Polypropylenharts är ett av de fyra allmänna termoplasthartserna (polyeten, polyvinylklorid, polypropen, polystyren). Den produceras genom polymerisation med användning av propen som råmaterial och eten som sammonomer.
Processmetoderna som används vid produktion av polypropen i världen är indelade i följande kategorier enligt kategorier: lösningsmedelsmetod, lösningsmetod, flytande fas bulkmetod (inklusive kombinerad vätskefas och gasfas) och gasfasmetod. Kännetecknen för varje process är som följer:
Lösningsmedelspolymerisation
Lösningsmedelsmetod (även känd som uppslamningsmetod eller uppslamningsmetod, uppslamningsmetod) är den tidigaste processen för framställning av polypropen. På grund av avtappnings- och lösningsmedelsåtervinningsförfarandena är processen lång och komplicerad, etc., med framstegen inom katalysatorforskningsteknik. Sedan 1980-talet har lösningsmedelsmetoden tenderat att stagnera och har gradvis ersatts med flytande fas bulk metod.
Processegenskaper: (1) Propylenmonomer löses i ett inert flytande fas lösningsmedel (såsom hexan) och lösningsmedelspolymerisationen utförs under inverkan av en katalysator. Polymeren suspenderas i lösningsmedlet i tillståndet av fasta pellets och en omrörd reaktor av tanktyp antas; (2) Det finns avvecklings- och lösningsmedelsåtervinningsförfaranden, processen är lång, mer komplicerad, utrustningens investering är stor och energiförbrukningen är hög. Produktionen är dock lätt att kontrollera och produktkvaliteten är god; (3) Polypropylenpartiklarna separeras genom centrifugalfiltrering och utsätts sedan för luftflödeskokande torkning och strängsprutningsgranulering.
Lösningspolymerisation
Processegenskaper: (1) Använd raka kedjiga kolväten med hög kokpunkt som lösningsmedel och arbeta vid en temperatur högre än smältpunkten för polypropen, och de erhållna polymererna löses alla i lösningsmedlet i en homogen fördelning; (2) Förångningsmetod för avdrivning av gas vid hög temperatur för att avlägsna lösningsmedlet. Smält polypropen erhålles och strängsprutas sedan och pelleteras för att erhålla pellets; (3) Den enda tillverkaren är Kodak, USA. [10]
Metod för flytande fas
Tillverkningsprocessen av polypropen innehållande flytande fas och gasfas kombinerad, flytande fas bulkmetod är en ny process som utvecklats i mitten och sena stadier av polypropenproduktionen. Produktionsprocessen kom ut sju år efter industriproduktionen av polypropen 1957.
Vätskefas bulkmetoden används för att framställa polypropen. Katalysatorn dispergeras direkt i flytande fas propylen utan att tillsätta några andra lösningsmedel i reaktionssystemet för att genomföra flytande fas bulkpolymerisation av propylen. Polymeren fälls kontinuerligt ut från flytande fas propylen och suspenderas i flytande fas propylen som fina partiklar. När reaktionstiden ökar ökar koncentrationen av polymerpartiklar i flytande propylen. När propylenomvandlingsgraden når en viss nivå utvinns den opolymeriserade propylenmonomeren genom snabbavdunstning för erhållande av en pulveriserad polypropenprodukt. Detta är en relativt enkel och avancerad industriell produktionsmetod av polypropen. Vätskefas bulkmetoden representerar den nya tekniken och nivån för internationell polypropenproduktion på 1980-talet.
Processegenskaper: (1) Inget lösningsmedel tillsätts i systemet, propylenmonomer polymeriseras i vätskefas i en tankreaktor i flytande fas och eten och propen sampolymeriseras i en fluidiserad bäddreaktor i gasfas; (2) Processen är enkel, mindre utrustning, mindre investering, låg energiförbrukning och produktionskostnad; (3) Homopolymerisation antar omrörd reaktor av tanktyp (Hypol-process) eller loopreaktor (Spheripol-process), och både slumpmässig sampolymerisation och segmentsampolymerisation är av omrörd typ I en fluidiserad bädd.
Den typiska representanten för flytande fas bulkmetoden är Spherizone flytande fas bulkmetoden för BASELL. Spherizone är en gasfascirkulationsteknik som använder Ziegler-Natta-katalysatorer för att producera polymerer som bibehåller seghet och bearbetbarhet samtidigt som de har hög kristallinitet, styvhet och mer enhetlighet. Det kan producera mycket enhetliga multimonomerhartser eller bimodala homopolymerer i en enda reaktor. Spherizone-cykelreaktionen har två sammankopplade zoner, och olika zoner spelar rollen som gas- och vätske-reaktorer i andra processer. Dessa två regioner kan producera hartser med olika relativ molekylmassa eller monomerkompositionsfördelning, vilket utökar prestandaområdet för polypropen.
Kärnutrustningen för denna process är MZCR (Multi-Zone Circulation Reactor System) reaktor R230-systemet. Reaktorn består av två delar: stigare och downcomer. Polymeren i stigaren blåses upp av reaktionsgasen för att bilda fluidisering och skickas till den övre delen av fallet efter att ha passerat genom cyklonseparatorn, och pulvret uppsamlas i fallet. Reaktionsgasen cirkuleras av en centrifugalkompressor genom en extern rörledning och reaktionsvärmen avlägsnas av en cirkulatorns kylare på den yttre cirkulationsrörledningen. Reaktorprodukten släpps ut genom en ventil installerad i nedre delen av nedkomningen. Efter det att det urladdade pulvret avgasats vid högt tryck och lågt tryck ångas det och torkas direkt vid framställning av homopolymerer och slumpmässiga sampolymerer för att erhålla pulverprodukter. Vid framställning av slagtåliga produkter släpps det högtrycksavgasade pulvret ut i gasfas-reaktorn med fluidiserad bädd. Reaktorn använder fortfarande gasfasreaktorsystemet Spheripol II. Sampolymerisationsreaktorn är ett vertikalt cylindriskt kärl med sfäriska huvuden längst upp och ned och en fluidiserad bädd i botten. Huvudkroppen är gjord av rostfritt stål och innerytan är polerad.
Den nuvarande produktionslinjens maximala produktionskapacitet har nått 450 000 ton / år. Etylenhalten i MZCR (multi-zon cirkulerande reaktor) påverkande sampolymerprodukter kan vara så hög som 22% (gummihalten är större än 40%) och ternära sampolymerprodukter som innehåller eten och 1-buten kan också produceras.
Ångfas bulkmetod
Processegenskaper: (1) Systemet introducerar inte lösningsmedel och propylenmonomeren polymeriseras i gasfasen i reaktorn i gasfasmassan; (2) Processen är kort, utrustningen är liten, produktionen är säker och produktionskostnaden är låg. (3) Polymerisationsreaktorn har kemisk bädd (Union Carbon / Shell UNIPoi-process), vertikal omrörd bädd (BASF Novolen-process) och horisontell omrörd bädd (Amoco / El Paso-process). [10]
Den typiska representanten för gasfas bulkmetoden är Unipol-gasfasprocessen från DOW Chemical Company. Unipol-gasfas-polypropenprocessen är en gasfas-fluidiserad bädd-polypropenprocess som utvecklats av US United Carbon Corporation (UCCP) och Shell på 1980-talet. Det är en process som transplanterar den fluidiserade bäddprocessen som används vid polyetenframställning till polypropen är i produktion och har varit framgångsrik. Processen använder ett högeffektivt katalysatorsystem, huvudkatalysatorn är en högeffektiv bärarkatalysator och samkatalysatorn är trietylaluminium och en elektrondonator.
UNIPOL-processen har egenskaper som enkelhet, flexibilitet, ekonomi och säkerhet; processen kan producera ett komplett sortiment av produkter inklusive homopolymerer, slumpmässiga sampolymerer och slagssampolymerer med mycket lite utrustning. Justera driftsförhållandena inom driftsområdet för att bibehålla enhetlig produktprestanda. Eftersom antalet använda utrustning är litet är arbetsbelastningen liten och enhetens tillförlitlighet förbättras. På grund av begränsningen av själva fluidbäddsreaktionskinetiken och det låga arbetstrycket minskar lagringen av material i systemet är processen säkrare än andra processer och det finns ingen risk för övertryck av utrustningen när olyckan är utom kontroll.
Denna process har ingen utsläpp av flytande avfall och mycket få kolväten släpps ut i atmosfären, så miljöpåverkan är mycket liten. Jämfört med andra processer är denna process lättare att uppfylla olika strikta specifikationer för miljöskydd, hälsa och säkerhet. En annan anmärkningsvärd egenskap hos denna process är att den kan drivas i ett superkondenserat tillstånd, den så kallade superkondenserade gasfas-fluidiserade bäddprocessen (SCM). Denna teknik kan öka den befintliga produktionskapaciteten med 200% genom att öka andelen vätskefas i reaktorn till 45%. Eftersom vätskeinnehållet inte är den grundläggande faktorn för fluidiserad bäddens instabilitet och bildning av polymeragglomerering är de viktigaste driftsvariablerna för denna teknik densiteten hos den expanderade bädden och förhållandet mellan expanderad bulkdensitet och sedimentationsbulkdensitet. Eftersom den superkondenserade tillståndsdriften effektivt kan avlägsna reaktionsvärmen kan den öka reaktorns produktionskapacitet mer än två gånger utan att öka volymen, och investeringsbesparingen är mycket stor. Slagsampolymerprodukter med etylenhalt upp till 17% (gummihalt större än 30%).
Processens kärnutrustning är en gasfas-reaktor med fluidiserad bädd, en cirkulerande gaskompressor, en cirkulerande gaskylare och en extruderingspelleteringsenhet. Den fluidiserade bäddreaktorn är ett ihåligt kärl med en förstorad sektion längst upp och en sparger i botten. Arbetstrycket för den första reaktorn är 3,5 MPaG och temperaturen är 67℃. Den andra reaktorns arbetstryck är 2,1 MPaG och temperaturen är 70℃. ; Den cirkulerande gaskompressorn är en enstegs centrifugalkompressor med konstant hastighet.
