Processus de production de polypropylène

La résine polypropylène est l'une des quatre résines thermoplastiques à usage général (polyéthylène, polychlorure de vinyle, polypropylène, polystyrène). Il est produit par réaction de polymérisation avec du propylène comme matière première et de l'éthylène comme comonomère.
Les méthodes de traitement utilisées pour produire du polypropylène dans le monde entrent principalement dans les catégories suivantes selon les catégories : méthode au solvant, méthode en solution, méthode en vrac en phase liquide (y compris le type combiné en phase liquide et gazeuse) et méthode en vrac en phase gazeuse. Les caractéristiques de chaque processus sont brièvement présentées comme suit :
polymérisation au solvant
La méthode au solvant (également connue sous le nom de méthode en suspension ou méthode à la boue, méthode en suspension) est le premier processus de production de polypropylène. Cependant, en raison des processus de décendrage et de récupération des solvants, le processus est long et complexe, et avec les progrès de la technologie de recherche sur les catalyseurs. Depuis les années 1980, la méthode au solvant a tendance à stagner et a été progressivement remplacée par la méthode en vrac en phase liquide.
Caractéristiques du processus : (1) Le monomère de propylène est dissous dans un solvant liquide inerte (tel que l'hexane) et la polymérisation du solvant est effectuée sous l'action d'un catalyseur. Le polymère est mis en suspension dans le solvant sous forme de particules solides et un réacteur agitateur de type bouilloire est utilisé ; ( 2) Il existe des procédés de décendrage et de récupération des solvants. Le processus est long et compliqué, nécessite d’importants investissements en équipements et une forte consommation d’énergie. Cependant, la production est facile à contrôler et la qualité du produit est bonne ; (3) Les particules de polypropylène sont séparées par filtration centrifuge puis séchées par ébullition à flux d'air et granulation par extrusion.
polymérisation en solution
Caractéristiques du processus : (1) Utiliser des hydrocarbures linéaires à point d'ébullition élevé comme solvants et opérer à une température supérieure au point de fusion du polypropylène. Les polymères résultants sont tous dissous dans le solvant et uniformément répartis ; (2) La méthode de décapage au gaz à haute température s'évapore et élimine le solvant. Le polypropylène fondu est obtenu, puis extrudé et granulé pour obtenir des produits en granulés ; (3) Le seul fabricant est la société américaine Kodak.
Méthode en vrac en phase liquide
Le processus de production de polypropylène en phase liquide et en phase gazeuse de type combiné en phase liquide et en vrac est un nouveau processus développé aux étapes intermédiaire et tardive de la production de polypropylène. Ce procédé de production a été développé sept ans après le début de la production industrielle du polypropylène en 1957.
La méthode en vrac en phase liquide est utilisée pour produire du polypropylène. Le catalyseur est directement dispersé dans le propylène en phase liquide sans ajouter d'autre solvant au système réactionnel pour effectuer la polymérisation en masse du propylène en phase liquide. Le polymère précipite en continu à partir du propylène liquide et est mis en suspension dans le propylène liquide sous forme de fines particules. À mesure que le temps de réaction augmente, la concentration de particules de polymère dans le propylène liquide augmente. Lorsque le taux de conversion du propylène atteint un certain niveau, le monomère de propylène non polymérisé est récupéré par évaporation flash pour obtenir un produit en poudre de polypropylène. Il s’agit d’une méthode de production industrielle de polypropylène relativement simple et avancée. La méthode en vrac en phase liquide représente la nouvelle technologie et le nouveau niveau de production de polypropylène dans le monde dans les années 1980.
Caractéristiques du procédé : (1) Aucun solvant n'est ajouté au système, le monomère de propylène subit une polymérisation en masse en phase liquide dans un réacteur à bouilloire en phase liquide et l'éthylène-propylène subit une copolymérisation en phase gazeuse dans un réacteur à lit fluidisé ; (2) Le processus est simple, moins d'équipement, moins d'investissement, une faible consommation d'énergie et des coûts de production ; (3) L'homopolymérisation adopte un réacteur agité en bouilloire (procédé Hypol) ou un réacteur en boucle (procédé Sphéripol), la copolymérisation aléatoire et la copolymérisation en bloc sont toutes deux de type agité effectuées dans un lit fluidisé.
Un représentant typique de la méthode en vrac en phase liquide est le procédé de méthode en vrac en phase liquide Spherizone de BASELL. Spherizone est une technologie de recyclage en phase gazeuse utilisant un catalyseur Ziegler-Natta qui produit des polymères qui conservent leur ténacité et leur transformabilité tout en étant hautement cristallins, rigides et plus uniformes. Il produit des résines multimonomères très uniformes ou des homopolymères bimodaux dans un seul réacteur. La réaction du cycle Spherizone comporte deux zones interconnectées. Différentes zones jouent le rôle de réacteurs en boucle en phase gazeuse et en phase liquide d'autres procédés. Ces deux régions peuvent produire des résines avec des poids moléculaires relatifs ou des répartitions de compositions de monomères différents, élargissant ainsi la plage de performances du polypropylène.
L'équipement de base de ce procédé est le système de réacteur R230 MZCR (système de réacteur à circulation multizone). Le réacteur est constitué d'une colonne montante et d'une descente. Dans la colonne montante, le polymère est soufflé vers le haut par le gaz de réaction pour former une fluidisation, puis est envoyé vers la partie supérieure de la descente et passe à travers le séparateur cyclone. La poudre est récupérée dans le collecteur. Le gaz de réaction circule par un compresseur centrifuge à travers une canalisation externe, et la chaleur de réaction est évacuée au moyen d'un refroidisseur à circulation sur la canalisation de circulation externe. Le produit du réacteur est évacué par une vanne installée dans la partie inférieure de la descente. Une fois que la poudre déchargée est dégazée sous haute et basse pression, elle est directement cuite à la vapeur et séchée lors de la production d'homopolymères et de copolymères statistiques pour obtenir des produits en poudre. Lors de la fabrication de produits anti-impact, la poudre après dégazage à haute pression est évacuée dans le réacteur à lit fluidisé en phase gazeuse. Le réacteur utilise toujours le système de réacteur en phase gazeuse Spheripol II. Le réacteur de copolymérisation est une cuve cylindrique verticale avec des têtes sphériques en partie supérieure et inférieure et un lit bouillonnant en partie inférieure. Le matériau principal est l'acier inoxydable et la surface intérieure est polie.
La capacité de production maximale actuelle de ce procédé sur une seule ligne a atteint 450 000 tonnes/an. La teneur en éthylène des produits copolymères d'impact MZCR (réacteur à circulation multizone) peut atteindre 22 % (la teneur en caoutchouc est supérieure à 40 %), et des produits terpolymères contenant de l'éthylène et du 1-butène peuvent également être produits.