Quy trình sản xuất Polypropylene

Nhựa Polypropylen là một trong bốn loại nhựa nhiệt dẻo đa năng (polyethylene, polyvinyl clorua, polypropylene, polystyrene). Nó được sản xuất thông qua phản ứng trùng hợp với propylene làm nguyên liệu thô và ethylene làm comonomer.
Các phương pháp xử lý được sử dụng để sản xuất polypropylen trên thế giới chủ yếu thuộc các loại sau theo loại: phương pháp dung môi, phương pháp dung dịch, phương pháp khối pha lỏng (bao gồm cả loại kết hợp pha khí pha lỏng) và phương pháp khối pha khí. Đặc điểm của từng quy trình được giới thiệu ngắn gọn như sau:
trùng hợp dung môi
Phương pháp dung môi (còn gọi là phương pháp bùn hoặc phương pháp bùn, phương pháp bùn) là quy trình sản xuất polypropylen sớm nhất. Tuy nhiên, do quá trình khử cặn và thu hồi dung môi kéo dài và phức tạp, cùng với sự tiến bộ của công nghệ nghiên cứu chất xúc tác, từ những năm 1980, phương pháp dung môi có xu hướng trì trệ và dần được thay thế bằng phương pháp khối pha lỏng.
Đặc điểm quy trình: (1) Monome propylene được hòa tan trong dung môi lỏng trơ ​​(như hexane) và quá trình trùng hợp dung môi được thực hiện dưới tác dụng của chất xúc tác. Polyme lơ lửng trong dung môi ở dạng hạt rắn và sử dụng lò phản ứng khuấy kiểu ấm đun nước; (2) Có quá trình khử cặn và thu hồi dung môi. Quá trình này kéo dài và phức tạp, đầu tư thiết bị lớn và tiêu thụ năng lượng cao. Tuy nhiên, việc sản xuất dễ kiểm soát và chất lượng sản phẩm tốt; (3) Các hạt polypropylen được tách ra bằng cách lọc ly tâm và sau đó được làm khô bằng cách đun sôi dòng không khí và tạo hạt đùn.
trùng hợp dung dịch
Đặc điểm quy trình: (1) Sử dụng hydrocacbon tuyến tính có nhiệt độ sôi cao làm dung môi và hoạt động ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của polypropylen. Các polyme thu được đều được hòa tan trong dung môi và phân bố đồng đều; (2) Phương pháp tước khí ở nhiệt độ cao làm bay hơi và loại bỏ dung môi. Thu được polypropylen nóng chảy, sau đó được ép đùn và tạo hạt để thu được các sản phẩm dạng viên; (3) Nhà sản xuất duy nhất là Công ty Kodak của Mỹ.
Phương pháp khối pha lỏng
Quy trình sản xuất polypropylen theo phương pháp pha lỏng và pha khí, pha lỏng là một quy trình mới được phát triển ở giai đoạn giữa và cuối của quá trình sản xuất polypropylen. Quy trình sản xuất này được phát triển bảy năm sau khi polypropylene bắt đầu được sản xuất công nghiệp vào năm 1957.
Phương pháp khối pha lỏng được sử dụng để sản xuất polypropylen. Chất xúc tác được phân tán trực tiếp trong propylene pha lỏng mà không cần thêm bất kỳ dung môi nào khác vào hệ thống phản ứng để thực hiện phản ứng trùng hợp khối propylene ở pha lỏng. Polyme liên tục kết tủa từ propylene lỏng và lơ lửng trong propylene lỏng ở dạng hạt mịn. Khi thời gian phản ứng tăng lên, nồng độ các hạt polymer trong propylene lỏng tăng lên. Khi tốc độ chuyển đổi propylene đạt đến một mức nhất định, monome propylene không được polyme hóa sẽ được thu hồi thông qua quá trình bay hơi nhanh để thu được sản phẩm polypropylen dạng bột. Đây là phương pháp sản xuất polypropylene công nghiệp tương đối đơn giản và tiên tiến. Phương pháp khối pha lỏng đại diện cho công nghệ mới và trình độ sản xuất polypropylen mới trên thế giới vào những năm 1980.
Đặc điểm của quy trình: (1) Không có dung môi nào được thêm vào hệ thống, monome propylene trải qua quá trình trùng hợp khối pha lỏng trong lò phản ứng ấm đun nước ở trạng thái pha lỏng và ethylene propylene trải qua quá trình đồng trùng hợp pha khí trong lò phản ứng tầng sôi; (2) Quy trình đơn giản, Ít thiết bị, ít đầu tư, tiêu thụ điện năng và chi phí sản xuất thấp; (3) Quá trình đồng trùng hợp thông qua lò phản ứng khuấy ấm (quy trình Hypol) hoặc lò phản ứng vòng (quy trình Spheripol), đồng trùng hợp ngẫu nhiên và đồng trùng hợp khối đều ở dạng khuấy được thực hiện trên tầng sôi.
Một đại diện điển hình của phương pháp khối pha lỏng là quy trình phương pháp khối pha lỏng Spherizone của BASEELL. Spherizone là công nghệ tái chế pha khí sử dụng chất xúc tác Ziegler-Natta để tạo ra các polyme duy trì độ dẻo dai và khả năng xử lý trong khi có độ tinh thể cao, cứng và đồng đều hơn. Nó tạo ra các loại nhựa đa monome có độ đồng đều cao hoặc các chất đồng nhất lưỡng kim trong một lò phản ứng duy nhất. Phản ứng chu trình Spherizone có hai khu vực liên kết với nhau. Các khu vực khác nhau đóng vai trò là lò phản ứng vòng pha khí và pha lỏng của các quá trình khác. Hai khu vực này có thể sản xuất nhựa có trọng lượng phân tử tương đối khác nhau hoặc phân bố thành phần monome, mở rộng phạm vi hoạt động của polypropylen.
Thiết bị cốt lõi của quá trình này là hệ thống lò phản ứng R230 MZCR (hệ thống lò phản ứng tuần hoàn đa vùng). Lò phản ứng bao gồm một ống đứng và một ống đi xuống. Trong ống nâng, polyme được khí phản ứng thổi lên trên để tạo thành tầng sôi và được đưa đến phần trên của ống dẫn xuống và đi qua thiết bị phân tách lốc xoáy. Bột được thu thập trong máy đi xuống. Khí phản ứng được tuần hoàn bằng máy nén ly tâm qua đường ống bên ngoài và nhiệt phản ứng được loại bỏ bằng bộ làm mát tuần hoàn trên đường ống tuần hoàn bên ngoài. Sản phẩm lò phản ứng được xả qua một van được lắp đặt ở phần dưới của ống dẫn nước. Sau khi bột thải ra được khử khí dưới áp suất cao và áp suất thấp, nó được hấp và sấy khô trực tiếp khi sản xuất homopolyme và copolyme ngẫu nhiên để thu được sản phẩm bột. Khi sản xuất các sản phẩm chống va đập, bột sau khi khử khí ở áp suất cao được thải vào lò phản ứng tầng sôi pha khí. Lò phản ứng vẫn sử dụng hệ thống lò phản ứng pha khí Spheripol II. Lò phản ứng đồng trùng hợp là một bình hình trụ thẳng đứng có đầu hình cầu ở phần trên và phần dưới và một lớp sủi bọt ở phần dưới. Chất liệu chính là thép không gỉ và bề mặt bên trong được đánh bóng.
Công suất sản xuất tối đa hiện tại của quy trình này trên một dây chuyền đã đạt 450.{1}} tấn/năm. Hàm lượng ethylene của các sản phẩm copolyme tác động MZCR (lò phản ứng tuần hoàn đa vùng) có thể lên tới 22% (hàm lượng cao su lớn hơn 40%) và cũng có thể sản xuất các sản phẩm terpolymer chứa ethylene và 1-butene.