Postopek izdelave polipropilena

Polipropilenska smola je ena od štirih termoplastičnih smol za splošno uporabo (polietilen, polivinilklorid, polipropilen, polistiren). Proizvaja se z reakcijo polimerizacije s propilenom kot surovino in etilenom kot komonomerom.
Procesne metode, ki se uporabljajo za proizvodnjo polipropilena v svetu, v glavnem spadajo v naslednje kategorije glede na kategorije: metoda s topilom, metoda z raztopino, tekoča fazna razsuta metoda (vključno s tekočo fazo plinsko fazno kombinirano vrsto) in plinska fazna razsuta metoda. Značilnosti vsakega postopka so na kratko predstavljene takole:
polimerizacija topila
Metoda s topilom (znana tudi kot metoda gnojevke ali metoda blata, metoda gnojevke) je najzgodnejši postopek proizvodnje polipropilena. Vendar pa je postopek zaradi postopkov odstranjevanja lupin in rekuperacije topil dolg in zapleten, z napredkom tehnologije raziskovanja katalizatorjev pa je od osemdesetih let prejšnjega stoletja metoda s topilom stagnirala in jo je postopoma nadomestila metoda tekoče faze v razsutem stanju.
Značilnosti postopka: (1) Monomer propilena se raztopi v inertnem tekočem topilu (kot je heksan), polimerizacija topila pa se izvede pod delovanjem katalizatorja. Polimer suspendiramo v topilu v obliki trdnih delcev in uporabimo mešalni reaktor tipa kotlička; ( 2) Obstajajo postopki odparevanja in rekuperacije topil. Postopek je dolg in zapleten, z velikimi vložki v opremo in visoko porabo energije. Vendar pa je proizvodnjo enostavno nadzorovati in kakovost izdelka je dobra; (3) Polipropilenski delci se ločijo s centrifugalno filtracijo in nato posušijo z vrenjem v zračnem toku in ekstruzijsko granulacijo.
polimerizacija raztopine
Značilnosti postopka: (1) Kot topila uporabljajte linearne ogljikovodike z visokim vreliščem in delajte pri temperaturi, višji od tališča polipropilena. Vsi nastali polimeri so raztopljeni v topilu in enakomerno porazdeljeni; (2) Metoda odstranjevanja plina pri visoki temperaturi izhlapi in odstrani topilo. Dobimo staljeni polipropilen, ki ga nato ekstrudiramo in granuliramo, da dobimo izdelke v obliki peletov; (3) Edini proizvajalec je ameriško podjetje Kodak.
Metoda tekoče faze v razsutem stanju
Kombinirani tip tekoče in plinske faze, postopek proizvodnje polipropilena v razsutem stanju je nov postopek, razvit v srednjih in poznih fazah proizvodnje polipropilena. Ta proizvodni proces je bil razvit sedem let po začetku industrijske proizvodnje polipropilena leta 1957.
Za proizvodnjo polipropilena se uporablja metoda tekoče faze v razsutem stanju. Katalizator je neposredno dispergiran v tekoči fazi propilena brez dodajanja katerega koli drugega topila v reakcijski sistem za izvedbo polimerizacije propilena v tekoči fazi. Polimer se nenehno obarja iz tekočega propilena in je suspendiran v tekočem propilenu v obliki drobnih delcev. S podaljševanjem reakcijskega časa se poveča koncentracija polimernih delcev v tekočem propilenu. Ko stopnja pretvorbe propilena doseže določeno raven, se nepolimeriziran propilenski monomer obnovi s hitrim izhlapevanjem, da dobimo polipropilenski izdelek v prahu. To je razmeroma preprost in napreden način industrijske proizvodnje polipropilena. Metoda tekoče faze v razsutem stanju predstavlja novo tehnologijo in novo raven proizvodnje polipropilena v svetu v osemdesetih letih prejšnjega stoletja.
Značilnosti postopka: (1) Sistemu ni dodanega topila, monomer propilena je podvržen polimerizaciji v tekoči fazi v reaktorju s kotličkom v stanju tekoče faze, etilen propilen pa je podvržen kopolimerizaciji v plinski fazi v reaktorju z zvrtinčeno plastjo; (2) Postopek je preprost, manj opreme, manj naložb, nizka poraba energije in proizvodni stroški; (3) Homopolimerizacija sprejme reaktor z mešanjem kotlička (postopek Hypol) ali reaktor z zanko (postopek Spheripol), naključna kopolimerizacija in blok kopolimerizacija se izvajata v mešalni vrsti v vrtinčeni plasti.
Tipičen predstavnik razsute metode tekoče faze je BASELL-ov postopek razsute metode tekoče faze Spherizone. Spherizone je tehnologija recikliranja v plinski fazi, ki uporablja katalizator Ziegler-Natta, ki proizvaja polimere, ki ohranjajo žilavost in sposobnost obdelave, hkrati pa so visoko kristalni, togi in bolj enakomerni. Proizvaja zelo enakomerne multimonomerne smole ali bimodalne homopolimere v enem samem reaktorju. Reakcija cikla Spherizone ima dve med seboj povezani področji. Različna področja igrajo vlogo reaktorjev plinske faze in tekoče faze zanke drugih procesov. Ti dve regiji lahko proizvedeta smole z različnimi relativnimi molekulskimi masami ali porazdelitvami monomerne sestave, s čimer razširimo obseg delovanja polipropilena.
Osnovna oprema tega procesa je reaktorski sistem R230 MZCR (multi-zone cirkulacijski reaktorski sistem). Reaktor je sestavljen iz dvižnega in spustnega voda. V dvižnem vodu reakcijski plin odpihne polimer navzgor, da nastane fluidizacija, in se pošlje v zgornji del navzdolnega voda ter gre skozi ciklonski separator. Prašek se zbira v odvodni cevi. Reakcijski plin kroži s centrifugalnim kompresorjem po zunanjem cevovodu, reakcijska toplota pa se odvaja s pomočjo obtočnega hladilnika na zunanjem obtočnem cevovodu. Produkt iz reaktorja se izprazni skozi ventil, nameščen v spodnjem delu odvodne cevi. Ko se izpuščeni prašek razplini pod visokim in nizkim tlakom, se pri proizvodnji homopolimerov in naključnih kopolimerov neposredno pari in posuši, da se dobijo praškasti izdelki. Pri izdelavi izdelkov proti udarcem se prah po visokotlačnem razplinjevanju odvaja v plinskofazni reaktor z zvrtinčeno plastjo. Reaktor še vedno uporablja plinsko fazni reaktorski sistem Spheripol II. Kopolimerizacijski reaktor je navpična cilindrična posoda s sferičnimi glavami na zgornjem in spodnjem delu ter vzkipljivo plastjo na spodnjem delu. Glavni material je nerjaveče jeklo, notranja površina pa je polirana.
Trenutna največja proizvodna zmogljivost tega procesa v eni liniji je dosegla 450,000 ton/leto. Vsebnost etilena v udarnih kopolimernih izdelkih MZCR (multi-zone cirkulacijski reaktor) je lahko do 22 % (vsebnost gume je večja od 40 %), proizvajajo pa se lahko tudi terpolimerni izdelki, ki vsebujejo etilen in 1-buten.