Procés de producció de polipropilè

La resina de polipropilè és una de les quatre resines termoplàstiques d'ús general (polietilè, clorur de polivinil, polipropilè, poliestirè). Es produeix mitjançant reacció de polimerització amb propilè com a matèria primera i etilè com a comonòmer.
Els mètodes de procés utilitzats per produir polipropilè al món es divideixen principalment en les següents categories segons les categories: mètode de dissolvent, mètode de solució, mètode a granel en fase líquida (incloent el tipus combinat de fase gasosa en fase líquida) i mètode a granel en fase gasosa. Les característiques de cada procés es presenten breument de la següent manera:
polimerització amb dissolvents
El mètode del dissolvent (també conegut com a mètode de purins o mètode de fang, mètode de purins) és el procés de producció de polipropilè més primerenc. Tanmateix, a causa dels processos de deashing i recuperació de dissolvents, el procés és llarg i complex, i amb l'avenç de la tecnologia d'investigació de catalitzadors, des de la dècada de 1980, el mètode de dissolvent ha tendit a estancar-se i s'ha substituït gradualment pel mètode a granel en fase líquida.
Característiques del procés: (1) El monòmer de propilè es dissol en un dissolvent líquid inert (com l'hexà) i la polimerització del dissolvent es realitza sota l'acció d'un catalitzador. El polímer es suspèn en el dissolvent en forma de partícules sòlides, i s'utilitza un reactor d'agitació tipus bullidor; (2) Hi ha processos de deashing i recuperació de dissolvents. El procés és llarg i complicat, amb una gran inversió en equipament i un alt consum d'energia. Tanmateix, la producció és fàcil de controlar i la qualitat del producte és bona; (3) Les partícules de polipropilè es separen per filtració centrífuga i després s'assequen mitjançant l'ebullició del flux d'aire i la granulació per extrusió.
polimerització en solució
Característiques del procés: (1) Utilitzar hidrocarburs lineals d'alt punt d'ebullició com a dissolvents i operar a una temperatura superior al punt de fusió del polipropilè. Els polímers resultants estan tots dissolts en el dissolvent i distribuïts uniformement; (2) El mètode d'eliminació de gasos a alta temperatura s'evapora i elimina el dissolvent. S'obté polipropilè fos, i després extruït i granulat per obtenir productes de pellets; (3) L'únic fabricant és l'empresa nord-americana Kodak.
Mètode a granel en fase líquida
El procés de producció de polipropilè en fase líquida i fase gasosa combinada, mètode a granel en fase líquida és un nou procés desenvolupat a les etapes mitjanes i últimes de la producció de polipropilè. Aquest procés de producció es va desenvolupar set anys després que el polipropilè comencés la producció industrial el 1957.
El mètode a granel en fase líquida s'utilitza per produir polipropilè. El catalitzador es dispersa directament en el propilè en fase líquida sense afegir cap altre dissolvent al sistema de reacció per dur a terme la polimerització a granel en fase líquida del propilè. El polímer precipita contínuament del propilè líquid i queda suspès en el propilè líquid en forma de partícules fines. A mesura que augmenta el temps de reacció, augmenta la concentració de partícules de polímer en propilè líquid. Quan la taxa de conversió de propilè arriba a un cert nivell, el monòmer de propilè no polimeritzat es recupera mitjançant evaporació instantània per obtenir un producte de polipropilè en pols. Aquest és un mètode de producció industrial relativament senzill i avançat de polipropilè. El mètode a granel en fase líquida representa la nova tecnologia i el nou nivell de producció de polipropilè al món durant la dècada de 1980.
Característiques del procés: (1) No s'afegeix cap dissolvent al sistema, el monòmer de propilè experimenta una polimerització a granel en fase líquida en un reactor de bullidor en estat de fase líquida i l'etilè propilè experimenta una copolimerització en fase gasosa en un reactor de llit fluiditzat; (2) El procés és senzill, menys equipament, menys inversió, baix consum d'energia i costos de producció; (3) L'homopolimerització adopta un reactor agitat de bullidor (procés Hypol) o un reactor de bucle (procés Spheripol), la copolimerització aleatòria i la copolimerització en blocs es realitzen en un llit fluiditzat.
Un representant típic del mètode a granel en fase líquida és el procés del mètode a granel en fase líquida Spherizone de BASELL. Spherizone és una tecnologia de reciclatge en fase gasosa que utilitza un catalitzador Ziegler-Natta que produeix polímers que mantenen la duresa i la processabilitat alhora que són altament cristal·lins, rígids i més uniformes. Produeix resines multimonòmers altament uniformes o homopolímers bimodals en un sol reactor. La reacció del cicle de l'esferizona té dues àrees interconnectades. Diferents àrees juguen el paper de reactors de bucle en fase gasosa i en fase líquida d'altres processos. Aquestes dues regions poden produir resines amb diferents pesos moleculars relatius o distribucions de composició de monòmers, ampliant el rang de rendiment del polipropilè.
L'equip bàsic d'aquest procés és el sistema del reactor R230 MZCR (sistema de reactor de circulació multizona). El reactor consta d'una columna ascendent i una baixada. A l'ascensor, el polímer és bufat cap amunt pel gas de reacció per formar fluidització, i s'envia a la part superior de la baixada i passa pel separador de cicló. La pols es recull al baixador. El gas de reacció es fa circular mitjançant un compressor centrífug a través d'una canonada externa i la calor de reacció s'elimina mitjançant un refrigerador de circulació a la canonada de circulació externa. El producte del reactor es descarrega mitjançant una vàlvula instal·lada a la part inferior de la baixada. Després de desgasificar la pols descarregada a alta pressió i baixa pressió, es vaporitza directament i s'asseca quan es produeixen homopolímers i copolímers aleatoris per obtenir productes en pols. Quan es produeixen productes anti-impacte, la pols després de la desgasificació a alta pressió es descarrega al reactor de llit fluiditzat en fase gasosa. El reactor encara utilitza el sistema de reactor en fase gasosa Spheripol II. El reactor de copolimerització és un recipient cilíndric vertical amb capçals esfèrics a la part superior i inferior i un llit ebullent a la part inferior. El material principal és acer inoxidable i la superfície interior està polida.
La capacitat de producció màxima actual d'aquest procés en una única línia ha arribat a les 450,000 tones/any. El contingut d'etilè dels productes de copolímer d'impacte MZCR (reactor de circulació multizona) pot arribar al 22% (el contingut de cautxú és superior al 40%), i també es poden produir productes de terpolímer que contenen etilè i 1-butè.