Proces produkcji polipropylenu

Żywica polipropylenowa jest jedną z czterech żywic termoplastycznych ogólnego przeznaczenia (polietylen, polichlorek winylu, polipropylen, polistyren). Jest wytwarzany w wyniku reakcji polimeryzacji z propylenem jako surowcem i etylenem jako komonomerem.
Metody procesowe stosowane do produkcji polipropylenu na świecie dzielą się głównie na następujące kategorie według kategorii: metoda rozpuszczalnikowa, metoda roztworowa, metoda masowa w fazie ciekłej (w tym kombinowana metoda w fazie ciekłej z fazą gazową) i metoda masowa w fazie gazowej. Charakterystyka każdego procesu jest krótko przedstawiona w następujący sposób:
polimeryzacja rozpuszczalnikowa
Metoda rozpuszczalnikowa (znana również jako metoda zawiesinowa lub metoda błotna, metoda zawiesinowa) to najwcześniejszy proces produkcji polipropylenu. Jednak ze względu na procesy odpopielania i odzyskiwania rozpuszczalników proces ten jest długi i złożony, a wraz z postępem technologii badań nad katalizatorami, od lat 80. XX wieku metoda rozpuszczalnikowa wykazuje tendencję do stagnacji i jest stopniowo zastępowana metodą masową w fazie ciekłej.
Cechy procesu: (1) Monomer propylenu rozpuszcza się w obojętnym ciekłym rozpuszczalniku (takim jak heksan) i prowadzi się polimeryzację rozpuszczalnika pod działaniem katalizatora. Polimer zawiesza się w rozpuszczalniku w postaci cząstek stałych i stosuje się reaktor mieszający typu kotłowego; (2) Istnieją procesy odpopielania i odzyskiwania rozpuszczalnika. Proces jest długi i skomplikowany, wymaga dużych inwestycji w sprzęt i dużego zużycia energii. Jednakże produkcja jest łatwa do kontrolowania, a jakość produktu jest dobra; (3) Cząstki polipropylenu oddziela się przez filtrację odśrodkową, a następnie suszy poprzez gotowanie w przepływie powietrza i granulację przez wytłaczanie.
polimeryzacja roztworowa
Charakterystyka procesu: (1) Jako rozpuszczalniki należy stosować węglowodory liniowe o wysokiej temperaturze wrzenia i pracować w temperaturze wyższej niż temperatura topnienia polipropylenu. Wszystkie powstałe polimery rozpuszcza się w rozpuszczalniku i równomiernie rozprowadza; (2) Metoda odpędzania gazu w wysokiej temperaturze polega na odparowaniu i usunięciu rozpuszczalnika. Otrzymuje się stopiony polipropylen, który następnie wytłacza się i granuluje w celu uzyskania produktów w postaci granulatu; (3) Jedynym producentem jest amerykańska firma Kodak.
Metoda masowa w fazie ciekłej
Proces produkcji polipropylenu metodą masową w fazie ciekłej i fazie gazowej, metodą masową w fazie ciekłej, jest nowym procesem opracowanym na środkowym i późnym etapie produkcji polipropylenu. Ten proces produkcyjny został opracowany siedem lat po rozpoczęciu produkcji przemysłowej polipropylenu w 1957 roku.
Do produkcji polipropylenu stosowana jest metoda masowa w fazie ciekłej. Katalizator jest bezpośrednio dyspergowany w propylenie w fazie ciekłej bez dodawania jakiegokolwiek innego rozpuszczalnika do układu reakcyjnego w celu przeprowadzenia polimeryzacji propylenu w masie w fazie ciekłej. Polimer w sposób ciągły wytrąca się z ciekłego propylenu i zawiesza się w ciekłym propylenie w postaci drobnych cząstek. Wraz ze wzrostem czasu reakcji wzrasta stężenie cząstek polimeru w ciekłym propylenie. Gdy stopień konwersji propylenu osiągnie pewien poziom, niespolimeryzowany monomer propylenu odzyskuje się poprzez odparowanie rzutowe, w wyniku czego otrzymuje się sproszkowany produkt polipropylenowy. Jest to stosunkowo prosta i zaawansowana metoda przemysłowej produkcji polipropylenu. Metoda masowa w fazie ciekłej reprezentuje nową technologię i nowy poziom produkcji polipropylenu na świecie w latach 80-tych.
Cechy procesu: (1) Do układu nie dodaje się rozpuszczalnika, monomer propylenu ulega polimeryzacji w masie w fazie ciekłej w reaktorze kotłowym w stanie fazy ciekłej, a etylen-propylen podlega kopolimeryzacji w fazie gazowej w reaktorze ze złożem fluidalnym; (2) Proces jest prosty. Mniej sprzętu, mniej inwestycji, niskie zużycie energii i koszty produkcji; (3) W homopolimeryzacji stosuje się reaktor z mieszaniem w kotle (proces Hypol) lub reaktor pętlowy (proces Spheripol), kopolimeryzacja bezładna i kopolimeryzacja blokowa są typu mieszanego przeprowadzanego w złożu fluidalnym.
Typowym przedstawicielem metody masowej w fazie ciekłej jest proces masowy w fazie ciekłej Spherizone firmy BASELL. Spherizone to technologia recyklingu w fazie gazowej wykorzystująca katalizator Zieglera-Natty, w wyniku której powstają polimery, które zachowują wytrzymałość i przetwarzalność, a jednocześnie są wysoce krystaliczne, sztywne i bardziej jednolite. Produkuje wysoce jednorodne żywice multimonomerowe lub homopolimery bimodalne w jednym reaktorze. Reakcja cyklu Spherizone ma dwa połączone ze sobą obszary. Różne obszary pełnią rolę reaktorów pętlowych w fazie gazowej i fazie ciekłej w innych procesach. Te dwa regiony mogą wytwarzać żywice o różnych względnych masach cząsteczkowych lub rozkładach składu monomerów, poszerzając zakres wydajności polipropylenu.
Podstawowym wyposażeniem tego procesu jest reaktor MZCR (wielostrefowy system reaktorów cyrkulacyjnych) z systemem R230. Reaktor składa się z przewodu wznośnego i opadającego. W rurze pionowej polimer jest wydmuchiwany w górę przez gaz reakcyjny w celu upłynnienia, jest przesyłany do górnej części rury opadowej i przechodzi przez separator cyklonowy. Proszek zbiera się w zboczu opadowym. Gaz reakcyjny cyrkuluje za pomocą sprężarki odśrodkowej zewnętrznym rurociągiem, a ciepło reakcji jest usuwane za pomocą chłodnicy obiegowej umieszczonej na zewnętrznym rurociągu cyrkulacyjnym. Produkt reaktora odprowadzany jest przez zawór zainstalowany w dolnej części rury opadowej. Po odgazowaniu wyładowanego proszku pod wysokim i niskim ciśnieniem jest on bezpośrednio parowany i suszony podczas wytwarzania homopolimerów i kopolimerów statystycznych w celu otrzymania produktów w postaci proszku. Przy wytwarzaniu produktów przeciwuderzeniowych proszek po odgazowaniu pod wysokim ciśnieniem jest odprowadzany do reaktora ze złożem fluidalnym w fazie gazowej. W reaktorze nadal zastosowano system reaktora w fazie gazowej Spheripol II. Reaktor kopolimeryzacji jest pionowym, cylindrycznym naczyniem z kulistymi głowicami w górnej i dolnej części oraz złożem wrzącym w dolnej części. Głównym materiałem jest stal nierdzewna, a powierzchnia wewnętrzna jest polerowana.
Obecna maksymalna zdolność produkcyjna tego procesu na jednej linii sięga 450,000 ton/rok. Zawartość etylenu w produktach kopolimeru udarowego MZCR (wielostrefowy reaktor cyrkulacyjny) może sięgać nawet 22% (zawartość gumy jest większa niż 40%). Można również wytwarzać produkty terpolimerowe zawierające etylen i 1-buten.