Chemische Verfahren für die Herstellung von Polypropylen. Es gibt 3 Arten von chemischen Verfahren zur Herstellung von Polypropylen: Suspensionsverfahren, Massenverfahren mit Monomer in flüssiger Phase und Massenverfahren mit Monomer in Gasphase.
Für die Zwecke dieses Beitrags wird das Massenverfahren Spheripol erläutert:
- Das Spheripol-Verfahren ist kontinuierlich und basiert auf einem superaktiven Katalysator (Ti/MgCl2), einem Alkylaluminium und einem Elektronendonator.)
- Es sind zwei Reaktoren in Reihe geschaltet:
Der erste ist für die Masse und der zweite für die Gasphase.
Der erste Reaktor ist ein Schlaufenreaktor, in dem Katalysator und Monomer mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt werden, so dass sie im Verdünnungsmittel in der Schwebe bleiben.
Bei dem Verdünnungsmittel handelt es sich eigentlich um das flüssige Propylen selbst, das unter den gegebenen Betriebsbedingungen die Abfuhr der durch die Reaktion erzeugten Wärme erleichtert und gleichzeitig die Leistung des katalytischen Systems erhöht. In diesem Schlaufenreaktor fließt das Reaktionsgemisch angetrieben durch eine Axialpumpe (es ist kein externes Rührwerk erforderlich); es erreicht eine hohe Geschwindigkeit, die die Ablagerung des Polymers an den Reaktorwänden verhindert; die Wärmeübertragungsfläche pro Volumeneinheit ist größer als in einem Rührreaktor, was eine bessere Temperaturkontrolle und höhere Produktivität ermöglicht. Die Verweilzeit im Reaktor kann durch Variation der Rezirkulationsrate verändert werden.
Propylen, das mit Propan (bis zu 40 %) verdünnt werden kann, wird in Gegenwart von Katalysator und Wasserstoff in den Reaktor geleitet. Die Reaktionstemperatur liegt zwischen 65 und 80 Cº, der Druck beträgt 33 atm. Das Reaktionsgemisch zirkuliert schnell und enthält bis zu 50 % Feststoffe.
- Polymer und nicht umgesetztes Monomer werden in einem Flashtank bei 16 atm getrennt. Das Monomer wird in den Reaktor zurückgeführt, und überschüssiges Propan wird entfernt.
- Im zweiten Reaktor, der Gasphase, wird das im Schlaufenreaktor hergestellte Polymer eingearbeitet. In dieser Phase werden Copolymere mit besonderen Eigenschaften hergestellt, indem zusätzlich zum Monomer ein Co-Monomer (z. B. Ethylen) zugegeben wird.
- Polymerpartikel und Wasserdampf werden in den Wirbelschichtreaktor geleitet, um den Katalysator zu deaktivieren. Die Trocknung erfolgt mit Stickstoff. Das Polymer wird in Form von kugelförmigen Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 1,5 und 2 mm und einer engen Größenverteilung gewonnen. Die Produktivität liegt in der Größenordnung von 20 kg / g Trägerkatalysator (1000 kg / g Ti). Der Isotaktizitätsindex beträgt 97%.
- Das Molekulargewicht wird durch die Zugabe von Wasserstoff während der Reaktion und durch die Verwendung von metallorganischen Verbindungen auf der Basis von Zink oder Cadmium gesteuert.