Polipropilen Üretim Süreci

Polipropilen reçine dört genel amaçlı termoplastik reçineden (polietilen, polivinil klorür, polipropilen, polistiren) biridir. Hammadde olarak propilen ve komonomer olarak etilen ile polimerizasyon reaksiyonu yoluyla üretilir.
Dünyada polipropilen üretmek için kullanılan proses yöntemleri kategorilere göre temel olarak şu kategorilere ayrılmaktadır: solvent yöntemi, çözelti yöntemi, sıvı fazda yığın yöntemi (sıvı fazda gaz fazı kombine tipi dahil) ve gaz fazında yığın yöntemi. Her bir prosesin özellikleri kısaca aşağıda tanıtılmaktadır:
solvent polimerizasyonu
Solvent yöntemi (aynı zamanda bulamaç yöntemi veya çamur yöntemi, bulamaç yöntemi olarak da bilinir) en eski polipropilen üretim prosesidir. Bununla birlikte, kül giderme ve solvent geri kazanım prosesleri nedeniyle proses uzun ve karmaşıktır ve katalizör araştırma teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte, 1980'lerden bu yana solvent metodu durgunlaşma eğilimi gösterdi ve yavaş yavaş yerini sıvı fazlı yığın metodu aldı.
Proses özellikleri: (1) Propilen monomer, atıl bir sıvı solvent (heksan gibi) içerisinde çözülür ve solvent polimerizasyonu, bir katalizörün etkisi altında gerçekleştirilir. Polimer, katı parçacıklar formunda çözücü içinde süspanse edilir ve kazan tipi bir karıştırma reaktörü kullanılır; ( 2) Kül giderme ve solvent geri kazanım işlemleri mevcuttur. Süreç, büyük ekipman yatırımı ve yüksek enerji tüketimi nedeniyle uzun ve karmaşıktır. Ancak üretimin kontrolü kolaydır ve ürün kalitesi iyidir; (3) Polipropilen parçacıkları santrifüjlü filtrelemeyle ayrılır ve daha sonra hava akışıyla kaynatma ve ekstrüzyonla granülasyonla kurutulur.
çözelti polimerizasyonu
İşlem özellikleri: (1) Çözücü olarak yüksek kaynama noktalı doğrusal hidrokarbonlar kullanın ve polipropilenin erime noktasından daha yüksek bir sıcaklıkta çalışın. Ortaya çıkan polimerlerin tümü solvent içinde çözülür ve eşit şekilde dağıtılır; (2) Yüksek sıcaklıkta gaz sıyırma yöntemi buharlaşır ve solventi uzaklaştırır. Erimiş polipropilen elde edilir ve daha sonra ekstrüzyona tabi tutulur ve pelet ürünler elde etmek için granüle edilir; (3) Tek üretici Amerikan Kodak Şirketidir.
Sıvı faz toplu yöntemi
Sıvı faz ve gaz fazı kombine tip, sıvı fazlı toplu yöntem polipropilen üretim prosesi, polipropilen üretiminin orta ve geç aşamalarında geliştirilen yeni bir prosestir. Bu üretim süreci, polipropilenin 1957 yılında endüstriyel üretime başlamasından yedi yıl sonra geliştirildi.
Polipropilen üretmek için sıvı faz yığın yöntemi kullanılır. Katalizör, propilenin sıvı fazda toplu polimerizasyonunu gerçekleştirmek için reaksiyon sistemine başka bir çözücü eklenmeden doğrudan sıvı faz propilen içinde dağıtılır. Polimer sürekli olarak sıvı propilenden çöker ve sıvı propilen içinde ince parçacıklar halinde süspanse edilir. Reaksiyon süresi arttıkça sıvı propilendeki polimer parçacıklarının konsantrasyonu artar. Propilen dönüşüm oranı belirli bir seviyeye ulaştığında, polimerize olmayan propilen monomeri flaş buharlaştırma yoluyla geri kazanılarak toz polipropilen ürünü elde edilir. Bu, polipropilenin nispeten basit ve gelişmiş bir endüstriyel üretim yöntemidir. Sıvı faz yığın yöntemi, 1980'lerde dünyada polipropilen üretimindeki yeni teknolojiyi ve yeni düzeyi temsil etmektedir.
Proses özellikleri: (1) Sisteme hiçbir solvent eklenmez, propilen monomer, sıvı faz halinde bir kazan reaktöründe sıvı fazda toplu polimerizasyona tabi tutulur ve etilen propilen, akışkan yataklı bir reaktörde gaz fazında kopolimerizasyona tabi tutulur; (2) Süreç basittir, Daha az ekipman, daha az yatırım, düşük güç tüketimi ve üretim maliyetleri; (3) Homopolimerizasyon, su ısıtıcısıyla karıştırılan reaktörü (Hypol işlemi) veya döngü reaktörünü (Spheripol işlemi) benimser; rastgele kopolimerizasyon ve blok kopolimerizasyonun her ikisi de, akışkan yatakta gerçekleştirilen karıştırmalı tiptedir.
Sıvı faz yığın yönteminin tipik bir temsilcisi BASELL'in Spherizone sıvı faz yığın yöntemi işlemidir. Spherizone, son derece kristalli, sert ve daha düzgün olmasının yanı sıra dayanıklılığı ve işlenebilirliği koruyan polimerler üreten, Ziegler-Natta katalizörünü kullanan bir gaz fazı geri dönüşüm teknolojisidir. Tek bir reaktörde oldukça düzgün multimonomer reçineler veya bimodal homopolimerler üretir. Spherizone döngü reaksiyonunun birbirine bağlı iki alanı vardır. Farklı alanlar, diğer proseslerin gaz fazı ve sıvı fazı döngü reaktörlerinin rolünü oynar. Bu iki bölge, farklı bağıl molekül ağırlıklarına veya monomer bileşimi dağılımlarına sahip reçineler üreterek polipropilenin performans aralığını genişletebilir.
Bu prosesin temel ekipmanı MZCR (çok bölgeli sirkülasyon reaktör sistemi) reaktör R230 sistemidir. Reaktör bir yükseltici ve bir indiriciden oluşur. Yükselticide polimer, akışkanlaştırmayı oluşturmak için reaksiyon gazı tarafından yukarıya doğru üflenir ve aşağılayıcının üst kısmına gönderilir ve siklon ayırıcıdan geçer. Toz indiricide toplanır. Reaksiyon gazı, harici bir boru hattı üzerinden bir santrifüj kompresör tarafından sirküle edilir ve reaksiyon ısısı, harici sirkülasyon boru hattı üzerindeki bir sirkülasyon soğutucusu vasıtasıyla uzaklaştırılır. Reaktör ürünü, indiricinin alt kısmına monte edilen bir valf aracılığıyla boşaltılır. Tahliye edilen tozun yüksek basınç ve düşük basınç altında gazı alındıktan sonra, toz ürünler elde etmek için homopolimerler ve rastgele kopolimerler üretilirken doğrudan buharlanır ve kurutulur. Darbe önleyici ürünler üretilirken, yüksek basınçlı gaz giderme işleminden sonra toz, gaz fazı akışkan yataklı reaktöre boşaltılır. Reaktör hala Spheripol II gaz fazlı reaktör sistemini kullanıyor. Kopolimerizasyon reaktörü, üst ve alt kısımlarında küresel başlıklar ve alt kısımda bir ebülasyon yatağı bulunan dikey silindirik bir kaptır. Ana malzemesi paslanmaz çelik olup, iç yüzeyi cilalıdır.
Bu prosesin tek hattaki mevcut maksimum üretim kapasitesi 450,000 ton/yıl'a ulaştı. MZCR (çok bölgeli sirkülasyon reaktörü) darbeli kopolimer ürünlerinin etilen içeriği %22 kadar yüksek olabilir (kauçuk içeriği %40'tan fazladır), ayrıca etilen ve 1-buten içeren terpolimer ürünleri de üretilebilir.