فرآیند تولید پلی پروپیلن

رزین پلی پروپیلن یکی از چهار رزین ترموپلاستیک همه منظوره (پلی اتیلن، پلی وینیل کلراید، پلی پروپیلن، پلی استایرن) است. از طریق واکنش پلیمریزاسیون با پروپیلن به عنوان ماده اولیه و اتیلن به عنوان کومونومر تولید می شود.
روش های فرآیندی مورد استفاده برای تولید پلی پروپیلن در جهان عمدتاً بر اساس دسته بندی های زیر در دسته های زیر قرار می گیرند: روش حلال، روش محلول، روش حجمی فاز مایع (شامل فاز گاز فاز مایع نوع ترکیبی) و روش حجمی فاز گاز. ویژگی های هر فرآیند به طور خلاصه به شرح زیر معرفی می شود:
پلیمریزاسیون با حلال
روش حلال (همچنین به عنوان روش دوغاب یا روش گل، روش دوغاب نیز شناخته می شود) اولین فرآیند تولید پلی پروپیلن است. با این حال، به دلیل فرآیندهای حذف و بازیافت حلال، این فرآیند طولانی و پیچیده است و با پیشرفت فناوری تحقیقات کاتالیست، از دهه 1980، روش حلال به سمت رکود متمایل شد و به تدریج با روش توده فاز مایع جایگزین شد.
ویژگی های فرآیند: (1) مونومر پروپیلن در یک حلال مایع بی اثر (مانند هگزان) حل می شود و پلیمریزاسیون حلال تحت عمل یک کاتالیزور انجام می شود. پلیمر به شکل ذرات جامد در حلال معلق می شود و از یک راکتور همزن از نوع کتری استفاده می شود. (2) فرآیندهای جداسازی و بازیابی حلال وجود دارد. این فرآیند طولانی و پیچیده است، با سرمایه گذاری تجهیزات بزرگ و مصرف انرژی بالا. با این حال، کنترل تولید آسان است و کیفیت محصول خوب است. (3) ذرات پلی پروپیلن توسط فیلتراسیون گریز از مرکز جدا شده و سپس با جوش جریان هوا و دانه بندی اکستروژن خشک می شوند.
پلیمریزاسیون محلول
ویژگی های فرآیند: (1) از هیدروکربن های خطی با نقطه جوش بالا به عنوان حلال استفاده کنید و در دمای بالاتر از نقطه ذوب پلی پروپیلن کار کنید. پلیمرهای حاصل همگی در حلال حل شده و به طور یکنواخت توزیع می شوند. (2) روش جداسازی گاز با دمای بالا تبخیر شده و حلال را حذف می کند. پلی پروپیلن مذاب به دست می آید و سپس اکسترود و دانه بندی می شود تا محصولات گلوله به دست آید. (3) تنها سازنده شرکت کداک آمریکایی است.
روش حجمی فاز مایع
فاز مایع و فاز ترکیبی فاز مایع، فرآیند تولید پلی پروپیلن به روش حجیم فاز مایع، فرآیند جدیدی است که در مراحل میانی و اواخر تولید پلی پروپیلن توسعه یافته است. این فرآیند تولید هفت سال پس از شروع تولید صنعتی پلی پروپیلن در سال 1957 توسعه یافت.
برای تولید پلی پروپیلن از روش حجیم فاز مایع استفاده می شود. کاتالیزور مستقیماً در فاز مایع پروپیلن بدون افزودن هیچ حلال دیگری به سیستم واکنش پخش می شود تا پلیمریزاسیون حجیم فاز مایع پروپیلن انجام شود. پلیمر به طور مداوم از پروپیلن مایع رسوب می کند و به شکل ذرات ریز در پروپیلن مایع معلق می شود. با افزایش زمان واکنش، غلظت ذرات پلیمر در پروپیلن مایع افزایش می یابد. هنگامی که نرخ تبدیل پروپیلن به سطح معینی می رسد، مونومر پروپیلن پلیمریزه نشده از طریق تبخیر فلش بازیابی می شود تا محصول پلی پروپیلن پودری به دست آید. این یک روش تولید صنعتی نسبتاً ساده و پیشرفته پلی پروپیلن است. روش حجیم فاز مایع نشان دهنده فناوری جدید و سطح جدید تولید پلی پروپیلن در جهان در دهه 1980 است.
ویژگی های فرآیند: (1) هیچ حلالی به سیستم اضافه نمی شود، مونومر پروپیلن در یک راکتور کتری در حالت فاز مایع تحت پلیمریزاسیون فاز مایع قرار می گیرد و اتیلن پروپیلن در یک راکتور بستر سیال تحت کوپلیمریزاسیون فاز گاز قرار می گیرد. (2) فرآیند ساده است، تجهیزات کمتر، سرمایه گذاری کمتر، مصرف برق کم و هزینه های تولید. (3) هموپلیمریزاسیون راکتور همزن کتری (فرآیند Hypol) یا راکتور حلقه (فرآیند Spheripol) اتخاذ می کند، کوپلیمریزاسیون تصادفی و کوپلیمریزاسیون بلوکی هر دو در نوع همزده در بستر سیال انجام می شوند.
یک نماینده معمولی روش حجیم فاز مایع، فرآیند روش حجمی فاز مایع Spherizone بازل است. Spherizone یک فناوری بازیافت فاز گاز با استفاده از کاتالیزور Ziegler-Natta است که پلیمرهایی را تولید می‌کند که چقرمگی و فرآیندپذیری را حفظ می‌کنند و در عین حال بسیار کریستالی، سفت و یکنواخت‌تر هستند. این رزین های چندمونومری بسیار یکنواخت یا هموپلیمرهای دووجهی را در یک راکتور واحد تولید می کند. واکنش چرخه Spherizone دو ناحیه به هم پیوسته دارد. مناطق مختلف نقش راکتورهای فاز گاز و حلقه فاز مایع فرآیندهای دیگر را ایفا می کنند. این دو ناحیه می‌توانند رزین‌هایی با وزن‌های مولکولی نسبی یا توزیع ترکیبات مونومری متفاوت تولید کنند که دامنه عملکرد پلی‌پروپیلن را گسترش می‌دهد.
تجهیزات اصلی این فرآیند، سیستم راکتور MZCR (سیستم راکتور گردشی چند ناحیه ای) R230 است. راکتور از یک رایزر و یک فرودکن تشکیل شده است. در رایزر، پلیمر توسط گاز واکنش به سمت بالا دمیده می شود تا سیال شدن ایجاد شود و به قسمت بالایی پایین آمدن فرستاده شده و از جداکننده سیکلون عبور می کند. پودر در داون کامر جمع آوری می شود. گاز واکنش توسط یک کمپرسور گریز از مرکز از طریق یک خط لوله خارجی به گردش در می آید و گرمای واکنش با استفاده از یک خنک کننده سیرکولاتور روی خط لوله گردش خارجی خارج می شود. محصول راکتور از طریق دریچه نصب شده در قسمت پایینی پایین آمدن تخلیه می شود. پس از اینکه پودر تخلیه شده تحت فشار بالا و فشار کم گاز زدایی شد، در هنگام تولید هموپلیمرها و کوپلیمرهای تصادفی مستقیماً بخارپز و خشک می شود تا محصولات پودری به دست آید. هنگام تولید محصولات ضد ضربه، پودر پس از گاز زدایی با فشار بالا به راکتور بستر سیال فاز گاز تخلیه می شود. این راکتور همچنان از سیستم راکتور فاز گازی Spheripol II استفاده می کند. راکتور کوپلیمریزاسیون یک ظرف استوانه ای عمودی با سرهای کروی در قسمت های بالایی و پایینی و یک بستر جوشان در قسمت پایینی است. مواد اصلی فولاد ضد زنگ و سطح داخلی جلا داده شده است.
حداکثر ظرفیت تولید فعلی این فرآیند در یک خط به 450،{1}} تن در سال رسیده است. محتوای اتیلن محصولات کوپلیمر ضربه ای MZCR (راکتور گردش چند ناحیه ای) می تواند تا 22% (محتوای لاستیک بیشتر از 40%) باشد و محصولات ترپلیمری حاوی اتیلن و 1-بوتن نیز می تواند تولید شود.