A resina de polipropileno é uma das quatro resinas termoplásticas de uso geral (polietileno, cloreto de polivinila, polipropileno, poliestireno). É produzido por polimerização utilizando propeno como matéria-prima e etileno como comonômero.
Os métodos de processo usados na produção de polipropileno no mundo são divididos nas seguintes categorias de acordo com as categorias: método do solvente, método da solução, método da fase líquida a granel (incluindo fase líquida combinada e fase gasosa) e método da fase gasosa. As características de cada processo são as seguintes:
Polimerização com solvente
O método de solvente (também conhecido como método de pasta ou método de pasta, método de pasta) é o processo de produção de polipropileno mais antigo. No entanto, devido aos procedimentos de remoção de poeira e recuperação de solvente, o processo é longo e complicado, etc., com o progresso da tecnologia de pesquisa de catalisador. Desde a década de 1980, o método de solvente tendeu a estagnar e foi gradualmente substituído pelo volume da fase líquida método.
Características do processo: (1) O monômero de propileno é dissolvido em um solvente de fase líquida inerte (como hexano), e a polimerização do solvente é realizada sob a ação de um catalisador. O polímero é suspenso no solvente no estado de pellets sólidos, e um reator agitado do tipo tanque é adotado; (2) Existem procedimentos de limpeza e recuperação de solvente, o processo é longo, mais complicado, o investimento em equipamento é grande e o consumo de energia é alto. No entanto, a produção é fácil de controlar e a qualidade do produto é boa; (3) As partículas de polipropileno são separadas por filtração centrífuga e então submetidas a secagem por ebulição com fluxo de ar e granulação por extrusão.
Polimerização em solução
Características do processo: (1) Use hidrocarbonetos de cadeia linear com alto ponto de ebulição como solventes e opere a uma temperatura superior ao ponto de fusão do polipropileno, e os polímeros obtidos são todos dissolvidos no solvente em uma distribuição homogênea; (2) Evaporação por método de stripping com gás em alta temperatura para remover o solvente. O polipropileno fundido é obtido e, em seguida, extrudado e peletizado para obter pellets; (3) O único fabricante é Kodak, EUA. [10]
Método de massa de fase líquida
O processo de produção de polipropileno contendo fase líquida e fase gasosa combinadas, o método a granel em fase líquida é um novo processo desenvolvido nas fases intermediária e tardia da produção de polipropileno. O processo produtivo surgiu sete anos após a produção industrial do polipropileno em 1957.
O método de massa em fase líquida é usado para produzir polipropileno. O catalisador é diretamente disperso no propileno em fase líquida sem adição de quaisquer outros solventes no sistema de reação para realizar a polimerização em massa de propileno em fase líquida. O polímero precipita continuamente a partir da fase líquida de propileno e é suspenso na fase líquida de propileno como 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 de propileno atinge um certo nível, o monômero de propileno não polimerizado é recuperado por evaporação instantânea para obter um produto de polipropileno em pó. Este é um método de produção industrial relativamente simples e avançado de polipropileno. O método a granel em fase líquida representa a nova tecnologia e o nível de produção internacional de polipropileno na década de 1980.
Características do processo: (1) Nenhum solvente é adicionado ao sistema, o monômero de propileno é polimerizado em fase líquida em um reator de tanque em fase líquida e etileno e propileno são copolimerizados em um reator de leito fluidizado em fase gasosa; (2) O processo é simples, menos equipamento, menos investimento, baixo consumo de energia e baixo custo de produção; (3) A homopolimerização adota um reator agitado tipo tanque (processo Hypol) ou reator loop (processo Spheripol), e tanto a copolimerização aleatória quanto a copolimerização em bloco são do tipo agitado em um leito fluidizado.
O representante típico do método de massa em fase líquida é o método de massa em fase líquida Spherizone de BASELL. Spherizone é uma tecnologia de circulação de fase gasosa que usa catalisadores Ziegler-Natta para produzir polímeros que mantêm a tenacidade e a processabilidade ao mesmo tempo que apresentam alta cristalinidade, rigidez e mais uniformidade. Pode produzir resinas multimonoméricas altamente uniformes ou homopolímeros bimodais em um único reator. A reação do ciclo Spherizone tem duas zonas interconectadas, e zonas diferentes desempenham o papel de reatores de circuito de gás e líquido de outros processos. Essas duas regiões podem produzir resinas com massa molecular relativa diferente ou distribuição de composição de monômero, o que expande a faixa de desempenho do polipropileno.
O equipamento principal deste processo é o sistema de reator R230 MZCR (Multi-Zone Circulation Reactor System). O reator consiste em duas partes: riser e downcomer. O polímero no riser é inflado pelo gás de reação para formar a fluidização e é enviado para a parte superior do downcomer após passar pelo separador de ciclone, e 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 um resfriador de circulador na tubulação de circulação externa. O produto do reator é descarregado através de uma válvula instalada na parte inferior do tubo de descida. Depois que o pó descarregado é desgaseificado em alta e baixa pressão, ele é diretamente vaporizado e seco ao produzir homopolímeros e copolímeros aleatórios para obter produtos em pó. Ao produzir produtos resistentes ao impacto, o pó desgaseificado de alta pressão é descarregado no reator de leito fluidizado de fase gasosa. O reator ainda usa o sistema de reator de fase gasosa Spheripol II. O reator de copolimerização é um vaso cilíndrico vertical, com cabeças esféricas na parte superior e inferior, e um leito fluidizado na parte inferior. O corpo principal é feito de aço inoxidável e a superfície interna é polida.
A atual capacidade máxima de produção em linha única desse processo chega a 450.000 toneladas / ano. O teor de etileno de produtos de copolímero de impacto de MZCR (reator de circulação de múltiplas zonas) pode ser tão alto quanto 22% (o teor de borracha é maior que 40%), e produtos de copolímero ternário contendo etileno e 1-buteno também podem ser produzidos.
Método de massa de fase de vapor
Características do processo: (1) O sistema não introduz solvente, e o monômero de propileno é polimerizado na fase gasosa no reator no bulk da fase gasosa; (2) O processo é curto, o equipamento é pequeno, a produção é segura e o custo de produção é baixo; (3) O reator de polimerização possui leito químico de fluxo (processo Union Carbon / Shell UNIPoi), leito agitado vertical (processo Novolen da BASF) e leito agitado horizontal (processo Amoco / El Paso). [10]
O representante típico do método de massa em fase gasosa é o processo de fase gasosa Unipol da DOW Chemical Company. O processo de polipropileno em fase gasosa da Unipol é um processo de polipropileno de leito fluidizado em fase gasosa desenvolvido pela US United Carbon Corporation (UCCP) e pela Shell na década de 1980. É um processo que transplanta o processo de leito fluidizado usado na produção do polietileno para o polipropileno que está em produção e tem obtido sucesso. O processo usa um sistema de catalisador de alta eficiência, o catalisador principal é um catalisador carreador de alta eficiência e o co-catalisador é trietil alumínio e um doador de elétrons.
O processo UNIPOL tem como características simplicidade, flexibilidade, economia e segurança; o processo pode produzir uma gama completa de produtos, incluindo homopolímeros, copolímeros aleatórios e copolímeros de impacto com muito pouco equipamento. Ajuste as condições operacionais dentro da faixa operacional para manter o desempenho uniforme do produto. Como o número de equipamentos usados é pequeno, a carga de trabalho de manutenção é pequena e a confiabilidade do dispositivo é aprimorada. Devido à limitação da própria cinética de reação do leito fluidizado e a baixa pressão de operação reduz o armazenamento de materiais no sistema, o processo é mais seguro do que outros processos e não há perigo de sobrepressão do equipamento quando o acidente está fora de controle.
Este processo não tem descarga de resíduos líquidos e pouquíssimos hidrocarbonetos são liberados na atmosfera, portanto o impacto no meio ambiente é muito pequeno. Em comparação com outros processos, este processo é mais fácil de atender a várias especificações rígidas de proteção ambiental, saúde e segurança. Outra característica notável desse processo é que ele pode ser operado em um estado supercondensado, o chamado processo de leito fluidizado em fase gasosa supercondensado (SCM). Esta tecnologia pode aumentar a capacidade de produção existente em 200%, aumentando a proporção da fase líquida no reator para 45%. Uma vez que o conteúdo líquido não é o fator básico de instabilidade do leito fluidizado e formação de aglomeração de polímero, as principais variáveis operacionais desta tecnologia são a densidade do leito expandido e a razão entre a densidade aparente expandida e a densidade aparente de sedimentação. Uma vez que a operação em estado supercondensado pode remover mais efetivamente o calor da reação, pode aumentar a capacidade de produção do reator em mais de 2 vezes sem aumentar o volume, e a economia de investimento é muito considerável. Produtos de copolímero de impacto com teor de etileno de até 17% (teor de borracha maior que 30%).
O equipamento principal do processo é um reator de leito fluidizado em fase gasosa, um compressor de gás circulante, um resfriador de gás circulante e uma unidade de extrusão de pelotização. O reator de leito fluidizado é um vaso oco com uma seção alargada no topo e um aspersor no fundo. A pressão de operação do primeiro reator é 3,5 MPaG e a temperatura é 67℃. A pressão de operação do segundo reator é 2,1 MPaG e a temperatura é 70℃. ; O compressor de gás circulante é um compressor centrífugo de velocidade constante e estágio único.
