Polypropylen produktionsproces

Polypropylenharpiks er en af ​​de fire termoplastiske harpikser til generelle formål (polyethylen, polyvinylchlorid, polypropylen, polystyren). Det fremstilles ved polymerisationsreaktion med propylen som råmateriale og ethylen som comonomer.
De procesmetoder, der bruges til at fremstille polypropylen i verden, falder hovedsageligt ind i følgende kategorier i henhold til kategorier: opløsningsmiddelmetode, opløsningsmetode, flydende fase bulk-metode (herunder flydende fase gasfase kombineret type) og gasfase bulk-metode. Karakteristikaene for hver proces introduceres kort som følger:
opløsningsmiddelpolymerisation
Opløsningsmiddelmetode (også kendt som gyllemetode eller muddermetode, gyllemetode) er den tidligste polypropylenproduktionsproces. Men på grund af deashing- og opløsningsmiddelgenvindingsprocesserne er processen lang og kompleks, og med fremskridt inden for katalysatorforskningsteknologi har opløsningsmiddelmetoden siden 1980'erne haft en tendens til at stagnere og er gradvist blevet erstattet af væskefase-bulkmetoden.
Procesegenskaber: (1) Propylenmonomer opløses i et inert flydende opløsningsmiddel (såsom hexan), og opløsningsmiddelpolymerisation udføres under påvirkning af en katalysator. Polymeren suspenderes i opløsningsmidlet i form af faste partikler, og der anvendes en omrøringsreaktor af kedeltypen; (2) Der er processer for afskalning og genvinding af opløsningsmidler. Processen er lang og kompliceret med store udstyrsinvesteringer og højt energiforbrug. Produktionen er dog nem at kontrollere, og produktkvaliteten er god; (3) Polypropylenpartiklerne adskilles ved centrifugalfiltrering og tørres derefter ved luftstrømskogning og ekstruderingsgranulering.
opløsningspolymerisation
Procesegenskaber: (1) Brug lineære kulbrinter med højt kogepunkt som opløsningsmidler og arbejd ved en temperatur, der er højere end smeltepunktet for polypropylen. De resulterende polymerer opløses alle i opløsningsmidlet og fordeles ensartet; (2) Højtemperaturgasstripningsmetoden fordamper og fjerner opløsningsmidlet. Smeltet polypropylen opnås og derefter ekstruderet og granuleret for at opnå pelletprodukter; (3) Den eneste producent er American Kodak Company.
Væskefase bulk metode
Den flydende fase og gasfase kombinerede type, flydende fase bulk metode polypropylen produktionsproces er en ny proces udviklet i de midterste og sene stadier af polypropylen produktion. Denne produktionsproces blev udviklet syv år efter, at polypropylen begyndte industriel produktion i 1957.
Væskefase-bulkmetoden bruges til at fremstille polypropylen. Katalysatoren dispergeres direkte i væskefase-propylenet uden at tilsætte noget andet opløsningsmiddel til reaktionssystemet for at udføre væskefase-bulkpolymerisationen af ​​propylen. Polymeren udfældes kontinuerligt fra den flydende propylen og suspenderes i den flydende propylen i form af fine partikler. Efterhånden som reaktionstiden øges, stiger koncentrationen af ​​polymerpartikler i flydende propylen. Når propylenomdannelseshastigheden når et vist niveau, genvindes den upolymeriserede propylenmonomer gennem flashfordampning for at opnå et pulverpolypropylenprodukt. Dette er en forholdsvis enkel og avanceret industriel fremstillingsmetode af polypropylen. Væskefase-bulkmetoden repræsenterer den nye teknologi og det nye niveau af polypropylenproduktion i verden i 1980'erne.
Procesegenskaber: (1) Intet opløsningsmiddel tilsættes til systemet, propylenmonomer gennemgår væskefase-bulkpolymerisation i en kedelreaktor i væskefasetilstand, og ethylenpropylen gennemgår gasfase-copolymerisation i en fluid bed-reaktor; (2) Processen er enkel, mindre udstyr, mindre investering, lavt strømforbrug og produktionsomkostninger; (3) Homopolymerisation anvender kedel-omrørt reaktor (Hypol-proces) eller loop-reaktor (Spheripol-proces), tilfældig copolymerisation og blokcopolymerisation er begge i omrørt type udført i et fluidiseret leje.
En typisk repræsentant for væskefase-bulkmetoden er BASELLs Spherizone væskefase-bulkmetodeproces. Spherizone er en gasfase-genbrugsteknologi, der anvender en Ziegler-Natta-katalysator, der producerer polymerer, der bevarer sejhed og forarbejdelighed, samtidig med at de er meget krystallinske, stive og mere ensartede. Det producerer meget ensartede multimonomerharpikser eller bimodale homopolymerer i en enkelt reaktor. Spherizone-cyklusreaktionen har to indbyrdes forbundne områder. Forskellige områder spiller rollen som gasfase- og væskefase-loopreaktorer i andre processer. Disse to områder kan producere harpikser med forskellige relative molekylvægte eller monomersammensætningsfordelinger, hvilket udvider ydeevneområdet for polypropylen.
Kerneudstyret i denne proces er MZCR (multi-zone circulation reactor system) reaktor R230-systemet. Reaktoren består af et stigrør og et faldrør. I stigrøret blæses polymeren opad af reaktionsgassen for at danne fluidisering og sendes til den øvre del af faldrøret og passerer gennem cyklonseparatoren. Pulveret opsamles i faldrøret. Reaktionsgassen cirkuleres af en centrifugalkompressor gennem en ekstern rørledning, og reaktionsvarmen fjernes ved hjælp af en cirkulationskøler på den eksterne cirkulationsrørledning. Reaktorproduktet udledes gennem en ventil installeret i den nedre del af faldrøret. Efter at det udledte pulver er afgasset under højt tryk og lavt tryk, dampes det direkte og tørres ved fremstilling af homopolymerer og tilfældige copolymerer for at opnå pulverprodukter. Ved fremstilling af slagfaste produkter udledes pulveret efter højtryksafgasning i gasfase-fluid bed-reaktoren. Reaktoren anvender stadig Spheripol II gasfasereaktorsystemet. Copolymerisationsreaktoren er en lodret cylindrisk beholder med sfæriske hoveder på den øvre og nedre del og et ebulerende leje på den nederste del. Hovedmaterialet er rustfrit stål, og den indvendige overflade er poleret.
Den nuværende maksimale produktionskapacitet for denne proces i en enkelt linje har nået 450,000 tons/år. Ethylenindholdet i MZCR (multi-zone cirkulationsreaktor) slagfaste copolymerprodukter kan være så højt som 22 % (gummiindhold er større end 40 %), og terpolymerprodukter indeholdende ethylen og 1-buten kan også fremstilles.