Produksjonsprosess for polypropylen

Polypropylenharpiks er en av de fire generelle termoplastiske harpiksene (polyetylen, polyvinylklorid, polypropylen, polystyren). Det produseres gjennom polymerisasjonsreaksjon med propylen som råmateriale og etylen som komonomer.
Prosessmetodene som brukes til å produsere polypropylen i verden faller hovedsakelig inn i følgende kategorier i henhold til kategorier: løsningsmiddelmetode, løsningsmetode, væskefase bulkmetode (inkludert væskefase gassfase kombinert type) og gassfase bulkmetode. Egenskapene til hver prosess er kort introdusert som følger:
løsningsmiddelpolymerisasjon
Løsemiddelmetoden (også kjent som slurrymetoden eller mudmetoden, slurrymetoden) er den tidligste produksjonsprosessen for polypropylen. Men på grunn av deashing og løsningsmiddelgjenvinningsprosessene er prosessen lang og kompleks, og med fremskritt innen katalysatorforskningsteknologi, har løsningsmiddelmetoden siden 1980-tallet hatt en tendens til å stagnere og har gradvis blitt erstattet av væskefase-bulkmetoden.
Prosessegenskaper: (1) Propylenmonomer oppløses i et inert flytende løsningsmiddel (som heksan), og løsningsmiddelpolymerisering utføres under påvirkning av en katalysator. Polymeren suspenderes i løsningsmidlet i form av faste partikler, og en omrøringsreaktor av vannkoker brukes; (2) Det er prosesser for avasking og gjenvinning av løsemidler. Prosessen er lang og komplisert, med store utstyrsinvesteringer og høyt energiforbruk. Imidlertid er produksjonen enkel å kontrollere og produktkvaliteten er god; (3) Polypropylenpartiklene separeres ved sentrifugalfiltrering og tørkes deretter ved luftstrømkoking og ekstruderingsgranulering.
løsningspolymerisasjon
Prosessegenskaper: (1) Bruk lineære hydrokarboner med høyt kokepunkt som løsningsmidler og arbeid ved en temperatur høyere enn smeltepunktet til polypropylen. De resulterende polymerene er alle oppløst i løsningsmidlet og jevnt fordelt; (2) Høytemperaturgassstrippingsmetoden fordamper og fjerner løsningsmidlet. Smeltet polypropylen oppnås, og deretter ekstruderes og granuleres for å oppnå pelletprodukter; (3) Den eneste produsenten er American Kodak Company.
Flytende fase bulk metode
Den flytende fase og gassfase kombinert type, flytende fase bulk metode polypropylen produksjonsprosess er en ny prosess utviklet i midten og sene stadier av polypropylen produksjon. Denne produksjonsprosessen ble utviklet syv år etter at polypropylen begynte industriell produksjon i 1957.
Væskefase-bulkmetoden brukes til å produsere polypropylen. Katalysatoren dispergeres direkte i væskefase-propylenet uten å tilsette noe annet løsningsmiddel til reaksjonssystemet for å utføre væskefase-bulkpolymerisasjonen av propylen. Polymeren utfelles kontinuerlig fra det flytende propylenet og suspenderes i det flytende propylenet i form av fine partikler. Når reaksjonstiden øker, øker konsentrasjonen av polymerpartikler i flytende propylen. Når propylenomdannelseshastigheten når et visst nivå, gjenvinnes den upolymeriserte propylenmonomeren gjennom hurtigfordampning for å oppnå et pulverpolypropylenprodukt. Dette er en relativt enkel og avansert industriell produksjonsmetode av polypropylen. Væskefase-bulkmetoden representerer den nye teknologien og det nye nivået for polypropylenproduksjon i verden på 1980-tallet.
Prosessegenskaper: (1) Ingen løsningsmiddel tilsettes til systemet, propylenmonomer gjennomgår flytende fase bulkpolymerisasjon i en kjelereaktor i en væskefasetilstand, og etylenpropylen gjennomgår gassfasekopolymerisering i en fluidisert sjiktreaktor; (2) Prosessen er enkel, mindre utstyr, mindre investeringer, lavt strømforbruk og produksjonskostnader; (3) Homopolymerisasjon bruker kjele omrørt reaktor (Hypol-prosess) eller loop-reaktor (Spheripol-prosess), tilfeldig kopolymerisasjon og blokkkopolymerisering er begge i omrørt type utført i et fluidisert sjikt.
En typisk representant for væskefase bulkmetoden er BASELLs Spherizone væskefase bulkmetodeprosess. Spherizone er en gassfase-resirkuleringsteknologi som bruker en Ziegler-Natta-katalysator som produserer polymerer som opprettholder seighet og bearbeidbarhet samtidig som de er svært krystallinske, stive og mer jevne. Den produserer svært jevne multimonomerharpikser eller bimodale homopolymerer i en enkelt reaktor. Spherizone-syklusreaksjonen har to sammenkoblede områder. Ulike områder spiller rollen som gassfase- og væskefasesløyfereaktorer i andre prosesser. Disse to regionene kan produsere harpikser med forskjellige relative molekylvekter eller monomersammensetningsfordelinger, og utvide ytelsesområdet til polypropylen.
Kjerneutstyret i denne prosessen er MZCR (multi-zone circulation reactor system) reaktor R230-systemet. Reaktoren består av et stigerør og et fallrør. I stigerøret blåses polymeren oppover av reaksjonsgassen for å danne fluidisering, og sendes til den øvre delen av fallrøret og passerer gjennom syklonseparatoren. Pulveret samles i fallrøret. Reaksjonsgassen sirkuleres av en sentrifugalkompressor gjennom en ekstern rørledning, og reaksjonsvarmen fjernes ved hjelp av en sirkulatorkjøler på den eksterne sirkulasjonsrørledningen. Reaktorproduktet slippes ut gjennom en ventil installert i nedre del av fallrøret. Etter at det uttømte pulveret er avgasset under høyt trykk og lavt trykk, blir det direkte dampet og tørket når det produseres homopolymerer og tilfeldige kopolymerer for å oppnå pulverprodukter. Ved produksjon av støtdempende produkter blir pulveret etter høytrykksavgassing sluppet ut i gassfase-reaktoren med fluidisert sjikt. Reaktoren bruker fortsatt Spheripol II gassfasereaktorsystemet. Kopolymerisasjonsreaktoren er et vertikalt sylindrisk kar med sfæriske hoder på øvre og nedre del og et ebulerende lag på den nedre delen. Hovedmaterialet er rustfritt stål og den indre overflaten er polert.
Den nåværende maksimale produksjonskapasiteten for denne prosessen i en enkelt linje har nådd 450,000 tonn/år. Etyleninnholdet i MZCR (multi-zone circulation reactor) slagkopolymerprodukter kan være så høyt som 22 % (gummiinnholdet er større enn 40 %), og terpolymerprodukter som inneholder etylen og 1-buten kan også produseres.