กระบวนการผลิตโพรพิลีน

เรซินโพลีโพรพีลีนเป็นหนึ่งในสี่เรซินเทอร์โมพลาสติกอเนกประสงค์ (โพลีเอทิลีน โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีโพรพีลีน โพลีสไตรีน) ผลิตจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันโดยมีโพรพิลีนเป็นวัตถุดิบและมีเอทิลีนเป็นโคโมโนเมอร์
วิธีกระบวนการที่ใช้ในการผลิตโพลีโพรพีลีนในโลกส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้ตามประเภท: วิธีการตัวทำละลาย, วิธีการแก้ปัญหา, วิธีการรวมเฟสของเหลว (รวมถึงประเภทรวมเฟสก๊าซเฟสของเหลว) และวิธีรวมเฟสแก๊ส คุณลักษณะของแต่ละกระบวนการมีการแนะนำโดยย่อดังนี้:
การเกิดพอลิเมอไรเซชันของตัวทำละลาย
วิธีตัวทำละลาย (หรือเรียกอีกอย่างว่าวิธีสารละลายหรือวิธีโคลน วิธีสารละลาย) เป็นกระบวนการผลิตโพรพิลีนที่เก่าแก่ที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการกำจัดตัวทำละลายและการกำจัดตัวทำละลาย กระบวนการจึงยาวและซับซ้อน และด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา นับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 วิธีการตัวทำละลายมีแนวโน้มที่จะหยุดนิ่งและค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยวิธีจำนวนมากในเฟสของเหลว
คุณลักษณะของกระบวนการ: (1) โพรพิลีนโมโนเมอร์ถูกละลายในตัวทำละลายของเหลวเฉื่อย (เช่น เฮกเซน) และการเกิดพอลิเมอไรเซชันของตัวทำละลายจะดำเนินการภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา โพลีเมอร์ถูกแขวนลอยในตัวทำละลายในรูปของอนุภาคของแข็ง และใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบกวนแบบกาต้มน้ำ (2) มีกระบวนการแยกส่วนและการกู้คืนตัวทำละลาย กระบวนการนี้ยาวและซับซ้อน โดยมีการลงทุนอุปกรณ์จำนวนมากและใช้พลังงานสูง อย่างไรก็ตามการควบคุมการผลิตทำได้ง่ายและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ก็ดี (3) อนุภาคโพรพิลีนจะถูกแยกออกโดยการกรองแบบแรงเหวี่ยงแล้วทำให้แห้งโดยการต้มด้วยการไหลของอากาศและการอัดขึ้นรูปเป็นเม็ด
สารละลายโพลีเมอไรเซชัน
ลักษณะกระบวนการ: (1) ใช้ไฮโดรคาร์บอนเชิงเส้นที่มีจุดเดือดสูงเป็นตัวทำละลายและทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโพรพิลีน โพลีเมอร์ที่ได้ทั้งหมดจะถูกละลายในตัวทำละลายและมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอ (2) วิธีการลอกก๊าซอุณหภูมิสูงจะระเหยและกำจัดตัวทำละลาย ได้โพลีโพรพีลีนที่หลอมละลายแล้วจึงอัดขึ้นรูปและเป็นเม็ดเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เม็ด (3) ผู้ผลิตเพียงรายเดียวคือ American Kodak Company
วิธีการเป็นกลุ่มเฟสของเหลว
กระบวนการผลิตโพลีโพรพีลีนแบบรวมเฟสของเหลวและเฟสก๊าซ กระบวนการผลิตโพลีโพรพีลีนแบบจำนวนมากในเฟสของเหลวเป็นกระบวนการใหม่ที่พัฒนาขึ้นในขั้นตอนกลางและปลายของการผลิตโพรพิลีน กระบวนการผลิตนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเจ็ดปีหลังจากที่โพรพิลีนเริ่มการผลิตทางอุตสาหกรรมในปี พ.ศ. 2500
วิธีเทกองในเฟสของเหลวใช้ในการผลิตโพลีโพรพีลีน ตัวเร่งปฏิกิริยาจะกระจายโดยตรงในโพรพิลีนในเฟสของเหลวโดยไม่ต้องเติมตัวทำละลายอื่นใดในระบบปฏิกิริยาเพื่อดำเนินการโพลิเมอไรเซชันจำนวนมากในเฟสของเหลวของโพรพิลีน โพลีเมอร์จะตกตะกอนจากโพรพิลีนเหลวอย่างต่อเนื่องและแขวนลอยอยู่ในโพรพิลีนเหลวในรูปของอนุภาคละเอียด เมื่อเวลาทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของอนุภาคโพลีเมอร์ในโพรพิลีนเหลวจะเพิ่มขึ้น เมื่ออัตราการแปลงโพรพิลีนถึงระดับหนึ่ง โพรพิลีนโมโนเมอร์ที่ยังไม่ได้โพลีเมอร์จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ผ่านการระเหยแบบแฟลชเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์โพลีโพรพีลีนแบบผง นี่เป็นวิธีการผลิตโพลีโพรพีลีนทางอุตสาหกรรมที่ค่อนข้างง่ายและขั้นสูง วิธีเทกองในขั้นตอนของเหลวแสดงถึงเทคโนโลยีใหม่และระดับใหม่ของการผลิตโพลีโพรพีลีนในโลกในช่วงทศวรรษ 1980
คุณลักษณะของกระบวนการ: (1) ไม่มีการเติมตัวทำละลายลงในระบบ โพรพิลีนโมโนเมอร์ผ่านกระบวนการโพลิเมอไรเซชันจำนวนมากในเฟสของเหลวในเครื่องปฏิกรณ์กาต้มน้ำในสถานะเฟสของเหลว และเอทิลีนโพรพิลีนผ่านกระบวนการโคพอลิเมอไรเซชันของเฟสก๊าซในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด; (2) กระบวนการนี้ง่าย อุปกรณ์น้อย ลงทุนน้อย ใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนการผลิต (3) โฮโมโพลีเมอร์ไรเซชันใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบกวนด้วยกาต้มน้ำ (กระบวนการ Hypol) หรือเครื่องปฏิกรณ์แบบลูป (กระบวนการ Spheripol) การทำโคพอลิเมอร์แบบสุ่ม และการทำโคพอลิเมอร์แบบบล็อกมีทั้งแบบกวนที่ทำในฟลูอิไดซ์เบด
ตัวแทนทั่วไปของวิธีปริมาณมากในเฟสของเหลวคือกระบวนการวิธีปริมาณมากในเฟสของเหลว Spherizone ของ BASELL Spherizone เป็นเทคโนโลยีการรีไซเคิลโดยใช้ก๊าซโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta ที่ผลิตโพลีเมอร์ที่รักษาความเหนียวและความสามารถในการแปรรูป ในขณะเดียวกันก็มีผลึกสูง แข็ง และสม่ำเสมอมากขึ้น ผลิตเรซินมัลติโมโนเมอร์หรือโฮโมโพลีเมอร์แบบไบโมดัลที่มีความสม่ำเสมอสูงในเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยว ปฏิกิริยาวัฏจักร Spherizone มีสองส่วนที่เชื่อมต่อถึงกัน พื้นที่ต่างๆ มีบทบาทเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบลูปเฟสก๊าซและเฟสของเหลวของกระบวนการอื่นๆ ทั้งสองภูมิภาคนี้สามารถผลิตเรซินที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์หรือการกระจายองค์ประกอบของโมโนเมอร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งช่วยขยายช่วงประสิทธิภาพของโพลีโพรพีลีน
อุปกรณ์หลักของกระบวนการนี้คือระบบ R230 เครื่องปฏิกรณ์ MZCR (ระบบเครื่องปฏิกรณ์หมุนเวียนหลายโซน) เครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยไรเซอร์และดาวน์คัมเมอร์ ในไรเซอร์ โพลีเมอร์จะถูกเป่าขึ้นโดยแก๊สปฏิกิริยาเพื่อสร้างฟลูอิไดเซชัน และถูกส่งไปยังส่วนบนของดาวน์โคเมอร์และผ่านตัวแยกไซโคลน ผงจะถูกรวบรวมไว้ในดาวน์คัมเมอร์ ก๊าซปฏิกิริยาจะถูกหมุนเวียนโดยคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงผ่านท่อภายนอก และความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกกำจัดออกโดยใช้เครื่องทำความเย็นแบบหมุนเวียนบนท่อหมุนเวียนภายนอก ผลิตภัณฑ์เครื่องปฏิกรณ์ถูกปล่อยออกมาผ่านวาล์วที่ติดตั้งอยู่ที่ส่วนล่างของดาวน์คัมเมอร์ หลังจากที่ผงที่ปล่อยออกมาถูกกำจัดแก๊สภายใต้แรงดันสูงและแรงดันต่ำ มันจะถูกนึ่งและทำให้แห้งโดยตรงเมื่อผลิตโฮโมโพลีเมอร์และโคโพลีเมอร์แบบสุ่มเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผง เมื่อผลิตผลิตภัณฑ์ป้องกันการกระแทก ผงหลังจากการไล่แก๊สด้วยแรงดันสูงจะถูกปล่อยออกสู่เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบแก๊ส เครื่องปฏิกรณ์ยังคงใช้ระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเฟสก๊าซ Spheripol II เครื่องปฏิกรณ์โคโพลีเมอร์ไรเซชันเป็นภาชนะทรงกระบอกแนวตั้งที่มีหัวทรงกลมที่ส่วนบนและส่วนล่าง และมีเบดพ่นตัวที่ส่วนล่าง วัสดุหลักเป็นสแตนเลส และพื้นผิวด้านในขัดเงา
กำลังการผลิตสูงสุดในปัจจุบันของกระบวนการนี้ในสายการผลิตเดียวสูงถึง 450,000 ตัน/ปี ปริมาณเอทิลีนของ MZCR (เครื่องปฏิกรณ์หมุนเวียนหลายโซน) ส่งผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์โคโพลีเมอร์สามารถสูงถึง 22% (ปริมาณยางมากกว่า 40%) และผลิตภัณฑ์เทอร์โพลีเมอร์ที่มีเอทิลีนและ 1-บิวทีนก็สามารถผลิตได้เช่นกัน