Proceso de producción de polipropileno

La resina de polipropileno es una de las cuatro resinas termoplásticas de uso general (polietileno, cloruro de polivinilo, polipropileno, poliestireno). Se produce mediante una reacción de polimerización con propileno como materia prima y etileno como comonómero.
Los métodos de proceso utilizados para producir polipropileno en el mundo se dividen principalmente en las siguientes categorías según las categorías: método solvente, método de solución, método a granel en fase líquida (incluido el tipo combinado en fase gaseosa en fase líquida) y método a granel en fase gaseosa. Las características de cada proceso se presentan brevemente a continuación:
polimerización con disolvente
El método solvente (también conocido como método de lechada o método de lodo, método de lechada) es el primer proceso de producción de polipropileno. Sin embargo, debido a los procesos de eliminación de cenizas y recuperación de solventes, el proceso es largo y complejo, y con el avance de la tecnología de investigación de catalizadores, desde la década de 1980, el método con solventes ha tendido a estancarse y ha sido reemplazado gradualmente por el método a granel en fase líquida.
Características del proceso: (1) El monómero de propileno se disuelve en un disolvente líquido inerte (como el hexano) y la polimerización del disolvente se realiza bajo la acción de un catalizador. El polímero se suspende en el disolvente en forma de partículas sólidas y se utiliza un reactor de agitación tipo caldera; (2) Existen procesos de eliminación de cenizas y recuperación de solventes. El proceso es largo y complicado, con una gran inversión en equipamiento y un elevado consumo energético. Sin embargo, la producción es fácil de controlar y la calidad del producto es buena; (3) Las partículas de polipropileno se separan mediante filtración centrífuga y luego se secan mediante ebullición con flujo de aire y granulación por extrusión.
polimerización en solución
Características del proceso: (1) Utilizar hidrocarburos lineales de alto punto de ebullición como disolventes y operar a una temperatura superior al punto de fusión del polipropileno. Todos los polímeros resultantes se disuelven en el disolvente y se distribuyen uniformemente; (2) El método de extracción con gas a alta temperatura se evapora y elimina el disolvente. Se obtiene polipropileno fundido, para luego extruirlo y granularlo para obtener productos granulados; (3) El único fabricante es la empresa estadounidense Kodak.
Método a granel en fase líquida
El proceso de producción de polipropileno a granel con método de fase líquida y tipo combinado en fase líquida y fase gaseosa es un nuevo proceso desarrollado en las etapas media y tardía de la producción de polipropileno. Este proceso productivo se desarrolló siete años después de que el polipropileno iniciara su producción industrial en 1957.
El método a granel en fase líquida se utiliza para producir polipropileno. El catalizador se dispersa directamente en el propileno en fase líquida sin agregar ningún otro disolvente al sistema de reacción para realizar la polimerización en masa de propileno en fase líquida. El polímero precipita continuamente del propileno líquido y queda suspendido en el propileno líquido en forma de partículas finas. A medida que aumenta el tiempo de reacción, aumenta la concentración de partículas de polímero en el propileno líquido. Cuando la tasa de conversión de propileno alcanza un cierto nivel, el monómero de propileno no polimerizado se recupera mediante evaporación instantánea para obtener un producto de polipropileno en polvo. Este es un método de producción industrial de polipropileno relativamente simple y avanzado. El método a granel en fase líquida representa la nueva tecnología y el nuevo nivel de producción de polipropileno en el mundo en la década de 1980.
Características del proceso: (1) No se añade disolvente al sistema, el monómero de propileno se somete a una polimerización en masa en fase líquida en un reactor de caldera en estado de fase líquida, y el etileno propileno se somete a una copolimerización en fase gaseosa en un reactor de lecho fluidizado; (2) El proceso es simple, menos equipo, menos inversión, bajo consumo de energía y costos de producción; (3) La homopolimerización adopta un reactor agitado en caldera (proceso Hypol) o un reactor de bucle (proceso Spheripol), la copolimerización aleatoria y la copolimerización en bloque son ambas del tipo agitado y se realizan en un lecho fluidizado.
Un representante típico del método a granel en fase líquida es el proceso del método a granel en fase líquida Spherizone de BASELL. Spherizone es una tecnología de reciclaje en fase gaseosa que utiliza un catalizador Ziegler-Natta que produce polímeros que mantienen la tenacidad y la procesabilidad a la vez que son altamente cristalinos, rígidos y más uniformes. Produce resinas multimonómeras u homopolímeros bimodales altamente uniformes en un solo reactor. La reacción del ciclo de Spherizone tiene dos áreas interconectadas. Diferentes áreas desempeñan el papel de reactores de bucle en fase gaseosa y en fase líquida de otros procesos. Estas dos regiones pueden producir resinas con diferentes pesos moleculares relativos o distribuciones de composición de monómeros, ampliando el rango de rendimiento del polipropileno.
El equipo principal de este proceso es el sistema de reactor R230 MZCR (sistema de reactor de circulación multizona). El reactor consta de un tubo ascendente y un tubo descendente. En el tubo ascendente, el gas de reacción impulsa el polímero hacia arriba para formar fluidización, se envía a la parte superior del tubo descendente y pasa a través del separador ciclónico. El polvo se recoge en el bajante. El gas de reacción se hace circular mediante un compresor centrífugo a través de una tubería externa y el calor de reacción se elimina mediante un refrigerador circulador en la tubería de circulación externa. El producto del reactor se descarga a través de una válvula instalada en la parte inferior del bajante. Después de que el polvo descargado se desgasifica a alta y baja presión, se cuece al vapor y se seca directamente cuando se producen homopolímeros y copolímeros aleatorios para obtener productos en polvo. Cuando se producen productos antiimpacto, el polvo después de la desgasificación a alta presión se descarga en el reactor de lecho fluidizado en fase gaseosa. El reactor todavía utiliza el sistema de reactor de fase gaseosa Spheripol II. El reactor de copolimerización es un recipiente cilíndrico vertical con cabezas esféricas en las partes superior e inferior y un lecho en ebullición en la parte inferior. El material principal es acero inoxidable y la superficie interior está pulida.
La capacidad máxima de producción actual de este proceso en una sola línea ha alcanzado las 450,000 toneladas/año. El contenido de etileno de los productos de copolímero de impacto MZCR (reactor de circulación multizona) puede llegar hasta el 22 % (el contenido de caucho es superior al 40 %), y también se pueden producir productos de terpolímero que contienen etileno y 1-buteno.