ポリプロピレン樹脂は、4つの汎用熱可塑性樹脂(ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン)の1つである。プロピレンを原料として重合し、コモノマーとしてエチレンを用いて製造する。
世界でポリプロピレンの製造に使用されるプロセス方法は、カテゴリ別に、溶媒法、溶液法、液相バルク法(液相及び気相の組み合わせを含む)及び気相法に分類される。各プロセスの特性は次のとおりです。
溶媒重合
溶剤法(スラリー法又はスラリー法とも呼ばれる)は、最も早いポリプロピレン製造工程である。しかし、脱灰や溶剤回収手順により、処理が長く複雑化し、触媒研究技術の進歩に伴い、1980年代以降、溶剤法は停滞傾向にあり、液相バルク法に置き換えが徐々に行われてきました。
プロセス特性:(1)プロピレンモノマーは、不活性液相溶媒(ヘキサンなど)に溶解し、溶媒重合は触媒の作用下で行われる。固体ペレットの状態で溶媒中に懸濁したポリマーと、タンク型撹拌反応器が採用されている。(2)脱灰や溶剤回収手順があり、プロセスが長く、より複雑で、設備投資が大きく、エネルギー消費量が高い。しかし、生産は制御が容易で、製品の品質は良好です。(3)ポリプロピレン粒子は遠心濾過により分離され、次いで気流沸乾燥および押出粒を行う。
溶液重合
プロセス特性:(1)高沸点ストレートチェーン炭化水素を溶媒として使用し、ポリプロピレンの融点よりも高い温度で動作し、得られたポリマーはすべて均一な分布で溶媒に溶解する。(2)高温ガス剥離法は、溶媒溶融ポリプロピレンが得られるを除去するために蒸発し、次いで、ペレットを得るために押出およびペレット化する。(3) 唯一のメーカーはコダック、アメリカ合衆国です。[10]
液相バルク法
液体相と気相を組み合わせたポリプロピレンの製造工程では、液相バルク法はポリプロピレン製造の中間段階および後期段階で開発された新しいプロセスである。生産プロセスは、1957年にポリプロピレンの工業生産の7年後に出てきました。
液相バルク法はポリプロピレンの製造に用いられる。触媒は、反応系に他の溶媒を添加することなく液相プロピレンに直接分散し、プロピレンの液相バルク重合を行う。ポリマーは、液相プロピレンから絶えず沈殿し、微粒子として液相プロピレンに懸濁される。反応時間が長くなるほど、液体プロピレン中のポリマー粒子の濃度が増加する。プロピレン転化率が一定のレベルに達すると、フラッシュ蒸発により非重合プロピレンモノマーが回収され、粉末ポリプロピレン製品を得る。これはポリプロピレンの比較的簡単で高度な工業生産方法です。液相バルク法は、1980年代の国際的なポリプロピレン生産の新技術とレベルを表しています。
プロセス特性:(1)系に溶剤が添加されず、プロピレンモノマーは液相でタンク内で液相で重合され、エチレンとプロピレンは気相で流動床反応器で共重合される。(2)プロセスは、シンプルで、より少ない機器、より少ない投資、低消費電力と生産コストです。(3)ホモ重合は、タンク型撹拌反応器(ハイベルプロセス)またはループ反応器(スヘリポールプロセス)を採用し、かつランダム共重合およびブロック共重合の両方が攪拌型で流動床で。
液相バルク法の代表的な代表的な方法は、BASELLのスヘリゾン液相バルク法である。スヘリゾンは、チーグラー・ナッタ触媒を使用して、高い結晶性、剛性、均一性を有しながら、靭性と加工性を維持するポリマーを製造するガス相循環技術です。それは単一の反応器の非常に均一な多単量体樹脂かバイモーダルホモポリマーを作り出すことができる。スヘリゾンサイクル反応は2つの相互接続されたゾーンを有し、異なるゾーンは、他のプロセスの気体および液体ループ反応器の役割を果たす。これら2つの領域は、ポリプロピレンの性能範囲を拡大する異なる相対分子量またはモノマー組成分布を有する樹脂を製造することができる。
このプロセスのコア機器はMZCR(多層循環炉システム)原子炉R230系です。原子炉は、ライザーとダウンコマーの2つの部分で構成されています。ライザー中のポリマーは、反応ガスによって吹き飛ばされて流動化し、サイクロンセパレータを通過した後、ダウンコマーの上部に送られ、粉体をダウンコマーに集めます。反応ガスは外部パイプラインを通して遠心圧縮機によって循環し、反応熱は外部循環パイプラインのサーキュレータクーラーによって除去される。原子炉製品は、ダウンコマーの下部に設置されたバルブを通して排出されます。排出された粉末を高圧低圧で脱気した後、ホモポリマーとランダムコポリマーを製造する際に直接蒸し乾燥して粉末製品を得る。耐衝撃性製品を製造する場合、高圧脱気粉末はガス相流動床反応器に排出されます。原子炉は依然としてスヘリポリII気相炉システムを使用しています。共重合反応器は垂直円筒形の容器で、上部と下部に球状の頭部があり、底部には流動床が付いています。本体はステンレス製で、内面は研磨されています。
このプロセスの現在の単一ラインの最大生産能力は450,000トン/年に達しています。MZCR(マルチゾーン循環反応器)衝撃共重合体製品のエチレン含有量は22%(ゴム含有量が40%を超える)とすることができ、エチレンおよび1-ブテンを含む三重共重合体製品も製造することができます。
蒸気相バルク法
プロセス特性: (1) 系は溶媒を導入せず、プロピレンモノマーは気相バルク中の反応器内の気相で重合される。(2) 工程が短く、設備が小さく、生産が安全で、生産コストが低い。(3)重合反応器は、フローケミカルベッド(ユニオンカーボン/シェルUNIPoiプロセス)、垂直撹拌床(BASFノボレンプロセス)および水平攪拌床(アモコ/エルパソプロセス)を有する。[10]
ガス相バルク法の代表的な代表的な方法は、DOWケミカル社のユニポールガス相プロセスです。Unipolガス相ポリプロピレンプロセスは、1980年代に米国ユナイテッドカーボンコーポレーション(UCCP)とシェルによって開発されたガス相流動床ポリプロピレンプロセスです。ポリエチレン生産に用いられる流動床プロセスをポリプロピレンに移植するプロセスであり、生産中であり、成功している。このプロセスは高効率触媒系を使用し、主触媒は高効率キャリア触媒、共触媒はトリエチルアルミニウムと電子ドナーである。
UNIPOLプロセスは、シンプルさ、柔軟性、経済性、安全性の特性を有しています。このプロセスは、ホモポリマー、ランダムコポリマー、衝撃コポリマーなど、非常に少ない機器を含む製品のフルレンジを製造することができます。動作範囲内の動作条件を調整して、製品のパフォーマンスを統一します。使用する機器の数が少ないため、保守作業負荷が小さく、装置の信頼性が向上します。流動床反応の速度の制限自体と低い動作圧力により、システム内の材料の貯蔵が減少するため、プロセスは他のプロセスよりも安全であり、事故が制御不能な場合に機器の過圧の危険性はありません。
このプロセスは、液体廃棄物の排出がなく、大気中に排出される炭化水素が非常に少ないので、環境への影響は非常に小さいです。他のプロセスと比較して、このプロセスは、環境保護、健康と安全の様々な厳格な仕様を満たすことが容易です。このプロセスのもう一つの顕著な特徴は、超凝縮状態、いわゆる超凝縮ガス相流動床処理(SCM)で操作できることである。この技術は、原子炉の液相の割合を45%に増やすことで、既存の生産能力を200%増加させることができる。液体含有量は流動床不安定性およびポリマー凝集の形成の基本的な要因ではないため、この技術の主要な動作変数は、拡張されたベッドの密度と沈積密度に対する膨張したかさ密度の比率である。超凝縮状態の動作は反応熱を最も効果的に除去できるため、容量を増やすことなく原子炉の生産能力を2倍以上高めることができ、また、投資の節約も非常に大きい。エチレン含有量が最大17%(30%を超えるゴム含有量)の影響コポリマー製品。
このプロセスのコア装置は、気相流動床反応器、循環ガス圧縮機、循環ガス冷却器、および押出ペレット化ユニットである。流動床炉は上部に拡大されたセクションおよび下部にスパーガーがある中空の容器である。第1の原子炉の運転圧力は3.5MPaGで、温度は67°.第2の原子炉の運転圧力は2.1MPaGで、温度は70です°.;循環ガス圧縮機は単段、定速、遠心圧縮機である。
