聚丙烯聚合工艺ppt
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Spheripol工艺由巴塞尔(Basell)聚烯烃公司开发成功。
该技术自1982年首次工业化以来,是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。
Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺,工艺采用高效催化剂,生成的PP粉料粒度其催化剂生产的粉料呈园球形,颗粒大而均匀,分布可以调节,既可宽又可窄。
可以生产全范围、多用途的各种产品。
其均聚和无规共聚产品的特点是净度高,光学性能好,无异味。
Spheripol工艺采用的液相环管反应器具有以下优点:(a)有很高的反应器时-空产率(可达400kgPP/h.m3),反应器的容积较小,投资少;(b)反应器结构简单,材质要求低,可用低温碳{TodayHot}钢,设计制造简单,由于管径小(DN500或DN600),即使压力较高,管壁也较薄;(c)带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱,这种结构设计降低了投资;(d)由于反应器容积小,停留时间短,产品切换快,过渡料少;(e)聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中,聚合物与丙烯之间有很好的热传递。
采用冷却夹套撤出反应热单位体积的传热面积大,传热系数大,环管反应器的总体传热系数高达1600W/(m2.℃);(f)环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,流体流速高达7m/s,因此可以使聚合物淤浆搅拌均匀,催化剂体系分布均匀,聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确,产品质量均一,不容易产生热点,不容易粘壁,轴流泵的能耗也较低;(g)反应器内聚合物浆液浓度高(质量分数大于50%),反应器的单程转化率高,均聚的丙烯单程转化率为50%-60%。
以上这些特点使环管反应器很适宜生产均聚物和无规共聚物。
Spheripol工艺一开始使用GF-2A、FT-4S、UCD-104等高效催化剂,催化剂活性达到40kgPP/gcat,产品等规度为90%-99%,可不脱灰、不脱无规物。
目前该技术已经发展到第二代。
与采用单环管反应器的第一代技术相比,第二代技术使用双环管反应器,操作压力和温度都明显提高,可生产双峰聚丙烯。
分子式┌...........CH3.┐│..........│.....│┼CH2—CH—┼└...................┘n聚丙烯(PP)系采用齐格勒-纳塔催化剂使丙烯催化聚合而得,它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物。
聚合工艺生产方法有:溶剂聚合法(淤浆法)、液相本体聚合法、气体本体聚合法和溶液聚合法4种。
但主要是溶剂法(淤浆法)聚合为主,其等规度在95%以上,分子量约8~15万。
1.性能(1)物理性能聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有0.90~0.91克/立方厘米,是目前所有塑料中最轻的品牌之一。
它对水特别稳定,在水中24h的吸水率仅为0.01%,分子量约8~15万。
成型性好,但因收缩率大(为1%~2.5%),厚壁制品易凹陷,对一些尺寸精度较高零件,还难于达到要求。
制品表面光泽好,易于着色。
(2)力学性能聚丙烯的结晶性高,结构规整,因而具有优良的力学性能,其屈服、拉伸、压缩强度和硬度、弹性等都比HDPE高,但在室温及低温下,由于本身的分子结构规整度高,所以冲力强度较差,分子量增大时,冲击强度也随之增大,但成型加工性能变差。
聚丙烯有突出的抗弯曲疲劳强度,如用PP注塑—体活动铰链,能承受七千万次开闭的折迭弯曲而无损坏痕迹,它的耐摩擦性能也较好,干摩擦系数与尼龙相似,但在油润滑时,其摩擦性能显然不如尼龙,PP只能用来制作PV值较低的以及不受冲击载荷的齿轮和轴承。
在表面效应方面,如在其制品表面压花、雕刻等,则比任何其它热塑性塑料都容易。
聚丙烯制品缺口特别敏感。
因而在设计模具时必须注意避免尖角存在,否则会容易产生应力集中,影响产品的使用寿命。
(3)热性能聚丙烯具有良好的耐热性。
它熔点为164~170℃,制品能在100℃以上的温度进行消毒灭菌。
在不受外力作用时,150℃也不变形,在90℃的抗应力松弛性能良好,它的脆化温度为-35℃,在低于-35℃的温度下会发生脆裂,耐寒性不如聚乙烯,若用石棉纤维和玻璃纤维增强后,有较高的热变形温度、尺寸稳定性、低温冲击性能。
2.2 工艺说明2.2.1 聚合反应机理由于丙烯分子中存在一个不饱和碳碳双键,因此和所有烯烃一样,化学性质较为活泼,能发生催化加氢、亲电加成、自由基加成、氧化、聚合反应。
其中聚合反应是一种非常重要的化学反应。
丙烯聚合的反应机理相当复杂,一般来说可以划分为四个基本反应步骤:活化反应;形成活化中心;链引发;链增长及链终止。
对于活化中心,普遍接受的是单金属活性中心理论。
该理论认为活性中心是呈八面体配位并存在一个空位的过渡金属原子。
首先单体与过渡金属配位,形成Ti配合物,减弱了Ti-C键,然后单体插入过渡金属和碳原子之间。
随后空位与增长链交换位置,下一个单体又在空位上继续插入。
如此反复进行,丙烯分子上的甲基就依次照一定方向在主链上有规则地排列,即发生阴离子配位定向聚合,形成等规或间规PP,工业上就是以此反应原理来合成聚丙烯树脂的。
聚丙烯均聚物反应式如式2―1聚丙烯聚合物中还有共聚物,如以丙烯为主要单体,以少量乙烯为第二单体或称共聚单体)进行共聚而成的聚合物,这种聚合反应叫共聚反应。
如式2―2聚丙烯的聚合反应为放热反应。
2.2.2 生产方法、技术路线及特点2.2.2.1 生产方法及技术路线装置采用DOW CHEMICAL COMPANY(陶氏化学公司)的UNIPOLTM PP工艺。
该工艺是陶氏化学公司下属联碳公司(UCCP)和壳牌公司于二十世纪八十年代开发的一种气相流化床聚丙烯工艺,采用高效催化剂体系,主催化剂为高效载体催化剂,助催化剂为三乙基铝、给电子体。
该工艺的核心设备为立式气相流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器和挤压造粒机组。
流化床反应器是空心式容器,其顶部带有扩大段,底部带有分布器,第一反应器操作压力为3.4MPaG,温度67℃,第二反应器操作压力为2.1MPaG,温度70℃;循环气压缩机为单级、离心式压缩机。
2.2.2.2 工艺特点(1)应用一台反应器能生产均聚和无规共聚产品,串连第二台反应器即可生产抗冲共聚产品。
聚丙烯合成工艺(总7页)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March聚丙烯的性能和应用聚丙烯是与我们日常生活密切相关的通用树脂,是丙烯最重要的下游产品,世界丙烯的50%,我国丙烯的65%都是用来制聚丙烯。
聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂,总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。
1998年世界聚丙烯产能为2925万吨,1997年世界聚丙烯的总产量约2390万吨,产值约为210亿美元。
从1991年始世界产量增长约年均9%,在通用树脂中增长速度仅次于LLDPE。
和其它通用树脂一样,亚洲金融危机对聚丙烯需求也有很大影响,即使在调低的预测水平下,与其它树脂相比,聚丙烯仍保持较强劲的增长速度。
新的预测表明,1997年到2002年世界聚丙烯需求年均增长率为7.1%,而同期聚乙烯为5.2%,PVC为5.0%,聚苯乙烯为4.1%。
聚丙烯需求增长快的原因可简单归纳为以下几点,即便宜、轻、良好的加工性和用途广,催化剂和新工艺的开发进一步促进了应用领域的扩大,如汽车和食品包装等新用途的开发进一步促进了需求的增长,过去没有这么多的聚丙烯用于汽车工业,过去聚丙烯也很少用于吹塑和热成型加工。
有人说:“只要有一种产品的材料被塑料替代,那么这种产品就有使用聚丙烯的潜力”。
2.生产工艺简述--气相法和本体法工艺在逐渐替代浆液法工艺根据反应介质和反应器构形,聚合工艺可大致分为三种基本类型:(1)本体工艺,聚合在液体丙烯中进行。
反应器可为液体釜式反应器,如Exxon、三井(现为宏伟聚合物公司)和住友的工艺;也可以是环管反应器,如Montell 、Hoechst(现在是Targor 的一部分)、Phillips和 Solvay 工艺。
(2)浆液法工艺,在该工艺中丙烯溶解在丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷等烃类稀释剂中,反应器可以是连续搅拌槽式反应器,如Amoco、Montell、Hoechst(现是Tagor)、三井(现是宏伟聚合物);间歇搅拌槽反应器(如三井)、环管反应器(如Solvay)和在沸腾丁烷中的反应(该工艺被亨茨曼在Woodbury使用,该装置1987年前属于壳牌公司)。