Processo di produzione del polipropilene

La resina di polipropilene è una delle quattro resine termoplastiche per uso generale (polietilene, cloruro di polivinile, polipropilene, polistirolo). Viene prodotto attraverso una reazione di polimerizzazione con propilene come materia prima ed etilene come comonomero.
I metodi di processo utilizzati per produrre polipropilene nel mondo rientrano principalmente nelle seguenti categorie in base alle categorie: metodo con solvente, metodo in soluzione, metodo in massa in fase liquida (incluso il tipo combinato in fase gassosa in fase liquida) e metodo in massa in fase gassosa. Le caratteristiche di ciascun processo vengono brevemente introdotte come segue:
polimerizzazione con solvente
Il metodo del solvente (noto anche come metodo dell'impasto liquido o metodo del fango, metodo dell'impasto liquido) è il primo processo di produzione del polipropilene. Tuttavia, a causa dei processi di deashing e recupero del solvente, il processo è lungo e complesso e, con il progresso della tecnologia di ricerca sui catalizzatori, a partire dagli anni '80, il metodo con solvente ha avuto la tendenza a stagnare ed è stato gradualmente sostituito dal metodo sfuso in fase liquida.
Caratteristiche del processo: (1) Il monomero di propilene viene sciolto in un solvente liquido inerte (come l'esano) e la polimerizzazione del solvente viene eseguita sotto l'azione di un catalizzatore. Il polimero viene sospeso nel solvente sotto forma di particelle solide e viene utilizzato un reattore di agitazione del tipo a bollitore; (2) Esistono processi di deashing e recupero solventi. Il processo è lungo e complicato, con grandi investimenti in attrezzature e un elevato consumo di energia. Tuttavia la produzione è facile da controllare e la qualità del prodotto è buona; (3) Le particelle di polipropilene vengono separate mediante filtrazione centrifuga e quindi essiccate mediante ebollizione con flusso d'aria e granulazione per estrusione.
polimerizzazione in soluzione
Caratteristiche del processo: (1) Utilizzare idrocarburi lineari ad alto punto di ebollizione come solventi e operare a una temperatura superiore al punto di fusione del polipropilene. I polimeri risultanti sono tutti disciolti nel solvente e distribuiti uniformemente; (2) Il metodo di strippaggio del gas ad alta temperatura evapora e rimuove il solvente. Si ottiene polipropilene fuso, che viene poi estruso e granulato per ottenere prodotti in pellet; (3) L'unico produttore è l'americana Kodak Company.
Metodo bulk in fase liquida
Il processo di produzione del polipropilene con metodo sfuso in fase liquida e fase gassosa combinata in fase liquida e fase gassosa è un nuovo processo sviluppato nelle fasi intermedie e finali della produzione di polipropilene. Questo processo produttivo è stato sviluppato sette anni dopo l’inizio della produzione industriale del polipropilene nel 1957.
Il metodo sfuso in fase liquida viene utilizzato per produrre polipropilene. Il catalizzatore viene disperso direttamente nel propilene in fase liquida senza aggiungere alcun altro solvente al sistema di reazione per eseguire la polimerizzazione in massa del propilene in fase liquida. Il polimero precipita continuamente dal propilene liquido e viene sospeso nel propilene liquido sotto forma di particelle fini. All'aumentare del tempo di reazione, aumenta la concentrazione delle particelle polimeriche nel propilene liquido. Quando il tasso di conversione del propilene raggiunge un certo livello, il monomero di propilene non polimerizzato viene recuperato mediante evaporazione flash per ottenere un prodotto di polipropilene in polvere. Questo è un metodo di produzione industriale relativamente semplice e avanzato del polipropilene. Il metodo bulk in fase liquida rappresenta la nuova tecnologia e il nuovo livello di produzione di polipropilene nel mondo negli anni '80.
Caratteristiche del processo: (1) Nessun solvente viene aggiunto al sistema, il monomero di propilene viene sottoposto a polimerizzazione in massa in fase liquida in un reattore a bollitore in uno stato di fase liquida e l'etilene propilene viene sottoposto a copolimerizzazione in fase gassosa in un reattore a letto fluidizzato; (2) Il processo è semplice, meno attrezzature, meno investimenti, bassi consumi energetici e costi di produzione; (3) L'omopolimerizzazione adotta un reattore agitato con bollitore (processo Hypol) o un reattore a circuito (processo Spheripol), la copolimerizzazione casuale e la copolimerizzazione a blocchi sono entrambe di tipo agitato eseguite in un letto fluidizzato.
Un tipico rappresentante del metodo in fase liquida in massa è il processo con metodo in massa in fase liquida Spherizone di BASELL. Spherizone è una tecnologia di riciclaggio in fase gassosa che utilizza un catalizzatore Ziegler-Natta che produce polimeri che mantengono tenacità e lavorabilità pur essendo altamente cristallini, rigidi e più uniformi. Produce resine multimonomeriche altamente uniformi o omopolimeri bimodali in un unico reattore. La reazione del ciclo Spherizone ha due aree interconnesse. Diverse aree svolgono il ruolo di reattori a ciclo di fase gassosa e di fase liquida di altri processi. Queste due regioni possono produrre resine con pesi molecolari relativi o distribuzioni di composizione monomerica diversi, ampliando la gamma di prestazioni del polipropilene.
L'attrezzatura principale di questo processo è il sistema del reattore R230 MZCR (sistema di reattore a circolazione multizona). Il reattore è costituito da una colonna montante e una discendente. Nel riser, il polimero viene sospinto verso l'alto dal gas di reazione per formare fluidificazione, viene inviato alla parte superiore del downcomer e passa attraverso il separatore a ciclone. La polvere viene raccolta nel downcomer. Il gas di reazione viene fatto circolare da un compressore centrifugo attraverso una tubazione esterna e il calore di reazione viene rimosso mediante un raffreddatore a circolazione sulla tubazione di circolazione esterna. Il prodotto del reattore viene scaricato attraverso una valvola installata nella parte inferiore del tubo di scarico. Dopo che la polvere scaricata è stata degasata ad alta e bassa pressione, viene direttamente vaporizzata ed essiccata durante la produzione di omopolimeri e copolimeri casuali per ottenere prodotti in polvere. Quando si producono prodotti antiurto, la polvere dopo il degasaggio ad alta pressione viene scaricata nel reattore a letto fluidizzato in fase gassosa. Il reattore utilizza ancora il sistema di reattore in fase gassosa Spheripol II. Il reattore di copolimerizzazione è un recipiente cilindrico verticale con teste sferiche nella parte superiore ed inferiore e un letto ebollante nella parte inferiore. Il materiale principale è l'acciaio inossidabile e la superficie interna è lucida.
L'attuale capacità produttiva massima di questo processo in un'unica linea ha raggiunto le 450,000 tonnellate/anno. Il contenuto di etilene dei prodotti copolimerici ad impatto MZCR (reattore a circolazione multizona) può raggiungere il 22% (il contenuto di gomma è superiore al 40%) e possono essere prodotti anche prodotti terpolimerici contenenti etilene e 1-butene.