Proces proizvodnje polipropilena

Polipropilenska smola je jedna od četiri termoplastične smole opće namjene (polietilen, polivinil klorid, polipropilen, polistiren). Proizvodi se reakcijom polimerizacije s propilenom kao sirovinom i etilenom kao komonomerom.
Procesne metode koje se koriste za proizvodnju polipropilena u svijetu uglavnom spadaju u sljedeće kategorije prema kategorijama: metoda otapala, metoda otopine, rasuta metoda tekuće faze (uključujući kombinirani tip tekuće plinovite faze) i rasuta metoda plinske faze. Karakteristike svakog procesa su ukratko predstavljene kako slijedi:
polimerizacija otapala
Metoda otapala (također poznata kao metoda mulja ili metoda isplake, metoda mulja) je najraniji proces proizvodnje polipropilena. Međutim, zbog procesa odstranjivanja i oporabe otapala, proces je dug i složen, a s napretkom tehnologije istraživanja katalizatora, od 1980-ih, metoda otapala je imala tendenciju stagnacije i postupno je zamijenjena metodom tekuće faze u rasutom stanju.
Značajke procesa: (1) Propilen monomer se otapa u inertnom tekućem otapalu (kao što je heksan), a polimerizacija otapala se izvodi pod djelovanjem katalizatora. Polimer se suspendira u otapalu u obliku čvrstih čestica, a koristi se reaktor za miješanje tipa kotlića; ( 2) Postoje procesi odstranjivanja i oporabe otapala. Proces je dugotrajan i kompliciran, uz velika ulaganja u opremu i veliku potrošnju energije. Međutim, proizvodnju je lako kontrolirati, a kvaliteta proizvoda je dobra; (3) Čestice polipropilena odvajaju se centrifugalnom filtracijom, a zatim suše kuhanjem u struji zraka i granulacijom ekstruzijom.
polimerizacija otopine
Karakteristike procesa: (1) Koristite linearne ugljikovodike s visokim vrelištem kao otapala i radite na temperaturi višoj od tališta polipropilena. Rezultirajući polimeri su svi otopljeni u otapalu i ravnomjerno raspoređeni; (2) Metoda uklanjanja plina pri visokoj temperaturi isparava i uklanja otapalo. Dobiva se rastaljeni polipropilen, koji se zatim ekstrudira i granulira kako bi se dobili peletirani proizvodi; (3) Jedini proizvođač je američka tvrtka Kodak.
Masivna metoda tekuće faze
Kombinirani tip tekuće i plinovite faze, postupak proizvodnje polipropilena u masovnoj metodi tekuće faze je novi proces razvijen u srednjoj i kasnoj fazi proizvodnje polipropilena. Ovaj proizvodni proces razvijen je sedam godina nakon početka industrijske proizvodnje polipropilena 1957. godine.
Za proizvodnju polipropilena koristi se rasuta metoda tekuće faze. Katalizator se izravno raspršuje u tekućoj fazi propilena bez dodavanja bilo kojeg drugog otapala u reakcijski sustav kako bi se izvršila polimerizacija propilena u tekućoj fazi. Polimer se kontinuirano taloži iz tekućeg propilena i suspendira se u tekućem propilenu u obliku finih čestica. Kako se vrijeme reakcije povećava, koncentracija polimernih čestica u tekućem propilenu raste. Kada stopa pretvorbe propilena dosegne određenu razinu, nepolimerizirani propilenski monomer se obnavlja brzim isparavanjem kako bi se dobio praškasti polipropilenski proizvod. Ovo je relativno jednostavan i napredan način industrijske proizvodnje polipropilena. Metoda tekuće faze bulk predstavlja novu tehnologiju i novu razinu proizvodnje polipropilena u svijetu 1980-ih.
Značajke procesa: (1) u sustav se ne dodaje otapalo, propilenski monomer podliježe polimerizaciji u tekućoj fazi u reaktoru s kotlićem u stanju tekuće faze, a etilen propilen podvrgava se kopolimerizaciji u plinovitoj fazi u reaktoru s fluidiziranim slojem; (2) Proces je jednostavan, manje opreme, manje ulaganja, niska potrošnja energije i troškovi proizvodnje; (3) Homopolimerizacija usvaja reaktor s miješalicom (Hypol proces) ili reaktor s petljom (Spheripol proces), nasumična kopolimerizacija i blok kopolimerizacija se u miješanom tipu izvode u fluidiziranom sloju.
Tipičan predstavnik rasute metode tekuće faze je BASELL-ov proces Spherizone bulk metode tekuće faze. Spherizone je tehnologija recikliranja u plinovitoj fazi koja koristi Ziegler-Natta katalizator koji proizvodi polimere koji zadržavaju žilavost i mogućnost obrade dok su vrlo kristalni, kruti i ujednačeniji. Proizvodi vrlo ujednačene multimonomerne smole ili bimodalne homopolimere u jednom reaktoru. Reakcija Spherizone ciklusa ima dva međusobno povezana područja. Različita područja igraju ulogu reaktora petlje plinovite faze i tekuće faze drugih procesa. Ove dvije regije mogu proizvoditi smole s različitim relativnim molekulskim težinama ili distribucijama sastava monomera, proširujući raspon učinkovitosti polipropilena.
Osnovna oprema ovog procesa je MZCR (višezonski cirkulacijski reaktorski sustav) reaktorski sustav R230. Reaktor se sastoji od uzlaznog i silaznog voda. U uzlaznoj cijevi, polimer se upuhuje prema gore reakcijskim plinom kako bi se formirala fluidizacija, te se šalje u gornji dio silaznog voda i prolazi kroz ciklonski separator. Prah se skuplja u dovodu. Reakcijski plin cirkulira pomoću centrifugalnog kompresora kroz vanjski cjevovod, a reakcijska toplina se odvodi pomoću cirkulacijskog hladnjaka na vanjskom cirkulacijskom cjevovodu. Produkt reaktora ispušta se kroz ventil ugrađen u donjem dijelu silaznog cijevi. Nakon što se ispušteni prah otplini pod visokim i niskim tlakom, izravno se kuha na pari i suši pri proizvodnji homopolimera i nasumičnih kopolimera kako bi se dobili praškasti proizvodi. Prilikom proizvodnje proizvoda protiv udara, prah se nakon otplinjavanja pod visokim tlakom ispušta u plinski reaktor s fluidiziranim slojem. Reaktor još uvijek koristi plinski reaktorski sustav Spheripol II. Kopolimerizacijski reaktor je vertikalna cilindrična posuda sa sfernim glavama na gornjem i donjem dijelu i kipućim slojem na donjem dijelu. Glavni materijal je nehrđajući čelik, a unutarnja površina je polirana.
Trenutačni maksimalni proizvodni kapacitet ovog procesa u jednoj liniji dosegnuo je 450,000 tona godišnje. Sadržaj etilena u udarnim kopolimerima MZCR (višezonski cirkulacijski reaktor) može biti čak 22% (sadržaj gume je veći od 40%), a mogu se proizvesti i terpolimerni proizvodi koji sadrže etilen i 1-buten.