Polipropilēna ražošanas process

Polipropilēna sveķi ir viens no četriem vispārēja pielietojuma termoplastiskajiem sveķiem (polietilēns, polivinilhlorīds, polipropilēns, polistirols). To iegūst polimerizācijas reakcijā ar propilēnu kā izejvielu un etilēnu kā komonomēru.
Pasaulē polipropilēna ražošanai izmantotās procesa metodes galvenokārt iedala šādās kategorijās atbilstoši kategorijām: šķīdinātāja metode, šķīduma metode, šķidrās fāzes lielapjoma metode (ieskaitot šķidrās fāzes gāzes fāzes kombinēto veidu) un gāzes fāzes lielapjoma metode. Katra procesa iezīmes ir īsi aprakstītas šādi:
šķīdinātāja polimerizācija
Šķīdinātāja metode (pazīstama arī kā vircas metode vai dubļu metode, vircas metode) ir agrākais polipropilēna ražošanas process. Tomēr atslāņošanās un šķīdinātāja reģenerācijas procesu dēļ process ir ilgs un sarežģīts, un, attīstoties katalizatora izpētes tehnoloģijai, kopš 1980. gadiem šķīdinātāja metodei ir tendence stagnēt, un to pakāpeniski aizstāj ar šķidrās fāzes lielapjoma metodi.
Procesa iezīmes: (1) Propilēna monomēru izšķīdina inertā šķidrā šķīdinātājā (piemēram, heksānā), un šķīdinātāja polimerizāciju veic katalizatora iedarbībā. Polimērs tiek suspendēts šķīdinātājā cietu daļiņu veidā, un tiek izmantots tējkannas tipa maisīšanas reaktors; (2) Ir atdalīšanas un šķīdinātāja reģenerācijas procesi. Process ir ilgs un sarežģīts, ar lieliem ieguldījumiem iekārtās un lielu enerģijas patēriņu. Tomēr ražošanu ir viegli kontrolēt, un produkta kvalitāte ir laba; (3) Polipropilēna daļiņas atdala ar centrbēdzes filtrēšanu un pēc tam žāvē ar gaisa plūsmas vārīšanu un ekstrūzijas granulēšanu.
šķīduma polimerizācija
Procesa raksturojums: (1) Kā šķīdinātājus izmantojiet lineāros ogļūdeņražus ar augstu viršanas temperatūru un izmantojiet temperatūrā, kas ir augstāka par polipropilēna kušanas temperatūru. Visi iegūtie polimēri tiek izšķīdināti šķīdinātājā un vienmērīgi sadalīti; (2) Augstas temperatūras gāzes atdalīšanas metode iztvaiko un noņem šķīdinātāju. Tiek iegūts izkausēts polipropilēns, pēc tam ekstrudēts un granulēts, lai iegūtu granulu produktus; (3) Vienīgais ražotājs ir American Kodak Company.
Šķidrās fāzes lielapjoma metode
Šķidrās fāzes un gāzes fāzes kombinētā tipa, šķidrās fāzes lielapjoma metodes polipropilēna ražošanas process ir jauns process, kas izstrādāts polipropilēna ražošanas vidējā un vēlīnā stadijā. Šis ražošanas process tika izstrādāts septiņus gadus pēc polipropilēna rūpnieciskās ražošanas uzsākšanas 1957. gadā.
Polipropilēna ražošanai izmanto šķidrās fāzes beztaras metodi. Katalizators tiek tieši izkliedēts šķidrās fāzes propilēnā, nepievienojot reakcijas sistēmai citu šķīdinātāju, lai veiktu propilēna šķidrās fāzes lielapjoma polimerizāciju. Polimērs nepārtraukti izgulsnējas no šķidrā propilēna un tiek suspendēts šķidrajā propilēnā smalku daļiņu veidā. Palielinoties reakcijas laikam, palielinās polimēru daļiņu koncentrācija šķidrajā propilēnā. Kad propilēna konversijas ātrums sasniedz noteiktu līmeni, nepolimerizētais propilēna monomērs tiek reģenerēts ar zibens iztvaicēšanu, lai iegūtu pulverveida polipropilēna produktu. Šī ir salīdzinoši vienkārša un progresīva polipropilēna rūpnieciskās ražošanas metode. Šķidrās fāzes lielapjoma metode atspoguļo jauno tehnoloģiju un jaunu polipropilēna ražošanas līmeni pasaulē pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados.
Procesa iezīmes: (1) Sistēmai netiek pievienots šķīdinātājs, propilēna monomērs tiek pakļauts šķidrās fāzes lielapjoma polimerizācijai tējkannas reaktorā šķidrās fāzes stāvoklī, un etilēna propilēns tiek pakļauts gāzes fāzes kopolimerizācijai verdošā slāņa reaktorā; (2) Process ir vienkāršs, mazāk aprīkojuma, mazāk investīciju, zems enerģijas patēriņš un ražošanas izmaksas; (3) Homopolimerizācija izmanto tējkannas maisīšanas reaktoru (Hypol process) vai cilpas reaktoru (Spheripol process), nejauša kopolimerizācija un bloku kopolimerizācija tiek veikta maisītā veidā verdošā gultnē.
Tipisks šķidrās fāzes lielapjoma metodes pārstāvis ir BASELL Spherizone šķidrās fāzes lielapjoma metodes process. Spherizone ir gāzes fāzes pārstrādes tehnoloģija, kurā tiek izmantots Ziegler-Natta katalizators, kas ražo polimērus, kas saglabā izturību un apstrādājamību, vienlaikus ir ļoti kristāliski, stingrāki un viendabīgāki. Tas ražo ļoti viendabīgus multimonomēru sveķus vai bimodālos homopolimērus vienā reaktorā. Sferizona cikla reakcijai ir divas savstarpēji saistītas zonas. Citu procesu gāzes fāzes un šķidrās fāzes cilpas reaktoru lomu spēlē dažādas zonas. Šie divi reģioni var ražot sveķus ar atšķirīgu relatīvo molekulmasu vai monomēru sastāva sadalījumu, paplašinot polipropilēna veiktspējas diapazonu.
Šī procesa galvenā iekārta ir MZCR (vairāku zonu cirkulācijas reaktoru sistēma) reaktora R230 sistēma. Reaktors sastāv no stāvvada un noplūdes. Stāvvadā polimērs tiek uzpūsts uz augšu ar reakcijas gāzi, veidojot fluidizāciju, un tiek nosūtīts uz lejupejošās caurules augšējo daļu un iziet cauri ciklona separatoram. Pulveris tiek savākts noplūdes caurulē. Reakcijas gāzi cirkulē centrbēdzes kompresors pa ārējo cauruļvadu, un reakcijas siltums tiek noņemts, izmantojot cirkulācijas sūkņa dzesētāju uz ārējā cirkulācijas cauruļvada. Reaktora produkts tiek izvadīts caur vārstu, kas uzstādīts lejupejošās caurules apakšējā daļā. Pēc tam, kad izvadītais pulveris ir degazēts augstā un zemā spiedienā, to tieši tvaicē un žāvē, ražojot homopolimērus un izlases veida kopolimērus, lai iegūtu pulvera produktus. Ražojot prettriecienu produktus, pulveris pēc augstspiediena degazēšanas tiek novadīts gāzes fāzes verdošā slāņa reaktorā. Reaktorā joprojām tiek izmantota Spheripol II gāzes fāzes reaktora sistēma. Kopolimerizācijas reaktors ir vertikāls cilindrisks trauks ar sfēriskām galvām augšējā un apakšējā daļā un izplūstošu slāni apakšējā daļā. Galvenais materiāls ir nerūsējošais tērauds, un iekšējā virsma ir pulēta.
Pašreizējā šī procesa maksimālā ražošanas jauda vienā līnijā ir sasniegusi 450,000 tonnas gadā. MZCR (daudzzonu cirkulācijas reaktors) triecienkopolimēru izstrādājumos etilēna saturs var sasniegt 22% (gumijas saturs ir lielāks par 40%), un var ražot arī terpolimēru produktus, kas satur etilēnu un 1-butēnu.