Промышленное производство полипропилена

В промышленности изотактический полиприпилен 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 даёт 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-спирта). Технологический процесс получения полипропилена состоит из следующих стадий (рис. ):

• приготовление каталитического комплекса,

• полимеризация пропилена,

• удаление непрореагировавшего мономера,

• разложение каталитического комплекса,

• промывка полимера,

• отжим от растворителя,

• сушка полимера,

• грануляция полипропилена,

• регенерация растворителей.

Приготовление каталитического комплекса осуществляется смешением 5 % -ного раствора диэтилалюминийхлорида в бензине с трихлоридом титана в смесителе 1. Суспензия катализатора поступает в промежуточную ёмкость 2, из которой дозируется в полимеризатор 3. Полимеризатор представляет соой аппарат ёмкостью 25 м³, снабжённый 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 масс. ч.):

Пропилен ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,100

Катализатор [Al(C₂H₅)₂Cl : TiCl₃ = 3 : 1…………………………9

Бензин …………………………………………………………… 225

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

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

Непрореагировавший припилен, 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 %.

Рис. Схема производства полипропилена

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

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 создаётся в аппарате за счёт растворителя пропан-пропиленовой фракции, пропана, пропилена, бензина.

Одним из основных направлений совершенствования производства полипропилена является разработка более активных каталитических комплексов, которые можно было бы вводить в небольшом количестве для того, чтобы продукты его разложения не влияли на свойства полимера. При этом отпадает необходимость в стадиях промывки полимера и регенерации промывной жидкости.