Produktionsprocess för polypropen

Polypropenharts är ett av de fyra termoplasthartserna för allmänna ändamål (polyeten, polyvinylklorid, polypropen, polystyren). Den produceras genom polymerisationsreaktion med propen som råmaterial och eten som sammonomer.
Processmetoderna som används för att tillverka polypropen i världen faller huvudsakligen in i följande kategorier enligt kategorier: lösningsmedelsmetod, lösningsmetod, vätskefas bulkmetod (inklusive vätskefas gasfas kombinerad typ) och gasfas bulkmetod. Egenskaperna för varje process presenteras kort på följande sätt:
lösningsmedelspolymerisation
Lösningsmedelsmetoden (även känd som slurrymetod eller lermetod, slurrymetod) är den tidigaste polypropenproduktionsprocessen. Men på grund av processerna för avaskning och återvinning av lösningsmedel är processen lång och komplex, och med framsteg inom katalysatorforskningsteknologin har lösningsmedelsmetoden sedan 1980-talet tenderat att stagnera och har gradvis ersatts av bulkmetoden i flytande fas.
Processegenskaper: (1) Propylenmonomer löses i ett inert flytande lösningsmedel (såsom hexan), och lösningsmedelspolymerisation utförs under inverkan av en katalysator. Polymeren suspenderas i lösningsmedlet i form av fasta partiklar, och en omröringsreaktor av kitteltyp används; ( 2) Det finns processer för avaskning och återvinning av lösningsmedel. Processen är lång och komplicerad, med stora utrustningsinvesteringar och hög energiförbrukning. Produktionen är dock lätt att kontrollera och produktkvaliteten är god; (3) Polypropenpartiklarna separeras genom centrifugalfiltrering och torkas sedan genom luftflödeskokning och extruderingsgranulering.
lösningspolymerisation
Processegenskaper: (1) Använd linjära kolväten med hög kokpunkt som lösningsmedel och arbeta vid en temperatur som är högre än smältpunkten för polypropen. De resulterande polymererna löses alla i lösningsmedlet och fördelas jämnt; (2) Högtemperaturgasavdrivningsmetoden avdunstar och tar bort lösningsmedlet. Smält polypropen erhålls och extruderas sedan och granuleras för att erhålla pelletsprodukter; (3) Den enda tillverkaren är American Kodak Company.
Vätskefas bulkmetod
Den flytande fas och gasfas kombinerad typ, flytande fas bulk metod polypropen produktionsprocessen är en ny process utvecklad i mitten och sena stadier av polypropen produktion. Denna produktionsprocess utvecklades sju år efter att polypropen började industriell produktion 1957.
Bulkmetoden i flytande fas används för att tillverka polypropen. Katalysatorn dispergeras direkt i vätskefaspropenen utan att tillsätta något annat lösningsmedel till reaktionssystemet för att utföra bulkpolymerisationen i vätskefas av propylen. Polymeren fälls kontinuerligt ut från den flytande propenen och suspenderas i den flytande propenen i form av fina partiklar. När reaktionstiden ökar, ökar koncentrationen av polymerpartiklar i flytande propen. När propenomvandlingshastigheten når en viss nivå, återvinns den opolymeriserade propenmonomeren genom snabbavdunstning för att erhålla en pulverpolypropenprodukt. Detta är en relativt enkel och avancerad industriell produktionsmetod av polypropen. Bulkmetoden i flytande fas representerar den nya tekniken och nya nivån av polypropenproduktion i världen på 1980-talet.
Processegenskaper: (1) Inget lösningsmedel tillsätts till systemet, propenmonomer genomgår bulkpolymerisation i vätskefas i en kittelreaktor i vätskefastillstånd och etylenpropylen genomgår gasfassampolymerisation i en reaktor med fluidiserad bädd; (2) Processen är enkel, mindre utrustning, mindre investeringar, låg strömförbrukning och produktionskostnader; (3) Homopolymerisation använder en vattenkokare omrörd reaktor (Hypol-process) eller loop-reaktor (Spheripol-process), slumpmässig sampolymerisation och blocksampolymerisation är båda i omrörd typ utförda i en fluidiserad bädd.
En typisk representant för vätskefas bulkmetoden är BASELLs Spherizone vätskefas bulkmetodprocess. Spherizone är en återvinningsteknik i gasfas som använder en Ziegler-Natta-katalysator som producerar polymerer som bibehåller seghet och bearbetbarhet samtidigt som de är mycket kristallina, styva och mer enhetliga. Den producerar mycket enhetliga multimonomerhartser eller bimodala homopolymerer i en enda reaktor. Spherizone-cykelreaktionen har två sammankopplade områden. Olika områden spelar rollen som gasfas- och vätskefasslingreaktorer i andra processer. Dessa två regioner kan producera hartser med olika relativa molekylvikter eller monomersammansättningsfördelningar, vilket utökar prestandaområdet för polypropen.
Kärnutrustningen i denna process är MZCR (multi-zone circulation reactor system) reaktor R230-systemet. Reaktorn består av ett stigrör och ett fallrör. I stigröret blåses polymeren uppåt av reaktionsgasen för att bilda fluidisering och skickas till den övre delen av fallröret och passerar genom cyklonseparatorn. Pulvret samlas upp i fallröret. Reaktionsgasen cirkuleras av en centrifugalkompressor genom en extern rörledning, och reaktionsvärmen avlägsnas med hjälp av en cirkulatorkylare på den externa cirkulationsrörledningen. Reaktorprodukten släpps ut genom en ventil installerad i nedre delen av fallröret. Efter att det utmatade pulvret har avgasats under högt tryck och lågt tryck, ångas det direkt och torkas vid framställning av homopolymerer och slumpmässiga sampolymerer för att erhålla pulverprodukter. Vid framställning av slagskyddsprodukter släpps pulvret efter högtrycksavgasning ut i gasfasreaktorn med fluidiserad bädd. Reaktorn använder fortfarande gasfasreaktorsystemet Spheripol II. Sampolymerisationsreaktorn är ett vertikalt cylindriskt kärl med sfäriska huvuden på de övre och nedre delarna och en böljande bädd på den nedre delen. Huvudmaterialet är rostfritt stål och den inre ytan är polerad.
Den nuvarande maximala produktionskapaciteten för denna process i en enda linje har nått 450,000 ton/år. Etenhalten i MZCR (multi-zone circulation reactor) slagsampolymerprodukter kan vara så hög som 22 % (gummihalten är större än 40 %), och terpolymerprodukter som innehåller eten och 1-buten kan också framställas.