Промышленное производство полипропилена

В промышленности изотактический полипропилен получают стереоспецифической полимеризацией на комплексных катализаторах Циглера – Натта. Тепловой эффект полимеризации пропилена составляет около 58,7 кДж/моль (в 2,4 раза ниже, чем при полимеризации этилена). Это дает возможность отводить тепло реакции через рубашку аппарата, охлаждаемую водой, не прибегая к специальным методам отвода тепла (кипение растворителя, циркуляция газа). Полимеризацию проводят в среде растворителя, обычно жидкого углеводорода (бензина, н -гептана, уайт-спирита). Технологический процесс получения полипропилена состоит из следующих стадий:

· приготовление каталитического комплекса,

· полимеризация пропилена,

· удаление непрореагировавшего мономера,

· разложение каталитического комплекса,

· промывка полимера,

· отжим от растворителя,

· сушка полимера,

· грануляция полипропилена,

· регенерация растворителей.

При выборе режима полимеризации пропилена учитывают влияние следующих факторов. Скорость реакции уменьшается в присутствии кислорода и незначительного количества влаги. С увеличением количества вводимого катализатора возрастает скорость реакции, но понижается молекулярная масса полимера. Чем выше концентрация мономера в реакционной смеси (т.е. чем выше давление в аппарате), тем больше молекулярная масса получаемого полипропилена и скорость полимеризации. С повышением температуры реакции увеличивается скорость полимеризации, молекулярная масса при этом понижается. Полимеризацию проводят обычно в области температур 50 – 100 ⁰С, когда образующийся полимер не растворяется в реакционной среде. Продолжительность процесса зависит от количества введенного катализатора и концентрации мономера. Чем выше содержание мономера и катализатора, тем меньше продолжительность реакции. Изменение времени полимеризации не влияет на молекулярную массу полимера и соотношение аморфной и кристаллической фаз.

При полимеризации пропилена в качестве растворителей применяют насыщенные углеводороды, например гексан, гептан, бензин; они служат одновременно осадителями для образовавшегося полипропилена. В системах, в которых полипропилен растворяется, образуется главным образом аморфный полимер.

В результате интенсивного перемешивания получается более высокомолекулярный продукт.

Технологический процесс производства полипропилена во многом сходен с производством полиэтилена при низком давлении. Схема непрерывного процесса производства полипропилена в бензине в присутствии каталитического комплекса Al(C₂H₅)₂Cl представлена на рис. 6 [2].

Рис. 6. Схема производства полипропилена:

1 – смеситель каталитического комплекса; 2 – промежуточная емкость; 3 – полимеризатор; 4 – холодильник; 5 – сборник суспензии; 6, 10 – центрифуги; 7 – подогреватель; 8 – аппарат для разложения катализатора; 9 – сборник суспензии; 11 – промежуточная емкость; 12, 13 – ловушки

Приготовление каталитического комплекса осуществляется смешением 5 %-ного раствора диэтилалюминийхлорида в бензине с трихлоридом титана в смесителе 1. Суспензия катализатора поступает в промежуточную емкость 2, из которой дозируется в полимеризатор 3. Полимеризатор представляет соой аппарат емкостью 25 м³, снабженный якорной мешалкой, рубашкой для обогрева и охлаждения и холодильником 4. В полимеризатор при перемешивании непрерывно подаются жидкий пропилен, каталитический комплекс, бензин и водород.

Продолжительность реакции при температуре 70 ⁰С и давлении 1,0 МПа составляет около 6 ч. Степень конверсии 98 %.

Ниже приведены соотношения компонентов (в мас. ч.):

пропилен
катализатор [Al(C2H5)2Cl: TiCl3 = 3: 1
бензин

Из полимеризатора полимер в виде суспензии поступает в сборник 5, где за счет снижения давления осуществляются сдувка растворенного в бензине непрореагировавшего пропилена и разбавление суспензии бензином до соотношения полимер: бензин = 1: 10 (мас. ч.).

Разбавленная суспензия обрабатывается на центрифуге 6 раствором изопропилового спирта в бензине (фугатом). Суспензия полимера через сборник 9 подается на промывку и отжим в центрифугу 10, затем в емкость 11, откуда на сушку, грануляцию и упаковку.

Непрореагировавший пропилен, растворитель, промывные растворы и азот поступают на регенерацию и возвращаются в цикл.

В качестве стабилизаторов применяют амины (дифениламин), а также технический углерод, который вводят в полимер в количестве 1 – 2 %.

При получении пропилена полимеризацией пропан-пропиленовой фракции (30 % пропилена и 70 % пропана) в качестве растворителя используется пропан. Полимеризацию проводят в массе мономера, добавляя избыток пропилена и бензин. Необходимое давление создается в аппарате за счет растворителя пропан-пропиленовой фракции, пропана, пропилена, бензина. Образовавшийся полипропилен выпадает в виде белого порошка. Дальнейшие процессы обработки полимера, такие как разложение каталитического комплекса, промывка полимера, сушка и грануляция проводятся так же, как и при производстве полипропилена.

Дата добавления: 2015-07-08