पॉलीप्रोपाइलीन उत्पादन प्रक्रिया

पॉलीप्रोपाइलीन राल चार सामान्य प्रयोजन थर्मोप्लास्टिक रेजिन (पॉलीइथाइलीन, पॉलीविनाइल क्लोराइड, पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलीस्टाइनिन) में से एक है। इसे कच्चे माल के रूप में प्रोपलीन और कोमोनोमर के रूप में एथिलीन के साथ पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से उत्पादित किया जाता है।
दुनिया में पॉलीप्रोपाइलीन का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया विधियां मुख्य रूप से श्रेणियों के अनुसार निम्नलिखित श्रेणियों में आती हैं: विलायक विधि, समाधान विधि, तरल चरण थोक विधि (तरल चरण गैस चरण संयुक्त प्रकार सहित) और गैस चरण थोक विधि। प्रत्येक प्रक्रिया की विशेषताओं को संक्षेप में इस प्रकार प्रस्तुत किया गया है:
विलायक पोलीमराइजेशन
विलायक विधि (जिसे घोल विधि या मिट्टी विधि, घोल विधि के रूप में भी जाना जाता है) सबसे प्रारंभिक पॉलीप्रोपाइलीन उत्पादन प्रक्रिया है। हालाँकि, डीशिंग और विलायक पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाओं के कारण, प्रक्रिया लंबी और जटिल है, और उत्प्रेरक अनुसंधान प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, 1980 के दशक के बाद से, विलायक विधि स्थिर हो गई है और धीरे-धीरे इसे तरल चरण बल्क विधि द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।
प्रक्रिया विशेषताएं: (1) प्रोपलीन मोनोमर एक अक्रिय तरल विलायक (जैसे हेक्सेन) में घुल जाता है, और उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत विलायक पोलीमराइजेशन किया जाता है। पॉलिमर को ठोस कणों के रूप में विलायक में निलंबित कर दिया जाता है, और केतली-प्रकार के सरगर्मी रिएक्टर का उपयोग किया जाता है; (2) डीशिंग और सॉल्वेंट रिकवरी प्रक्रियाएं हैं। बड़े उपकरण निवेश और उच्च ऊर्जा खपत के साथ यह प्रक्रिया लंबी और जटिल है। हालाँकि, उत्पादन को नियंत्रित करना आसान है और उत्पाद की गुणवत्ता अच्छी है; (3) पॉलीप्रोपाइलीन कणों को केन्द्रापसारक निस्पंदन द्वारा अलग किया जाता है और फिर वायु प्रवाह उबलते और एक्सट्रूज़न ग्रैनुलेशन द्वारा सुखाया जाता है।
समाधान पोलीमराइजेशन
प्रक्रिया विशेषताएँ: (1) विलायक के रूप में उच्च-क्वथनांक रैखिक हाइड्रोकार्बन का उपयोग करें और पॉलीप्रोपाइलीन के पिघलने बिंदु से अधिक तापमान पर काम करें। परिणामी पॉलिमर सभी विलायक में घुल जाते हैं और समान रूप से वितरित होते हैं; (2) उच्च तापमान वाली गैस स्ट्रिपिंग विधि वाष्पित हो जाती है और विलायक को हटा देती है। पिघला हुआ पॉलीप्रोपाइलीन प्राप्त किया जाता है, और फिर गोली उत्पादों को प्राप्त करने के लिए बाहर निकाला और दानेदार बनाया जाता है; (3) एकमात्र निर्माता अमेरिकी कोडक कंपनी है।
तरल चरण थोक विधि
तरल चरण और गैस चरण संयुक्त प्रकार, तरल चरण थोक विधि पॉलीप्रोपाइलीन उत्पादन प्रक्रिया पॉलीप्रोपाइलीन उत्पादन के मध्य और बाद के चरणों में विकसित एक नई प्रक्रिया है। यह उत्पादन प्रक्रिया 1957 में पॉलीप्रोपाइलीन का औद्योगिक उत्पादन शुरू होने के सात साल बाद विकसित की गई थी।
पॉलीप्रोपाइलीन का उत्पादन करने के लिए तरल चरण बल्क विधि का उपयोग किया जाता है। प्रोपलीन के तरल चरण थोक पोलीमराइजेशन को करने के लिए प्रतिक्रिया प्रणाली में किसी अन्य विलायक को जोड़े बिना उत्प्रेरक को सीधे तरल चरण प्रोपलीन में फैलाया जाता है। पॉलिमर लगातार तरल प्रोपलीन से अवक्षेपित होता है और महीन कणों के रूप में तरल प्रोपलीन में निलंबित रहता है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया समय बढ़ता है, तरल प्रोपलीन में बहुलक कणों की सांद्रता बढ़ती है। जब प्रोपलीन रूपांतरण दर एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो पाउडर पॉलीप्रोपाइलीन उत्पाद प्राप्त करने के लिए अनपॉलीमराइज्ड प्रोपलीन मोनोमर को फ्लैश वाष्पीकरण के माध्यम से पुनर्प्राप्त किया जाता है। यह पॉलीप्रोपाइलीन की अपेक्षाकृत सरल और उन्नत औद्योगिक उत्पादन विधि है। तरल चरण थोक विधि 1980 के दशक में दुनिया में नई तकनीक और पॉलीप्रोपाइलीन उत्पादन के नए स्तर का प्रतिनिधित्व करती है।
प्रक्रिया की विशेषताएं: (1) सिस्टम में कोई विलायक नहीं जोड़ा जाता है, प्रोपलीन मोनोमर एक तरल चरण अवस्था में केतली रिएक्टर में तरल चरण थोक पोलीमराइजेशन से गुजरता है, और एथिलीन प्रोपलीन एक द्रवीकृत बेड रिएक्टर में गैस चरण कोपोलिमराइजेशन से गुजरता है; (2) प्रक्रिया सरल है, कम उपकरण, कम निवेश, कम बिजली की खपत और उत्पादन लागत; (3) होमोपोलिमराइजेशन केटल स्टिरर्ड रिएक्टर (हाइपोल प्रोसेस) या लूप रिएक्टर (स्फेरिपोल प्रोसेस) को अपनाता है, रैंडम कोपोलिमराइजेशन और ब्लॉक कोपोलिमराइजेशन दोनों एक तरलीकृत बिस्तर में किए गए स्टिरर्ड प्रकार में होते हैं।
तरल चरण बल्क विधि का एक विशिष्ट प्रतिनिधि बेसेल की स्फेरिज़ोन तरल चरण बल्क विधि प्रक्रिया है। स्फेरिज़ोन एक गैस-चरण रीसाइक्लिंग तकनीक है जो ज़िग्लर-नट्टा उत्प्रेरक का उपयोग करती है जो ऐसे पॉलिमर का उत्पादन करती है जो अत्यधिक क्रिस्टलीय, कठोर और अधिक समान होने के साथ-साथ कठोरता और प्रक्रियात्मकता बनाए रखती है। यह एक ही रिएक्टर में अत्यधिक समान मल्टीमोनोमर रेजिन या बिमोडल होमोपोलिमर का उत्पादन करता है। स्फ़ेरिज़ोन चक्र प्रतिक्रिया में दो परस्पर जुड़े हुए क्षेत्र हैं। विभिन्न क्षेत्र अन्य प्रक्रियाओं के गैस चरण और तरल चरण लूप रिएक्टरों की भूमिका निभाते हैं। ये दोनों क्षेत्र अलग-अलग सापेक्ष आणविक भार या मोनोमर संरचना वितरण के साथ रेजिन का उत्पादन कर सकते हैं, जिससे पॉलीप्रोपाइलीन की प्रदर्शन सीमा का विस्तार होता है।
इस प्रक्रिया का मुख्य उपकरण MZCR (मल्टी-ज़ोन सर्कुलेशन रिएक्टर सिस्टम) रिएक्टर R230 सिस्टम है। रिएक्टर में एक राइजर और एक डाउनकमर होता है। रिसर में, पॉलिमर को द्रवीकरण बनाने के लिए प्रतिक्रिया गैस द्वारा ऊपर की ओर उड़ाया जाता है, और डाउनकमर के ऊपरी हिस्से में भेजा जाता है और चक्रवात विभाजक से गुजरता है। पाउडर को डाउनकमर में एकत्र किया जाता है। प्रतिक्रिया गैस को बाहरी पाइपलाइन के माध्यम से एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर द्वारा प्रसारित किया जाता है, और प्रतिक्रिया गर्मी को बाहरी परिसंचरण पाइपलाइन पर एक परिसंचरण कूलर के माध्यम से हटा दिया जाता है। रिएक्टर उत्पाद को डाउनकमर के निचले हिस्से में स्थापित वाल्व के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। डिस्चार्ज किए गए पाउडर को उच्च दबाव और कम दबाव में विघटित करने के बाद, पाउडर उत्पादों को प्राप्त करने के लिए होमोपोलिमर और रैंडम कॉपोलिमर का उत्पादन करते समय इसे सीधे भाप में सुखाया जाता है। प्रभाव-विरोधी उत्पादों का उत्पादन करते समय, उच्च दबाव वाले डीगैसिंग के बाद पाउडर को गैस-चरण द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर में छुट्टी दे दी जाती है। रिएक्टर अभी भी स्फेरिपोल II गैस चरण रिएक्टर प्रणाली का उपयोग करता है। कोपोलिमराइजेशन रिएक्टर एक ऊर्ध्वाधर बेलनाकार बर्तन है जिसके ऊपरी और निचले हिस्सों पर गोलाकार सिर होते हैं और निचले हिस्से पर एक उत्फुल्लित बिस्तर होता है। मुख्य सामग्री स्टेनलेस स्टील है और आंतरिक सतह पॉलिश की गई है।
एक लाइन में इस प्रक्रिया की वर्तमान अधिकतम उत्पादन क्षमता 450,000 टन/वर्ष तक पहुंच गई है। एमजेडसीआर (मल्टी-ज़ोन सर्कुलेशन रिएक्टर) प्रभाव कॉपोलीमर उत्पादों की एथिलीन सामग्री 22% (रबड़ सामग्री 40% से अधिक है) तक हो सकती है, और एथिलीन और 1- ब्यूटेन युक्त टेरपोलिमर उत्पादों का भी उत्पादन किया जा सकता है।