Productieproces van polypropyleen

Polypropyleenhars is een van de vier thermoplastische harsen voor algemeen gebruik (polyethyleen, polyvinylchloride, polypropyleen, polystyreen). Het wordt geproduceerd door middel van een polymerisatiereactie met propyleen als grondstof en ethyleen als comonomeer.
De procesmethoden die wereldwijd worden gebruikt voor de productie van polypropyleen vallen hoofdzakelijk in de volgende categorieën op basis van categorieën: oplosmiddelmethode, oplossingsmethode, vloeistoffase-bulkmethode (inclusief vloeistoffase-gasfase gecombineerd type) en gasfase-bulkmethode. De kenmerken van elk proces worden als volgt kort geïntroduceerd:
polymerisatie van oplosmiddelen
Oplosmiddelmethode (ook bekend als slurrymethode of moddermethode, slurrymethode) is het vroegste polypropyleenproductieproces. Als gevolg van de ontassings- en oplosmiddelterugwinningsprocessen is het proces echter lang en complex, en met de vooruitgang van de katalysatoronderzoekstechnologie heeft de oplosmiddelmethode sinds de jaren tachtig de neiging te stagneren en geleidelijk vervangen door de vloeistoffase-bulkmethode.
Proceskenmerken: (1) Propyleenmonomeer wordt opgelost in een inert vloeibaar oplosmiddel (zoals hexaan) en oplosmiddelpolymerisatie wordt uitgevoerd onder invloed van een katalysator. Het polymeer wordt in de vorm van vaste deeltjes in het oplosmiddel gesuspendeerd en er wordt een roerreactor van het keteltype gebruikt; (2) Er zijn processen voor ontassing en terugwinning van oplosmiddelen. Het proces is lang en ingewikkeld, met grote investeringen in apparatuur en een hoog energieverbruik. De productie is echter eenvoudig te controleren en de productkwaliteit is goed; (3) De polypropyleendeeltjes worden gescheiden door centrifugaalfiltratie en vervolgens gedroogd door koken in de luchtstroom en extrusiegranulatie.
oplossing polymerisatie
Proceskenmerken: (1) Gebruik lineaire koolwaterstoffen met een hoog kookpunt als oplosmiddel en werk bij een temperatuur hoger dan het smeltpunt van polypropyleen. De resulterende polymeren worden allemaal opgelost in het oplosmiddel en gelijkmatig verdeeld; (2) De gasstripmethode bij hoge temperatuur verdampt en verwijdert het oplosmiddel. Gesmolten polypropyleen wordt verkregen en vervolgens geëxtrudeerd en gegranuleerd om pelletproducten te verkrijgen; (3) De enige fabrikant is het Amerikaanse Kodak Company.
Bulkmethode in vloeibare fase
Het vloeistoffase- en gasfase gecombineerde type, vloeibare fase bulkmethode polypropyleenproductieproces is een nieuw proces ontwikkeld in de midden- en late stadia van de polypropyleenproductie. Dit productieproces werd ontwikkeld zeven jaar nadat polypropyleen in 1957 met de industriële productie begon.
De vloeistoffase-bulkmethode wordt gebruikt om polypropyleen te produceren. De katalysator wordt direct gedispergeerd in propeen in de vloeibare fase zonder toevoeging van enig ander oplosmiddel aan het reactiesysteem om de bulkpolymerisatie van propeen in de vloeibare fase uit te voeren. Het polymeer slaat continu uit het vloeibare propeen neer en wordt in de vorm van fijne deeltjes in het vloeibare propeen gesuspendeerd. Naarmate de reactietijd toeneemt, neemt de concentratie van polymeerdeeltjes in vloeibaar propeen toe. Wanneer de conversiesnelheid van propyleen een bepaald niveau bereikt, wordt het niet-gepolymeriseerde propyleenmonomeer teruggewonnen door snelle verdamping, waardoor een polypropyleenpoederproduct wordt verkregen. Dit is een relatief eenvoudige en geavanceerde industriële productiemethode van polypropyleen. De vloeistoffase-bulkmethode vertegenwoordigt de nieuwe technologie en het nieuwe niveau van polypropyleenproductie in de wereld in de jaren tachtig.
Proceskenmerken: (1) Er wordt geen oplosmiddel aan het systeem toegevoegd, propyleenmonomeer ondergaat bulkpolymerisatie in de vloeistoffase in een ketelreactor in vloeibare fase, en ethyleenpropyleen ondergaat copolymerisatie in de gasfase in een wervelbedreactor; (2) Het proces is eenvoudig: minder apparatuur, minder investeringen, laag energieverbruik en productiekosten; (3) Homopolymerisatie maakt gebruik van een ketelgeroerde reactor (Hypol-proces) of lusreactor (Spheripol-proces), willekeurige copolymerisatie en blokcopolymerisatie worden beide in het geroerde type uitgevoerd in een wervelbed.
Een typische vertegenwoordiger van de bulkmethode in de vloeibare fase is het Spherizone-bulkmethodeproces in de vloeibare fase van BASELL. Spherizone is een recyclingtechnologie in de gasfase die gebruikmaakt van een Ziegler-Natta-katalysator die polymeren produceert die hun taaiheid en verwerkbaarheid behouden, terwijl ze zeer kristallijn, stijf en uniformer zijn. Het produceert zeer uniforme multimonomeerharsen of bimodale homopolymeren in één enkele reactor. De Spherizone-cyclusreactie heeft twee onderling verbonden gebieden. Verschillende gebieden spelen de rol van gasfase- en vloeistoffase-lusreactoren van andere processen. Deze twee regio's kunnen harsen produceren met verschillende relatieve molecuulgewichten of verdelingen van de monomeersamenstelling, waardoor het prestatiebereik van polypropyleen wordt uitgebreid.
De kernuitrusting van dit proces is het MZCR-reactor R230-systeem (Multi-Zone Circulatie Reactor Systeem). De reactor bestaat uit een stijgbuis en een daalbuis. In de stijgbuis wordt het polymeer door het reactiegas naar boven geblazen om fluïdisatie te vormen, en naar het bovenste deel van de daalbuis gestuurd en door de cycloonscheider geleid. Het poeder wordt opgevangen in de valpijp. Het reactiegas wordt door een centrifugaalcompressor door een externe pijpleiding gecirculeerd en de reactiewarmte wordt verwijderd door middel van een circulatiekoeler op de externe circulatiepijpleiding. Het reactorproduct wordt afgevoerd via een klep die in het onderste deel van de valpijp is geïnstalleerd. Nadat het afgevoerde poeder onder hoge en lage druk is ontgast, wordt het direct gestoomd en gedroogd bij de productie van homopolymeren en willekeurige copolymeren om poederproducten te verkrijgen. Bij de productie van anti-impactproducten wordt het poeder na ontgassing onder hoge druk afgevoerd naar de gasfasewervelbedreactor. De reactor maakt nog steeds gebruik van het Spheripol II-gasfasereactorsysteem. De copolymerisatiereactor is een verticaal cilindrisch vat met bolvormige koppen aan de boven- en onderkant en een borrelend bed aan de onderkant. Het belangrijkste materiaal is roestvrij staal en het binnenoppervlak is gepolijst.
De huidige maximale productiecapaciteit van dit proces in één lijn heeft 450,000 ton/jaar bereikt. Het ethyleengehalte van MZCR-impactcopolymeerproducten (multizonecirculatiereactor) kan oplopen tot 22% (rubbergehalte is groter dan 40%), en terpolymeerproducten die ethyleen en 1-buteen bevatten, kunnen ook worden geproduceerd.