Processo de produção de polipropileno

A resina de polipropileno é uma das quatro resinas termoplásticas de uso geral (polietileno, cloreto de polivinila, polipropileno, poliestireno). É produzido através de reação de polimerização tendo propileno como matéria-prima e etileno como comonômero.
Os métodos de processo usados ​​​​para produzir polipropileno no mundo se enquadram principalmente nas seguintes categorias de acordo com as categorias: método de solvente, método de solução, método de fase líquida a granel (incluindo tipo combinado de fase líquida e fase gasosa) e método a granel de fase gasosa. As características de cada processo são brevemente apresentadas a seguir:
polimerização solvente
O método solvente (também conhecido como método de pasta ou método de lama, método de pasta) é o primeiro processo de produção de polipropileno. No entanto, devido aos processos de remoção de cinzas e recuperação de solventes, o processo é longo e complexo, e com o avanço da tecnologia de pesquisa de catalisadores. Desde a década de 1980, o método do solvente tendeu a estagnar e foi gradualmente substituído pelo método a granel da fase líquida.
Características do processo: (1) O monômero de propileno é dissolvido em um solvente líquido inerte (como o hexano) e a polimerização do solvente é realizada sob a ação de um catalisador. O polímero é suspenso no solvente na forma de partículas sólidas, e é utilizado um reator de agitação tipo chaleira; (2) Existem processos de remoção de cinzas e recuperação de solventes. O processo é longo e complicado, com grande investimento em equipamentos e alto consumo de energia. Porém, a produção é fácil de controlar e a qualidade do produto é boa; (3) As partículas de polipropileno são separadas por filtração centrífuga e depois secas por fervura com fluxo de ar e granulação por extrusão.
polimerização em solução
Características do processo: (1) Utilize hidrocarbonetos lineares de alto ponto de ebulição como solventes e opere a uma temperatura superior ao ponto de fusão do polipropileno. Os polímeros resultantes são todos dissolvidos no solvente e distribuídos uniformemente; (2) O método de extração de gás em alta temperatura evapora e remove o solvente. O polipropileno fundido é obtido e depois extrudado e granulado para obter produtos pelletizados; (3) O único fabricante é a American Kodak Company.
Método a granel de fase líquida
O processo de produção de polipropileno do tipo combinado de fase líquida e fase gasosa, método a granel de fase líquida, é um novo processo desenvolvido nos estágios intermediários e finais da produção de polipropileno. Este processo de produção foi desenvolvido sete anos após o início da produção industrial do polipropileno em 1957.
O método de fase líquida a granel é usado para produzir polipropileno. O catalisador é diretamente disperso no propileno em fase líquida sem adição de qualquer outro solvente ao sistema de reação para realizar a polimerização em massa de propileno em fase líquida. O polímero precipita continuamente do propileno líquido e fica suspenso no propileno líquido na forma de partículas finas. À medida que o tempo de reação aumenta, a concentração de partículas de polímero no propileno líquido aumenta. Quando a taxa de conversão do propileno atinge um certo nível, o monômero de propileno não polimerizado é recuperado através de evaporação instantânea para obter um produto de polipropileno em pó. Este é um método de produção industrial de polipropileno relativamente simples e avançado. O método de fase líquida a granel representa a nova tecnologia e o novo nível de produção de polipropileno no mundo na década de 1980.
Características do processo: (1) Nenhum solvente é adicionado ao sistema, o monômero de propileno sofre polimerização em massa em fase líquida em um reator de caldeira em estado líquido e o etileno propileno sofre copolimerização em fase gasosa em um reator de leito fluidizado; (2) O processo é simples, menos equipamentos, menos investimento, baixo consumo de energia e custos de produção; (3) A homopolimerização adota reator agitado em chaleira (processo Hypol) ou reator de circuito fechado (processo Spheripol), a copolimerização aleatória e a copolimerização em bloco são ambas do tipo agitado realizadas em leito fluidizado.
Um representante típico do método de fase líquida a granel é o processo do método Spherizone de fase líquida a granel da BASELL. Spherizone é uma tecnologia de reciclagem em fase gasosa que utiliza um catalisador Ziegler-Natta que produz polímeros que mantêm a tenacidade e a processabilidade, ao mesmo tempo que são altamente cristalinos, rígidos e mais uniformes. Produz resinas multimonômeros ou homopolímeros bimodais altamente uniformes em um único reator. A reação do ciclo Spherizone tem duas áreas interligadas. Diferentes áreas desempenham o papel de reatores de circuito fechado de fase gasosa e de fase líquida de outros processos. Essas duas regiões podem produzir resinas com diferentes pesos moleculares relativos ou distribuições de composição de monômeros, ampliando a faixa de desempenho do polipropileno.
O equipamento principal deste processo é o sistema de reator R230 MZCR (sistema de reator de circulação multizona). O reator consiste em um riser e um downcomer. No riser, o polímero é soprado para cima pelo gás de reação para formar a fluidização, e é enviado para a parte superior do downcomer e passa pelo separador de ciclone. O pó é coletado no downcomer. O gás de reação é circulado por um compressor centrífugo através de uma tubulação externa, e o calor da reação é removido por meio de um resfriador circulador na tubulação de circulação externa. O produto do reator é descarregado através de uma válvula instalada na parte inferior do downcomer. Depois que o pó descarregado é desgaseificado sob alta e baixa pressão, ele é diretamente vaporizado e seco na produção de homopolímeros e copolímeros aleatórios para obter produtos em pó. Ao produzir produtos anti-impacto, o pó após a desgaseificação de alta pressão é descarregado no reator de leito fluidizado em fase gasosa. O reator ainda usa o sistema de reator de fase gasosa Spheripol II. O reator de copolimerização é um recipiente cilíndrico vertical com cabeças esféricas nas partes superior e inferior e um leito ebuliente na parte inferior. O material principal é o aço inoxidável e a superfície interna é polida.
A atual capacidade máxima de produção deste processo em uma única linha atingiu 450,000 toneladas/ano. O teor de etileno dos produtos de copolímero de impacto MZCR (reator de circulação multizona) pode chegar a 22% (o teor de borracha é superior a 40%), e também podem ser produzidos produtos terpolímeros contendo etileno e 1-buteno.