Процес виробництва поліпропілену

Поліпропіленова смола є однією з чотирьох термопластичних смол загального призначення (поліетилен, полівінілхлорид, поліпропілен, полістирол). Його отримують шляхом реакції полімеризації з пропіленом як сировиною та етиленом як сомономером.
Методи процесу, які використовуються для виробництва поліпропілену в світі, в основному поділяються на такі категорії відповідно до категорій: метод розчинника, метод розчину, метод рідкої фази в масі (включаючи рідкофазний газофазний комбінований тип) і метод в газофазі. Характеристики кожного процесу коротко представлені таким чином:
полімеризація розчинником
Метод розчинника (також відомий як шламовий метод або шламовий метод, метод шламу) є найпершим процесом виробництва поліпропілену. Однак через процеси знезолювання та відновлення розчинника цей процес є тривалим і складним, і з розвитком технології дослідження каталізаторів, починаючи з 1980-х років, метод розчинників мав тенденцію до стагнації та був поступово замінений рідкофазним масовим методом.
Особливості процесу: (1) Мономер пропілену розчиняють в інертному рідкому розчиннику (такому як гексан), а полімеризацію розчинника проводять під дією каталізатора. Полімер суспендують у розчиннику у вигляді твердих частинок і використовують реактор з перемішуванням котла; ( 2) Існують процеси знезолювання та відновлення розчинника. Процес тривалий і складний, з великими інвестиціями в обладнання та високим споживанням енергії. Проте виробництво легко контролювати, а якість продукції хороша; (3) Частинки поліпропілену відокремлюють відцентровою фільтрацією, а потім сушать кип’ятінням у потоці повітря та екструзійним гранулюванням.
полімеризація розчину
Характеристики процесу: (1) Використовувати висококиплячі лінійні вуглеводні як розчинники та працювати при температурі, вищій за температуру плавлення поліпропілену. Отримані полімери розчиняються в розчиннику і рівномірно розподіляються; (2) Високотемпературний метод очищення газу випаровує та видаляє розчинник. Розплавлений поліпропілен отримують, а потім екструдують і гранулюють для отримання пелетних продуктів; (3) Єдиним виробником є ​​американська компанія Kodak.
Рідкофазний об'ємний метод
Процес виробництва поліпропілену в рідкій і газовій фазах комбінованого типу, рідкофазний масовий метод є новим процесом, розробленим на середніх і пізніх стадіях виробництва поліпропілену. Цей процес виробництва був розроблений через сім років після початку промислового виробництва поліпропілену в 1957 році.
Для виробництва поліпропілену використовується рідкофазний масовий метод. Каталізатор безпосередньо диспергують у рідкій фазі пропілену без додавання будь-якого іншого розчинника до реакційної системи для проведення рідкофазної масової полімеризації пропілену. Полімер безперервно осідає з рідкого пропілену і суспендується в рідкому пропілені у вигляді дрібних частинок. Зі збільшенням часу реакції збільшується концентрація полімерних частинок у рідкому пропілені. Коли швидкість перетворення пропілену досягає певного рівня, неполімеризований мономер пропілену відновлюють шляхом швидкого випаровування для отримання порошкового поліпропіленового продукту. Це відносно простий і прогресивний промисловий спосіб виробництва поліпропілену. Рідкофазний масовий метод представляє нову технологію та новий рівень виробництва поліпропілену у світі 1980-х років.
Особливості процесу: (1) Розчинник не додається до системи, пропіленовий мономер піддається полімеризації рідкої фази в реакторі в рідкому стані, а етиленпропілен піддається кополімеризації в газовій фазі в реакторі з псевдозрідженим шаром; (2) Процес простий, менше обладнання, менше інвестицій, низьке енергоспоживання та виробничі витрати; (3) Для гомополімеризації використовується реактор з перемішуванням у чайнику (процес Hypol) або реактор з петлею (процес Spheripol), як випадкова кополімеризація, так і блок-кополімеризація здійснюються за типом перемішування в псевдозрідженому шарі.
Типовим представником рідкофазного масового методу є процес рідкофазного масового методу BASELL Spherizone. Spherizone — це технологія газофазної переробки з використанням каталізатора Циглера-Натта, яка виробляє полімери, які зберігають міцність і здатність до обробки, водночас залишаючись висококристалічними, жорсткими та більш однорідними. Він виробляє дуже однорідні мультимономерні смоли або бімодальні гомополімери в одному реакторі. Реакція циклу Spherizone має дві взаємопов'язані області. Різні зони відіграють роль газофазних і рідкофазних петлевих реакторів інших процесів. Ці дві області можуть виробляти смоли з різною відносною молекулярною масою або розподілом мономерного складу, розширюючи діапазон продуктивності поліпропілену.
Основним обладнанням цього процесу є реактор MZCR (система багатозонного циркуляційного реактора) R230. Реактор складається з стояка і опускної труби. У вертикальній трубі полімер видувається вгору реакційним газом для утворення псевдозрідженого середовища, і направляється у верхню частину нижньої труби та проходить через циклонний сепаратор. Порошок збирається у спускній трубі. Реакційний газ циркулює відцентровим компресором по зовнішньому трубопроводу, а реакційне тепло відводиться за допомогою циркуляційного охолоджувача на зовнішньому циркуляційному трубопроводі. Продукт реактора випускається через клапан, встановлений у нижній частині спускної труби. Після того, як виведений порошок дегазується під високим і низьким тиском, його безпосередньо пропарюють і сушать під час виробництва гомополімерів і випадкових співполімерів для отримання порошкових продуктів. При виготовленні протиударних виробів порошок після дегазації під високим тиском вивантажується в газофазний реактор з киплячим шаром. Реактор все ще використовує систему газофазного реактора Spheripol II. Реактор кополімеризації являє собою вертикальну циліндричну посудину зі сферичними головками у верхній і нижній частинах і киплячим шаром у нижній частині. Основним матеріалом є нержавіюча сталь, а внутрішня поверхня полірована.
Поточна максимальна виробнича потужність цього процесу на одній лінії досягла 450 000 тонн на рік. Вміст етилену в продуктах ударного сополімеру MZCR (багатозонний циркуляційний реактор) може досягати 22% (вміст каучуку більше 40%), а також можна виробляти терполімерні продукти, що містять етилен і 1-бутен.