Polipropilén gyártási folyamat

A polipropilén gyanta a négy általános célú hőre lágyuló gyanta egyike (polietilén, polivinil-klorid, polipropilén, polisztirol). Polimerizációs reakcióval állítják elő nyersanyagként propilénnel és komonomerként etilénnel.
A világon a polipropilén előállítására alkalmazott eljárási módszerek kategóriák szerint főként a következő kategóriákba sorolhatók: oldószeres módszer, oldatos módszer, folyadékfázisú ömlesztett módszer (beleértve a folyékony fázisú gázfázisú kombinált típust is) és gázfázisú ömlesztett módszer. Az alábbiakban röviden bemutatjuk az egyes folyamatok jellemzőit:
oldószeres polimerizáció
Az oldószeres módszer (más néven iszapos módszer vagy iszapos módszer, iszapos módszer) a legkorábbi polipropilén előállítási eljárás. Azonban a salaktalanítási és oldószervisszanyerési folyamatok miatt a folyamat hosszú és összetett, és a katalizátorkutatási technológia fejlődésével az 1980-as évektől az oldószeres módszer inkább stagnál, és fokozatosan felváltotta a folyadékfázisú ömlesztett módszer.
Az eljárás jellemzői: (1) A propilén monomert inert folyékony oldószerben (például hexánban) oldják, és az oldószeres polimerizációt katalizátor hatására hajtják végre. A polimert szilárd részecskék formájában szuszpendáljuk az oldószerben, és egy vízforraló típusú keverőreaktort alkalmazunk; (2) Léteznek tisztító és oldószervisszanyerési eljárások. A folyamat hosszú és bonyolult, nagy berendezés-befektetéssel és magas energiafogyasztással. A termelés azonban könnyen ellenőrizhető, és a termék minősége jó; (3) A polipropilén részecskéket centrifugális szűréssel elválasztják, majd levegőáramban forralással és extrudált granulálással szárítják.
oldatos polimerizáció
Az eljárás jellemzői: (1) Oldószerként magas forráspontú lineáris szénhidrogéneket használjon, és a polipropilén olvadáspontjánál magasabb hőmérsékleten működjön. A kapott polimerek mindegyike feloldódik az oldószerben és egyenletesen eloszlik; (2) A magas hőmérsékletű gázsztrippelési módszer elpárolog és eltávolítja az oldószert. Olvadt polipropilént nyernek, majd extrudálják és granulálják, így pellet termékeket állítanak elő; (3) Az egyetlen gyártó az amerikai Kodak Company.
Folyékony fázisú tömeges módszer
A folyadékfázisú és gázfázisú kombinált típusú, folyadékfázisú ömlesztett eljárású polipropiléngyártási eljárás a polipropiléngyártás középső és késői szakaszában kifejlesztett új eljárás. Ezt a gyártási eljárást hét évvel azután fejlesztették ki, hogy a polipropilén ipari gyártása 1957-ben megkezdődött.
A folyékony fázisú ömlesztett eljárást polipropilén előállítására használják. A katalizátort közvetlenül diszpergálják a folyékony fázisú propilénben anélkül, hogy a reakciórendszerhez bármilyen más oldószert adnának a propilén folyékony fázisú tömbpolimerizációjának végrehajtásához. A polimer folyamatosan kicsapódik a folyékony propilénből, és finom részecskék formájában szuszpendálódik a folyékony propilénben. A reakcióidő növekedésével a polimer részecskék koncentrációja a folyékony propilénben nő. Amikor a propilén konverziós aránya elér egy bizonyos szintet, a nem polimerizált propilén monomert gyors bepárlással kinyerjük, így por polipropilén terméket kapunk. Ez a polipropilén viszonylag egyszerű és fejlett ipari gyártási módszere. A folyadékfázisú ömlesztett módszer az 1980-as évek polipropiléngyártásának új technológiáját és új szintjét képviseli a világon.
Az eljárás jellemzői: (1) A rendszerhez nem adnak oldószert, a propilén monomer folyékony fázisú reaktorban folyékony fázisú ömlesztett polimerizáción megy keresztül, az etilén-propilén pedig gázfázisú kopolimerizáción megy keresztül fluidágyas reaktorban; (2) A folyamat egyszerű, kevesebb felszerelés, kevesebb beruházás, alacsony energiafogyasztás és gyártási költségek; (3) A homopolimerizáció üstben kevert reaktort (Hypol-eljárás) vagy hurokreaktort (Spheripol-eljárás) alkalmaz, a véletlenszerű kopolimerizáció és a blokk-kopolimerizáció egyaránt kevert típusú, fluidágyban történik.
A folyadékfázisú ömlesztett módszer tipikus képviselője a BASELL Spherizone folyadékfázisú ömlesztett eljárása. A Spherizone egy Ziegler-Natta katalizátort használó gázfázisú újrahasznosítási technológia, amely olyan polimereket állít elő, amelyek megőrzik szívósságát és feldolgozhatóságát, miközben erősen kristályosak, merevek és egyenletesebbek. Nagyon egységes multimonomer gyantákat vagy bimodális homopolimereket állít elő egyetlen reaktorban. A szferizon ciklus reakciójának két egymással összefüggő területe van. Más folyamatok gázfázisú és folyadékfázisú hurokreaktorainak szerepét különböző területek töltik be. Ez a két régió különböző relatív molekulatömegű vagy monomerösszetétel-eloszlású gyantákat állíthat elő, kibővítve a polipropilén teljesítménytartományát.
Ennek a folyamatnak a magberendezése az MZCR (multi-zone cirkulációs reaktorrendszer) R230 reaktorrendszer. A reaktor egy felszállóból és egy lefolyócsőből áll. A felszállócsőben a polimert a reakciógáz felfelé fújja, hogy fluidizációt hozzon létre, és a lefolyócső felső részébe kerül, és áthalad a ciklonleválasztón. A port a leszorítóban gyűjtik össze. A reakciógázt centrifugális kompresszor keringteti egy külső csővezetéken, a reakcióhőt pedig a külső keringtető csővezetéken lévő keringető hűtő segítségével távolítják el. A reaktorterméket a lefolyócső alsó részében elhelyezett szelepen keresztül vezetik ki. Miután a kibocsátott port nagy nyomáson és alacsony nyomáson gáztalanítják, közvetlenül gőzölik és szárítják, amikor homopolimereket és random kopolimereket állítanak elő portermékek előállítására. Ütésgátló termékek előállítása során a port a nagynyomású gáztalanítás után a gázfázisú fluidágyas reaktorba vezetik. A reaktor továbbra is a Spheripol II gázfázisú reaktorrendszert használja. A kopolimerizációs reaktor egy függőleges, hengeres edény, amelynek felső és alsó része gömbfejű, alsó része pedig gőzölgő ágy. A fő anyag rozsdamentes acél, a belső felület pedig polírozott.
Ennek az eljárásnak a jelenlegi maximális gyártási kapacitása egyetlen soron elérte a 450,000 tonnát/év. Az MZCR (multi-zone Circuit Reactor) ütőkopolimer termékek etiléntartalma elérheti a 22%-ot (a gumitartalom meghaladja a 40%-ot), és etilént és 1-butént tartalmazó terpolimer termékek is előállíthatók.