Procesul de producție a polipropilenei

Rășina de polipropilenă este una dintre cele patru rășini termoplastice de uz general (polietilenă, clorură de polivinil, polipropilenă, polistiren). Este produs prin reacția de polimerizare cu propilena ca materie primă și etilena ca comonomer.
Metodele de proces utilizate pentru producerea polipropilenei în lume se încadrează în principal în următoarele categorii în funcție de categorii: metoda solventului, metoda soluției, metoda vrac în fază lichidă (inclusiv tipul combinat în fază gazoasă în fază lichidă) și metoda vrac fază gazoasă. Caracteristicile fiecărui proces sunt prezentate pe scurt după cum urmează:
polimerizarea cu solvent
Metoda solventului (cunoscută și sub denumirea de metoda nămolului sau metoda nămolului, metoda nămolului) este cel mai timpuriu proces de producție de polipropilenă. Cu toate acestea, din cauza proceselor de deashing și de recuperare a solvenților, procesul este lung și complex, iar odată cu progresul tehnologiei de cercetare a catalizatorului, Din anii 1980, metoda solventului a avut tendința să stagneze și a fost înlocuită treptat de metoda în vrac în fază lichidă.
Caracteristicile procesului: (1) Monomerul de propilenă este dizolvat într-un solvent lichid inert (cum ar fi hexan), iar polimerizarea solventului se realizează sub acțiunea unui catalizator. Polimerul este suspendat în solvent sub formă de particule solide și se folosește un reactor de agitare de tip ibric; (2) Există procese de deashing și de recuperare a solvenților. Procesul este lung și complicat, cu investiții mari în echipamente și consum mare de energie. Cu toate acestea, producția este ușor de controlat și calitatea produsului este bună; (3) Particulele de polipropilenă sunt separate prin filtrare centrifugă și apoi uscate prin fierbere cu flux de aer și granulare prin extrudare.
polimerizare în soluție
Caracteristicile procesului: (1) Utilizați hidrocarburi liniare cu punct de fierbere ridicat ca solvenți și funcționează la o temperatură mai mare decât punctul de topire al polipropilenei. Polimerii rezultați sunt toți dizolvați în solvent și distribuiti uniform; (2) Metoda de stripare a gazelor la temperatură înaltă se evaporă și elimină solventul. Se obține polipropilenă topită, apoi se extruda și se granulează pentru a obține produse peletizate; (3) Singurul producător este compania americană Kodak.
Metoda în vrac în fază lichidă
Procesul de producere a polipropilenei în fază lichidă și fază gazoasă combinată, metoda vrac în fază lichidă este un proces nou dezvoltat în etapele mijlocii și târzii ale producției de polipropilenă. Acest proces de producție a fost dezvoltat la șapte ani după ce polipropilena a început producția industrială în 1957.
Metoda în vrac în fază lichidă este utilizată pentru a produce polipropilenă. Catalizatorul este dispersat direct în propilena în fază lichidă fără a adăuga niciun alt solvent la sistemul de reacție pentru a realiza polimerizarea în vrac în fază lichidă a propilenei. Polimerul precipită continuu din propilena lichidă și este suspendat în propilena lichidă sub formă de particule fine. Pe măsură ce timpul de reacție crește, crește concentrația particulelor de polimer în propilenă lichidă. Când rata de conversie a propilenei atinge un anumit nivel, monomerul de propilenă nepolimerizat este recuperat prin evaporare rapidă pentru a obține un produs de polipropilenă pulbere. Aceasta este o metodă de producție industrială relativ simplă și avansată a polipropilenei. Metoda în vrac în fază lichidă reprezintă noua tehnologie și noul nivel de producție de polipropilenă în lume în anii 1980.
Caracteristicile procesului: (1) Nu se adaugă nici un solvent în sistem, monomerul de propilenă suferă o polimerizare în vrac în fază lichidă într-un reactor cu ibric în stare lichidă, iar etilena propilenă este supusă copolimerizării în fază gazoasă într-un reactor cu pat fluidizat; (2) Procesul este simplu, mai puține echipamente, mai puține investiții, consum redus de energie și costuri de producție; (3) Omopolimerizarea adoptă reactor cu agitare cu ibric (procesul Hypol) sau reactor cu buclă (procesul Spheripol), copolimerizarea aleatorie și copolimerizarea în bloc sunt ambele de tip agitat realizate într-un pat fluidizat.
Un reprezentant tipic al metodei în vrac în fază lichidă este procesul Spherizone în vrac în fază lichidă de la BASELL. Spherizone este o tehnologie de reciclare în fază gazoasă care utilizează un catalizator Ziegler-Natta care produce polimeri care mențin duritatea și procesabilitatea, în timp ce sunt foarte cristalini, rigidi și mai uniformi. Produce rășini multimonomerice foarte uniforme sau homopolimeri bimodali într-un singur reactor. Reacția ciclului Spherizone are două zone interconectate. Diferite zone joacă rolul reactoarelor cu buclă în fază gazoasă și fază lichidă ale altor procese. Aceste două regiuni pot produce rășini cu greutăți moleculare relative diferite sau distribuții ale compoziției monomerului, extinzând domeniul de performanță al polipropilenei.
Echipamentul de bază al acestui proces este sistemul de reactor R230 MZCR (multi-zone circulation reactor system). Reactorul este alcătuit dintr-o ascensoare și o coborâre. În canalul de ridicare, polimerul este suflat în sus de gazul de reacție pentru a forma fluidizare și este trimis în partea superioară a canalului de coborâre și trece prin separatorul ciclon. Pulberea este colectată în colier. Gazul de reacție este circulat de un compresor centrifugal printr-o conductă externă, iar căldura de reacție este îndepărtată cu ajutorul unui răcitor cu circulație pe conducta de circulație externă. Produsul reactorului este evacuat printr-o supapă instalată în partea inferioară a colierului. După ce pulberea descărcată este degazată la presiune înaltă și presiune joasă, este aburată direct și uscată atunci când se produc homopolimeri și copolimeri aleatori pentru a obține produse sub formă de pulbere. Când se produc produse anti-impact, pulberea după degazarea la presiune înaltă este descărcată în reactorul cu pat fluidizat în fază gazoasă. Reactorul folosește în continuare sistemul de reactor în fază gazoasă Spheripol II. Reactorul de copolimerizare este un vas cilindric vertical cu capete sferice pe părțile superioare și inferioare și un pat ebulos pe partea inferioară. Materialul principal este oțel inoxidabil, iar suprafața interioară este lustruită.
Capacitatea maximă actuală de producție a acestui proces într-o singură linie a ajuns la 450,000 tone/an. Conținutul de etilenă al produselor de copolimer de impact MZCR (reactor de circulație cu mai multe zone) poate fi de până la 22% (conținutul de cauciuc este mai mare de 40%) și se pot produce și produse terpolimerice care conțin etilenă și 1-butenă.