Διαδικασία Παραγωγής Πολυπροπυλενίου

Η ρητίνη πολυπροπυλενίου είναι μία από τις τέσσερις θερμοπλαστικές ρητίνες γενικής χρήσης (πολυαιθυλένιο, πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυπροπυλένιο, πολυστυρένιο). Παράγεται μέσω αντίδρασης πολυμερισμού με το προπυλένιο ως πρώτη ύλη και το αιθυλένιο ως συμμονομερές.
Οι μέθοδοι διεργασίας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πολυπροπυλενίου στον κόσμο εμπίπτουν κυρίως στις ακόλουθες κατηγορίες ανάλογα με τις κατηγορίες: μέθοδος διαλύτη, μέθοδος διαλύματος, μέθοδος όγκου υγρής φάσης (συμπεριλαμβανομένου του συνδυασμένου τύπου αερίου φάσης υγρής φάσης) και χύδην μέθοδος αέριας φάσης. Τα χαρακτηριστικά κάθε διαδικασίας παρουσιάζονται εν συντομία ως εξής:
πολυμερισμός διαλύτη
Η μέθοδος διαλύτη (γνωστή και ως μέθοδος ιλύος ή μέθοδος λάσπης, μέθοδος ιλύος) είναι η παλαιότερη διαδικασία παραγωγής πολυπροπυλενίου. Ωστόσο, λόγω των διαδικασιών αφαίρεσης και ανάκτησης διαλυτών, η διαδικασία είναι μακρά και πολύπλοκη και με την πρόοδο της τεχνολογίας έρευνας καταλύτη, Από τη δεκαετία του 1980, η μέθοδος του διαλύτη τείνει να μένει στάσιμη και σταδιακά έχει αντικατασταθεί από τη μέθοδο χύδην υγρής φάσης.
Χαρακτηριστικά της διαδικασίας: (1) Το μονομερές προπυλενίου διαλύεται σε έναν αδρανή υγρό διαλύτη (όπως το εξάνιο) και ο πολυμερισμός του διαλύτη πραγματοποιείται υπό τη δράση ενός καταλύτη. Το πολυμερές εναιωρείται στον διαλύτη με τη μορφή στερεών σωματιδίων και χρησιμοποιείται ένας αντιδραστήρας ανάδευσης τύπου βραστήρα. (2) Υπάρχουν διαδικασίες αφαίρεσης και ανάκτησης διαλυτών. Η διαδικασία είναι μακρά και περίπλοκη, με μεγάλες επενδύσεις σε εξοπλισμό και υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, η παραγωγή είναι εύκολο να ελεγχθεί και η ποιότητα του προϊόντος είναι καλή. (3) Τα σωματίδια πολυπροπυλενίου διαχωρίζονται με φυγοκεντρική διήθηση και στη συνέχεια ξηραίνονται με βρασμό ροής αέρα και κοκκοποίηση εξώθησης.
πολυμερισμός διαλύματος
Χαρακτηριστικά διεργασίας: (1) Χρησιμοποιήστε γραμμικούς υδρογονάνθρακες υψηλού σημείου βρασμού ως διαλύτες και λειτουργήστε σε θερμοκρασία υψηλότερη από το σημείο τήξης του πολυπροπυλενίου. Τα προκύπτοντα πολυμερή διαλύονται όλα στον διαλύτη και κατανέμονται ομοιόμορφα. (2) Η μέθοδος απομάκρυνσης αερίου σε υψηλή θερμοκρασία εξατμίζει και αφαιρεί τον διαλύτη. Λαμβάνεται τετηγμένο πολυπροπυλένιο και στη συνέχεια εξωθείται και κοκκοποιείται για να ληφθούν προϊόντα σφαιριδίων. (3) Ο μόνος κατασκευαστής είναι η American Kodak Company.
Μέθοδος χύδην υγρής φάσης
Η διαδικασία παραγωγής πολυπροπυλενίου συνδυασμένου τύπου υγρής φάσης και αέριας φάσης, χύδην μέθοδος υγρής φάσης είναι μια νέα διαδικασία που αναπτύχθηκε στα μεσαία και στα τελευταία στάδια της παραγωγής πολυπροπυλενίου. Αυτή η διαδικασία παραγωγής αναπτύχθηκε επτά χρόνια μετά την έναρξη της βιομηχανικής παραγωγής του πολυπροπυλενίου το 1957.
Η χύδην μέθοδος υγρής φάσης χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυπροπυλενίου. Ο καταλύτης διασπείρεται απευθείας στην υγρή φάση προπυλένιο χωρίς προσθήκη οποιουδήποτε άλλου διαλύτη στο σύστημα αντίδρασης για να πραγματοποιηθεί ο χύδην πολυμερισμός υγρής φάσης του προπυλενίου. Το πολυμερές κατακρημνίζεται συνεχώς από το υγρό προπυλένιο και αιωρείται στο υγρό προπυλένιο με τη μορφή λεπτών σωματιδίων. Καθώς ο χρόνος αντίδρασης αυξάνεται, η συγκέντρωση των σωματιδίων του πολυμερούς στο υγρό προπυλένιο αυξάνεται. Όταν ο ρυθμός μετατροπής προπυλενίου φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, το μη πολυμερισμένο μονομερές προπυλενίου ανακτάται μέσω ταχείας εξάτμισης για να ληφθεί ένα προϊόν πολυπροπυλενίου σε σκόνη. Αυτή είναι μια σχετικά απλή και προηγμένη μέθοδος βιομηχανικής παραγωγής πολυπροπυλενίου. Η χύδην μέθοδος υγρής φάσης αντιπροσωπεύει τη νέα τεχνολογία και το νέο επίπεδο παραγωγής πολυπροπυλενίου στον κόσμο τη δεκαετία του 1980.
Χαρακτηριστικά της διαδικασίας: (1) Δεν προστίθεται διαλύτης στο σύστημα, το μονομερές προπυλενίου υφίσταται χύδην πολυμερισμό υγρής φάσης σε αντιδραστήρα βραστήρα σε κατάσταση υγρής φάσης και το προπυλένιο αιθυλενίου υφίσταται συμπολυμερισμό αέριας φάσης σε αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης. (2) Η διαδικασία είναι απλή, Λιγότερος εξοπλισμός, λιγότερες επενδύσεις, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και κόστος παραγωγής. (3) Ο ομοπολυμερισμός υιοθετεί αντιδραστήρα αναδευόμενου βραστήρα (διαδικασία Hypol) ή αντιδραστήρα βρόχου (διεργασία Spheripol), ο τυχαίος συμπολυμερισμός και ο συμπολυμερισμός μπλοκ γίνονται και τα δύο σε αναδευόμενο τύπο που εκτελούνται σε ρευστοποιημένη κλίνη.
Ένας τυπικός εκπρόσωπος της μεθόδου χύδην υγρής φάσης είναι η μέθοδος χύδην υγρής φάσης Spherizone της BASELL. Το Spherizone είναι μια τεχνολογία ανακύκλωσης σε αέρια φάση που χρησιμοποιεί έναν καταλύτη Ziegler-Natta που παράγει πολυμερή που διατηρούν τη σκληρότητα και την ικανότητα επεξεργασίας ενώ είναι εξαιρετικά κρυσταλλικά, άκαμπτα και πιο ομοιόμορφα. Παράγει εξαιρετικά ομοιόμορφες πολυμονομερείς ρητίνες ή διτροπικά ομοπολυμερή σε έναν μόνο αντιδραστήρα. Η αντίδραση του κύκλου της Spherizone έχει δύο αλληλένδετες περιοχές. Διαφορετικές περιοχές παίζουν το ρόλο των αντιδραστήρων βρόχου αερίου και υγρής φάσης άλλων διεργασιών. Αυτές οι δύο περιοχές μπορούν να παράγουν ρητίνες με διαφορετικά σχετικά μοριακά βάρη ή κατανομές σύνθεσης μονομερών, επεκτείνοντας το εύρος απόδοσης του πολυπροπυλενίου.
Ο βασικός εξοπλισμός αυτής της διαδικασίας είναι το σύστημα αντιδραστήρα MZCR (multi-zone circulation reactor system) σύστημα αντιδραστήρα R230. Ο αντιδραστήρας αποτελείται από έναν ανυψωτή και έναν κατερχόμενο. Στον ανυψωτήρα, το πολυμερές διοχετεύεται προς τα πάνω από το αέριο της αντίδρασης για να σχηματίσει ρευστοποίηση, και αποστέλλεται στο πάνω μέρος του κατερχόμενου και διέρχεται μέσω του διαχωριστή κυκλώνα. Η σκόνη συλλέγεται στο κατερχόμενο. Το αέριο της αντίδρασης κυκλοφορεί μέσω ενός φυγοκεντρικού συμπιεστή μέσω ενός εξωτερικού αγωγού και η θερμότητα της αντίδρασης απομακρύνεται μέσω ενός ψύκτη κυκλοφορητή στον αγωγό εξωτερικής κυκλοφορίας. Το προϊόν του αντιδραστήρα εκκενώνεται μέσω μιας βαλβίδας εγκατεστημένης στο κάτω μέρος του κατερχόμενου. Αφού η εκκενωμένη σκόνη απαερωθεί υπό υψηλή πίεση και χαμηλή πίεση, υποβάλλεται σε απευθείας ατμό και ξηραίνεται όταν παράγονται ομοπολυμερή και τυχαία συμπολυμερή για να ληφθούν προϊόντα σκόνης. Κατά την παραγωγή προϊόντων κατά των κρούσεων, η σκόνη μετά από απαέρωση υψηλής πίεσης απορρίπτεται στον αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης αέριας φάσης. Ο αντιδραστήρας εξακολουθεί να χρησιμοποιεί το σύστημα αντιδραστήρα αέριας φάσης Spheripol II. Ο αντιδραστήρας συμπολυμερισμού είναι ένα κατακόρυφο κυλινδρικό δοχείο με σφαιρικές κεφαλές στο άνω και κάτω μέρος και μια φουσκωτή κλίνη στο κάτω μέρος. Το κύριο υλικό είναι ανοξείδωτος χάλυβας και η εσωτερική επιφάνεια είναι γυαλισμένη.
Η τρέχουσα μέγιστη παραγωγική ικανότητα αυτής της διαδικασίας σε μία γραμμή έχει φτάσει τους 450,000 τόνους/έτος. Η περιεκτικότητα σε αιθυλένιο των προϊόντων συμπολυμερούς πρόσκρουσης MZCR (αντιδραστήρας κυκλοφορίας πολλαπλών ζωνών) μπορεί να φτάσει το 22% (η περιεκτικότητα σε καουτσούκ είναι μεγαλύτερη από 40%) και μπορούν επίσης να παραχθούν προϊόντα τριπολυμερούς που περιέχουν αιθυλένιο και 1-βουτένιο.