Polypropyleenhars is een van de vier thermoplastische harsen voor algemeen gebruik (polyethyleen, polyvinylchloride, polypropyleen, polystyreen). Het wordt geproduceerd door polymerisatie met propyleen als grondstof en ethyleen als comonomeer.
De procesmethoden die worden gebruikt bij de productie van polypropyleen in de wereld zijn onderverdeeld in de volgende categorieën volgens categorieën: oplosmiddelmethode, oplossingsmethode, vloeibare fase bulkmethode (inclusief gecombineerde vloeistoffase en gasfase) en gasfasemethode. De kenmerken van elk proces zijn als volgt:
Oplosmiddelpolymerisatie
Oplosmiddelmethode (ook bekend als slurry-methode of slurry-methode, slurry-methode) is het vroegste productieproces van polypropyleen. Vanwege de ontassing- en oplosmiddelterugwinningsprocedures is het proces echter lang en gecompliceerd, enz., Met de vooruitgang van de onderzoekstechnologie voor katalysatoren. methode.
Proceskenmerken: (1) Propyleenmonomeer wordt opgelost in een inert oplosmiddel in de vloeistoffase (zoals hexaan) en de oplosmiddelpolymerisatie wordt uitgevoerd onder invloed van een katalysator. Het polymeer wordt gesuspendeerd in het oplosmiddel in de toestand van vaste pellets, en er wordt een tank-type geroerde reactor toegepast; (2) Er zijn procedures voor ontassing en terugwinning van oplosmiddelen, het proces is lang, ingewikkelder, de investering in apparatuur is groot en het energieverbruik is hoog. De productie is echter gemakkelijk te controleren en de productkwaliteit is goed; (3) De polypropyleendeeltjes worden gescheiden door centrifugaalfiltratie en vervolgens onderworpen aan kokend drogen met luchtstroom en extrusiegranulatie.
Oplossingspolymerisatie
Proceskenmerken: (1) Gebruik rechte koolwaterstoffen met een hoog kookpunt als oplosmiddelen en werk bij een temperatuur hoger dan het smeltpunt van polypropyleen, en de verkregen polymeren worden allemaal opgelost in het oplosmiddel in een homogene verdeling; (2) Bij hoge temperatuur gasstripmethode verdamping om het oplosmiddel te verwijderen. Gesmolten polypropyleen wordt verkregen, en vervolgens geëxtrudeerd en gepelletiseerd om pellets te verkrijgen; (3) De enige fabrikant is Kodak, VS. [10]
Bulkmethode in vloeibare fase
Het productieproces van polypropyleen dat vloeibare fase en gasfase gecombineerd, vloeibare fase bulkmethode bevat, is een nieuw proces dat is ontwikkeld in de middelste en late stadia van de productie van polypropyleen. Het productieproces kwam zeven jaar na de industriële productie van polypropyleen in 1957 tot stand.
De bulkmethode in de vloeibare fase wordt gebruikt om polypropyleen te produceren. De katalysator wordt direct gedispergeerd in het propyleen in de vloeistoffase zonder toevoeging van andere oplosmiddelen in het reactiesysteem om de bulkpolymerisatie in de vloeistoffase van propyleen uit te voeren. Het polymeer slaat continu neer uit het propyleen in de vloeistoffase en wordt als fijne deeltjes in de vloeistoffase propyleen gesuspendeerd. Naarmate de reactietijd toeneemt, neemt de concentratie van polymeerdeeltjes in vloeibaar propyleen toe. Wanneer de omzettingssnelheid van propyleen een bepaald niveau bereikt, wordt het niet-gepolymeriseerde propyleenmonomeer teruggewonnen door middel van flash-verdamping om een poedervormig polypropyleenproduct te verkrijgen. Dit is een relatief eenvoudige en geavanceerde industriële productiemethode van polypropyleen. De vloeistoffase-bulkmethode vertegenwoordigt de nieuwe technologie en het niveau van de internationale polypropyleenproductie in de jaren tachtig.
Proceskenmerken: (1) Er wordt geen oplosmiddel aan het systeem toegevoegd, propyleenmonomeer wordt gepolymeriseerd in vloeistoffase in een tankreactor in vloeistoffase, en ethyleen en propyleen worden gecopolymeriseerd in een wervelbedreactor in gasfase; (2) Het proces is eenvoudig, minder apparatuur, minder investeringen, laag stroomverbruik en productiekosten; (3) Homopolymerisatie gebruikt een geroerde reactor van het tanktype (Hypol-proces) of een lusreactor (Spheripol-proces), en zowel willekeurige copolymerisatie als blokcopolymerisatie zijn van het geroerde type in een gefluïdiseerd bed.
De typische vertegenwoordiger van de vloeistoffase-bulkmethode is de Spherizone-vloeistoffase-bulkmethode van BASELL. Spherizone is een gasfasecirculatietechnologie die Ziegler-Natta-katalysatoren gebruikt om polymeren te produceren die hun taaiheid en verwerkbaarheid behouden, terwijl ze een hoge kristalliniteit, stijfheid en meer uniformiteit hebben. Het kan in een enkele reactor zeer uniforme multimonomeerharsen of bimodale homopolymeren produceren. De Spherizone-cyclusreactie heeft twee onderling verbonden zones en verschillende zones spelen de rol van gas- en vloeistoflusreactoren van andere processen. Deze twee regio's kunnen harsen produceren met een verschillende relatieve molecuulmassa of monomeersamenstelling, waardoor het prestatiebereik van polypropyleen wordt vergroot.
De kernuitrusting van dit proces is het MZCR-reactor R230-systeem (Multi-Zone Circulation Reactor System). De reactor bestaat uit twee delen: stijgbuis en valpijp. Het polymeer in de stijgbuis wordt opgeblazen door het reactiegas om fluïdisatie te vormen, en wordt naar het bovenste deel van de valpijp gestuurd nadat het door de cycloonscheider is gegaan, en het poeder wordt verzameld in de valpijp. Het reactiegas wordt door een centrifugaalcompressor door een externe pijpleiding gecirculeerd en de reactiewarmte wordt afgevoerd door een circulatorkoeler op de externe circulatiepijpleiding. Het reactorproduct wordt afgevoerd via een klep die in het onderste deel van de valpijp is geïnstalleerd. Nadat het afgevoerde poeder onder hoge druk en lage druk is ontgast, wordt het direct gestoomd en gedroogd bij het produceren van homopolymeren en willekeurige copolymeren om poederproducten te verkrijgen. Bij het vervaardigen van slagvaste producten wordt het onder hoge druk ontgaste poeder afgevoerd naar de gasfase-wervelbedreactor. De reactor maakt nog steeds gebruik van het Spheripol II gasfase-reactorsysteem. De copolymerisatiereactor is een verticaal cilindrisch vat met bolvormige koppen aan de boven- en onderkant en een gefluïdiseerd bed aan de onderkant. Het hoofdgedeelte is gemaakt van roestvrij staal en het binnenoppervlak is gepolijst.
De huidige maximale productiecapaciteit van dit proces met één lijn bedraagt 450.000 ton / jaar. Het ethyleengehalte van MZCR (multi-zone circulatiereactor) impactcopolymeerproducten kan oplopen tot 22% (rubbergehalte is groter dan 40%), en ternaire copolymeerproducten die ethyleen en 1-buteen bevatten, kunnen ook worden geproduceerd.
Bulk-methode in dampfase
Proceskenmerken: (1) Het systeem voert geen oplosmiddel in en het propyleenmonomeer wordt gepolymeriseerd in de gasfase in de reactor in de gasfase-bulk; (2) Het proces is kort, de apparatuur is klein, de productie is veilig en de productiekosten zijn laag; (3) De polymerisatiereactor heeft een stromend chemisch bed (Union Carbon / Shell UNIPoi-proces), een verticaal geroerd bed (BASF Novolen-proces) en een horizontaal geroerd bed (Amoco / El Paso-proces). [10]
De typische vertegenwoordiger van de gasfase-bulkmethode is het Unipol-gasfaseproces van DOW Chemical Company. Het Unipol gasfase polypropyleen proces is een gasfase gefluïdiseerd bed polypropyleen proces ontwikkeld door US United Carbon Corporation (UCCP) en Shell in de jaren 80. Het is een proces waarbij het wervelbedproces dat wordt gebruikt bij de productie van polyethyleen, wordt getransplanteerd naar polypropyleen dat in productie is en succesvol is geweest. Het proces maakt gebruik van een hoogrendementskatalysatorsysteem, de belangrijkste katalysator is een hoogrenderende dragerkatalysator en de cokatalysator is triethylaluminium en een elektronendonor.
Het UNIPOL-proces heeft de kenmerken van eenvoud, flexibiliteit, zuinigheid en veiligheid; het proces kan een volledige reeks producten produceren, waaronder homopolymeren, willekeurige copolymeren en impactcopolymeren met zeer weinig apparatuur. Pas de bedrijfsomstandigheden binnen het bedrijfsbereik aan om uniforme productprestaties te behouden. Omdat het aantal gebruikte apparatuur klein is, is de onderhoudswerklast klein en wordt de betrouwbaarheid van het apparaat verbeterd. Vanwege de beperking van de reactiekinetiek van het gefluïdiseerde bed zelf en de lage werkdruk vermindert de opslag van materialen in het systeem, is het proces veiliger dan andere processen en is er geen gevaar voor overdruk van apparatuur wanneer het ongeval niet onder controle is.
Dit proces heeft geen lozing van vloeibaar afval en zeer weinig koolwaterstoffen die in de atmosfeer worden geloosd, dus de impact op het milieu is zeer klein. In vergelijking met andere processen is dit proces gemakkelijker om te voldoen aan verschillende strikte specificaties van milieubescherming, gezondheid en veiligheid. Een ander opmerkelijk kenmerk van dit proces is dat het kan worden bedreven in een supergecondenseerde toestand, het zogenaamde supergecondenseerde gasfase-wervelbedproces (SCM). Deze technologie kan de bestaande productiecapaciteit met 200% verhogen door het aandeel van de vloeistoffase in de reactor te verhogen tot 45%. Aangezien het vloeistofgehalte niet de basisfactor is van instabiliteit in het wervelbed en de vorming van polymeeragglomeratie, zijn de belangrijkste bedrijfsvariabelen van deze technologie de dichtheid van het geëxpandeerde bed en de verhouding van geëxpandeerde bulkdichtheid tot sedimentatiedichtheid. Aangezien de supergecondenseerde toestand de reactiewarmte het meest effectief kan verwijderen, kan het de productiecapaciteit van de reactor met meer dan 2 keer verhogen zonder het volume te vergroten, en de investeringsbesparing is zeer aanzienlijk. Slagvast copolymeerproducten met ethyleengehalte tot 17% (rubbergehalte groter dan 30%).
De kernuitrusting van het proces is een gasfase-wervelbedreactor, een circulatiegascompressor, een circulatiegaskoeler en een extrusiepelletiseereenheid. De wervelbedreactor is een hol vat met een vergrote doorsnede aan de bovenzijde en een besproeiingsinrichting aan de onderzijde. De werkdruk van de eerste reactor is 3,5 MPaG en de temperatuur is 67℃. De bedrijfsdruk van de tweede reactor is 2,1 MPaG en de temperatuur is 70℃. ; De circulatiegascompressor is een eentraps centrifugaalcompressor met constante snelheid.
