواخت سرعت بلورينگي اين پليمر در فرايند توليد محصولات با قطر و ضخامت بزرگ، با مشكلات متعددي روبرو است. در اين اختراع از پلي اتيلن فوق سنگين در تركيب درصد و جرم مولكولي هاي مختلف به عنوان يك افزودني هسته زا براي تسريع شدت بلورينگي و تقويت اثر خود-هسته زايي پلي اتيلن سنگين دو قله اي استفاده مي شود. عملكرد آميزه نهايي به اين صورت خواهد بود كه اگر آميزه در دمايي (Ts) كمتر از دماي مذاب تعادلي گرم شود، اجزاي بلورين ذوب نشده، در سردسازي بعدي، چگالي هسته گذاري را به شدت افزايش مي دهند. با افزايش سرعت بلورينگي و سرد سازي يكنواخت تر، تنش هاي باقيمانده در محصول كاهش مي يابد.

اين اختراع به يك آميزه پلي‌اتيلني با مقاومت بالا در برابر تخريب ناشي از وجود گندزداها و تركيبات كلردار محلول در آب اختصاص دارد. آميزه پلي‌اتيلني حاصل از اختراع حاضر مي‌تواند در ساخت قطعات در تماس با آب مانند شبكه‌هاي انتقال آب حاوي مواد گندزداي كلردار استفاده شود. آميزه‌هاي قبلي به علت كارايي ضعيف يا هزينه بالا با محدوديت‌هايي مواجه هستند. اختراع حاضر با به كارگيري تركيبي با صرفه و كارا از آنتي‌اكسيدان‌هاي فنولي و خنثي‌كننده‌هاي اسيد با پايه تركيبات فلزي، افزايش مقاومت آميزه پلي‌اتيلني به خصوص گريدهاي پلي‌اتيلني با دانسيته بالا و متوسط در برابر دي‌اكسيد كلر را به همراه دارد.