عملية إنتاج مادة البولي بروبيلين

راتينج البولي بروبيلين هو أحد راتنجات اللدائن الحرارية الأربعة للأغراض العامة (البولي إيثيلين، البولي فينيل كلورايد، البولي بروبيلين، البوليسترين). يتم إنتاجه من خلال تفاعل البلمرة مع البروبيلين كمادة خام والإيثيلين كمونومر.
تنقسم طرق المعالجة المستخدمة لإنتاج مادة البولي بروبيلين في العالم بشكل أساسي إلى الفئات التالية وفقًا للفئات: طريقة المذيبات، وطريقة المحلول، وطريقة الطور السائل السائب (بما في ذلك النوع المركب من الطور الغازي السائل) وطريقة الطور الغازي السائب. يتم عرض خصائص كل عملية بإيجاز على النحو التالي:
بلمرة المذيبات
طريقة المذيبات (المعروفة أيضًا باسم طريقة الملاط أو طريقة الطين، طريقة الملاط) هي أقدم عملية لإنتاج البولي بروبيلين. ومع ذلك، نظرًا لعمليات التفكيك واسترداد المذيبات، فإن العملية طويلة ومعقدة، ومع تقدم تكنولوجيا أبحاث المحفزات، منذ الثمانينيات، تميل طريقة المذيبات إلى الركود وتم استبدالها تدريجيًا بطريقة الجزء الأكبر من الطور السائل.
ميزات العملية: (1) يتم إذابة مونومر البروبيلين في مذيب سائل خامل (مثل الهكسان)، ويتم إجراء بلمرة المذيب تحت تأثير المحفز. يتم تعليق البوليمر في المذيب على شكل جزيئات صلبة، ويتم استخدام مفاعل التحريك من نوع الغلاية؛ (2) هناك عمليات استخلاص واسترداد المذيبات. العملية طويلة ومعقدة، مع استثمار كبير في المعدات واستهلاك مرتفع للطاقة. ومع ذلك، من السهل التحكم في الإنتاج وجودة المنتج جيدة؛ (3) يتم فصل جزيئات البولي بروبيلين عن طريق الترشيح بالطرد المركزي ثم يتم تجفيفها عن طريق غليان تدفق الهواء وتحبيب البثق.
بلمرة المحلول
خصائص العملية: (1) استخدام الهيدروكربونات الخطية ذات نقطة الغليان العالية كمذيبات وتعمل عند درجة حرارة أعلى من نقطة انصهار مادة البولي بروبيلين. يتم إذابة جميع البوليمرات الناتجة في المذيب ويتم توزيعها بشكل موحد؛ (2) طريقة تجريد الغاز ذات درجة الحرارة العالية تبخر وتزيل المذيب. يتم الحصول على مادة البولي بروبيلين المنصهر، ثم يتم بثقها وتحبيبها للحصول على منتجات الحبيبات؛ (3) الشركة المصنعة الوحيدة هي شركة كوداك الأمريكية.
طريقة الجزء الأكبر من الطور السائل
إن عملية إنتاج مادة البولي بروبيلين من النوع السائل والمرحلة الغازية، وعملية إنتاج مادة البولي بروبيلين بطريقة الطور السائل هي عملية جديدة تم تطويرها في المراحل المتوسطة والمتأخرة من إنتاج مادة البولي بروبيلين. تم تطوير عملية الإنتاج هذه بعد سبع سنوات من بدء إنتاج مادة البولي بروبيلين صناعيًا في عام 1957.
يتم استخدام طريقة الجزء الأكبر من الطور السائل لإنتاج مادة البولي بروبيلين. يتم تشتيت المحفز مباشرة في البروبيلين في الطور السائل دون إضافة أي مذيب آخر إلى نظام التفاعل لإجراء البلمرة السائبة للبروبيلين في الطور السائل. يترسب البوليمر بشكل مستمر من البروبيلين السائل ويعلق في البروبيلين السائل على شكل جزيئات دقيقة. ومع زيادة زمن التفاعل، يزداد تركيز جزيئات البوليمر في البروبيلين السائل. عندما يصل معدل تحويل البروبيلين إلى مستوى معين، يتم استرداد مونومر البروبيلين غير المبلمر من خلال التبخر السريع للحصول على منتج بولي بروبيلين مسحوق. هذه طريقة إنتاج صناعية بسيطة ومتقدمة نسبيًا للبولي بروبيلين. تمثل طريقة الطور السائل السائب التكنولوجيا الجديدة والمستوى الجديد لإنتاج البولي بروبيلين في العالم في الثمانينيات.
ميزات العملية: (1) لا تتم إضافة أي مذيب إلى النظام، ويخضع مونومر البروبيلين للبلمرة السائبة في الطور السائل في مفاعل غلاية في حالة الطور السائل، ويخضع بروبيلين الإيثيلين للبلمرة المشتركة في الطور الغازي في مفاعل الطبقة المميعة؛ (2) العملية بسيطة، معدات أقل، استثمار أقل، انخفاض استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج؛ (3) تستخدم البلمرة المتجانسة مفاعل مقلب غلاية (عملية Hypol) أو مفاعل حلقي (عملية Spheripol)، والبلمرة المشتركة العشوائية والبلمرة المشتركة للكتلة كلاهما في النوع المقلب الذي يتم إجراؤه في طبقة مميعة.
الممثل النموذجي لطريقة الطور السائل السائب هو طريقة BASELL's Spherizone لطريقة الطور السائل السائب. Spherizone عبارة عن تقنية إعادة تدوير الطور الغازي باستخدام محفز Ziegler-Natta الذي ينتج بوليمرات تحافظ على المتانة وقابلية المعالجة بينما تكون شديدة التبلور وقوية وأكثر تجانسًا. إنها تنتج راتنجات متعددة المونومرات موحدة للغاية أو بوليمرات متجانسة ثنائية النسق في مفاعل واحد. يحتوي تفاعل دورة Spherizone على منطقتين مترابطتين. تلعب المناطق المختلفة دور مفاعلات حلقة الطور الغازي والطور السائل في العمليات الأخرى. يمكن لهاتين المنطقتين إنتاج راتنجات ذات أوزان جزيئية نسبية مختلفة أو توزيعات تكوين مونومر، مما يوسع نطاق أداء البولي بروبيلين.
المعدات الأساسية لهذه العملية هي نظام مفاعل R230 MZCR (نظام مفاعل التدوير متعدد المناطق). يتكون المفاعل من الناهض والهابط. في الجزء الصاعد، يتم نفخ البوليمر لأعلى بواسطة غاز التفاعل لتكوين التميع، ويتم إرساله إلى الجزء العلوي من الجزء السفلي ويمر عبر الفاصل الإعصاري. يتم جمع المسحوق في الجزء السفلي. يتم تدوير غاز التفاعل بواسطة ضاغط طرد مركزي من خلال خط أنابيب خارجي، ويتم إزالة حرارة التفاعل عن طريق مبرد دائري على خط أنابيب التدوير الخارجي. يتم تفريغ منتج المفاعل من خلال صمام مثبت في الجزء السفلي من الجزء السفلي. بعد تفريغ المسحوق تحت ضغط مرتفع وضغط منخفض، يتم تبخيره مباشرة وتجفيفه عند إنتاج البوليمرات المتجانسة والبوليمرات المشتركة العشوائية للحصول على منتجات المسحوق. عند إنتاج منتجات مضادة للصدمات، يتم تفريغ المسحوق بعد تفريغ الضغط العالي في مفاعل الطبقة المميعة بالطور الغازي. لا يزال المفاعل يستخدم نظام مفاعل الطور الغازي Spheripol II. مفاعل البلمرة المشتركة عبارة عن وعاء أسطواني رأسي برؤوس كروية في الأجزاء العلوية والسفلية وطبقة متوهجة في الجزء السفلي. المادة الرئيسية هي الفولاذ المقاوم للصدأ والسطح الداخلي مصقول.
وقد وصلت الطاقة الإنتاجية القصوى الحالية لهذه العملية في خط واحد إلى 450,000 طن/سنة. يمكن أن يصل محتوى الإيثيلين في منتجات البوليمر المشترك MZCR (مفاعل التدوير متعدد المناطق) إلى 22% (محتوى المطاط أكبر من 40%)، ويمكن أيضًا إنتاج منتجات البوليمر الثلاثي التي تحتوي على الإيثيلين و1- البيوتين.