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.