Tak powstaje polipropylen w Polsce

Technologia Spheripol, opracowana przez firmę Basell i wykorzystywana przez Basell Orlen Polyolefins w zakładach w Płocku, jest jedną z czołowych i najbardziej innowacyjnych metod produkcji polipropylenu na świecie. Dlatego warto zapoznać się jak dokładnie powstaje w Polsce polipropylen.

Spheripol jest najpowszechniej stosowaną technologią wytwarzania polipropylenu, jaka kiedykolwiek powstała. W chwili obecnej, proces Spheripol opracowany i wprowadzony na rynek przez firmę Montell, obecnie Basell to efekt ponad 40 lat ciągłego rozwoju technologii wytwarzania poliolefin oraz systemów katalitycznych. Zapewnia on w prosty i dość ekonomiczny sposób wytwarzanie szerokiej gamy polipropylenów najwyższej jakości.

W technologii Spheripol wykorzystywane są bardzo wydajne i mocno selektywne katalizatory, dzięki którym zapewniona jest możliwość produkcji polimeru o kulistych ziarnach bezpośrednio w reaktorze. Tworzące się ziarna polimeru różnią się znacząco od małych cząstek granulatu o nieregularnym kształcie wytwarzanych przy zastosowaniu innych technologii. Różnice te występują przede wszystkim ze względu na bardziej jednorodne warunki przetwarzania tworzywa.

Proces ma charakter modułowy, a typowa konfiguracja składa się z trzech głównych czynników. Pierwszy z ich to zasilanie katalizatorem, drugi polimeryzacja, trzeci zaś końcowa obróbka polimeru. Przy czym trzeba wiedzieć, że mówiąc o polimeryzacji wyróżniamy ją w masie - dla homopolimerów, kopolimerów randomicznych i terpolimerów oraz w fazie gazowej - dla kopolimerów heterofazowych.

Do polimeryzacji w masie stosowany jest charakterystyczny dla tej technologii reaktor pętlowy. Katalizator, ciekły propylen i wodór dla kontroli ciężaru cząsteczkowego są podawane do reaktora w sposób ciągły. Czas przebywania w reaktorze jest krótszy niż w innych technologiach ze względu na wysokie stężenie monomeru i użycie katalizatora o podwyższonej aktywności.

Reaktor pętlowy zapewnia niski koszt procesu, wysoką sprawność cieplną oraz utrzymanie równomiernej temperatury, ciśnienia oraz dystrybucji katalizatora. Krótszy czas oznacza również szybszą zmianę gatunku tworzywa, zaś kompletne wypełnienie reaktora eliminuje ryzyko zanieczyszczenia innymi gatunkami.

Przy produkcji kopolimerów randomicznych lub terpolimerów do reaktora wprowadzane są bardzo niewielkie ilości komonomerów, takich jak etylen i/lub buten-1. Dodatkowo przy produkcji kopolimerów blokowych (tzw. udarowych lub heterofazowych), polimer z pierwszego reaktora pętlowego jest przesyłany do reaktora w fazie gazowej, który pracuje szeregowo z reaktorem pętlowym. Proszek polimerowy z reaktora wpływa do niskociśnieniowego separatora, następnie do zbiornika parowego, gdzie neutralizowane są pozostałości katalizatora, a monomer jest usuwany, odzyskiwany i zawracany do układu reakcyjnego. W finalnym etapie procesu produkt końcowy jest transportowany do zespołu wytłaczania, gdzie jest mieszany z dodatkami i wytłaczany w postaci granulatu.

Warto teraz prześledzić najbardziej oczywiste zalety procesu Spheripol. O jego uniwersalności najdobitniej świadczy łatwość sterowania nim oraz możliwość otrzymania pełnego zakresu standardowych polipropylenów, jak również wielu unikatowych produktów specjalnych. Kluczem do tej uniwersalności jest użycie wysokowydajnych i wysokoselektywnych katalizatorów firmy Basell znanych pod nazwą handlową Avant.

Gwarantują one przede wszystkim wysoką aktywność w polimeryzacji, a w rezultacie wyjątkową czystość polimeru. Dodatkowo zapewniają jeszcze stereospecyficzną kontrolę polimeryzacji, morfologiczną kontrolę wielkości, kształtu i rozmieszczenia cząstek, a także kontrolę rozrzutu ciężaru cząsteczkowego. Odpowiadają również za użycie monomeru o czystości chemicznej jak również za produkcję homopolimeru, kopolimeru randomicznego, terpomeru, kopolimeru heterofazowego i specjalnych typów kopolimerów udarowych.

Spheripol jest najbardziej efektywną ekonomicznie technologią produkcji szerokiej gamy gatunków polipropylenu. Konwencjonalny proces w fazie gazowej wykazuje szereg ograniczeń technicznych i ekonomicznych, związanych ze stratami monomeru, reakcją wodoru oraz usuwaniem ciepła. Specyfiką procesu Spheripol jest natomiast możliwość bardzo precyzyjnej kontroli parametrów procesu polimeryzacji, a także łatwość i szybkość wprowadzania zmian procesowych. Dzięki temu, zmiany asortymentów produkcyjnych nie powodują powstawania znaczących ilości produktów przejściowych.

Jednocześnie technologia zapewnia uzyskanie produktów odznaczających się doskonała powtarzalnością w zakresie wielkości i kształtu cząstek, krystaliczności i sztywności, wskaźnika szybkości płynięcia, rozkładu ciężaru cząsteczkowego, rozkładu komonomeru, a także fizycznych i optycznych właściwości.

Sposób prowadzenia polimeryzacji w roztworze ciekłego monomeru i zastosowanie specyficznych katalizatorów polimeryzacji zapewniają uzyskiwanie polipropylenu o bardzo wysokim stopniu czystości, odznaczającego się niską zawartością popiołu i składników lotnych.

Dlatego produkty z procesu Spheripol zajmują dominującą pozycję wśród odmian polipropylenu do zastosowań spożywczych i medycznych i pod tym względem wykazują wyraźną przewagę nad gatunkami polipropylenu z innych technologii, a w szczególności produktami z procesów gazowych, gdzie dla spełnienia wymagań rynku spożywczego w wielu przypadkach konieczne jest poddawanie tworzywa dodatkowej obróbce (deodoryzacja).

Inną korzystną cechą procesu Spheripol jest bardzo niski poziom żółknięcia tworzywa, które w konsekwencji charakteryzuje się wyższą przezroczystością i korzystniejszymi właściwościami optycznymi.

W porównaniu z innymi procesami wytwarzania polipropylenu, zwłaszcza w fazie gazowej, Spheripol oferuje najszerszy asortyment produktów sprawdzonych w praktyce przemysłowej. Unikatowe właściwości specjalnych i wysoce zaawansowanych produktów polipropylenowych wytwarzanych w technologii Spheripol, zapewniają utrzymanie czołowej pozycji na rynku w wielu sektorach.

I tak mając na uwadze np. homopolimery będą to takie cechy jak bardzo wysoka przetwarzalność w BOPP, do zastosowań na szybkich liniach (ponad 300 m/min) oraz mono- i wielowarstwowe folie cast wytwarzane na szybkich liniach przy zastosowaniu gatunków odpowiednich do bardzo cienkich folii.

Będą to także w odniesieniu do homopolimerów cienkie włókna o dużej wytrzymałości i tkaniny typu non-woven do produkcji odzieży, wykładzin, tkanin medycznych i sanitarnych (podpaski, pieluchy) oraz dla rolnictwa. Dodać też trzeba do tej grupy homopolimerów gatunki wtryskowe do produkcji strzykawek o wysokiej przezroczystości oraz odpornych na promieniowanie gamma.

Mówiąc z kolei o kopolimerach blokowych trzeba wyszczególnić kopolimery o poprawionej równowadze udarność / sztywność do produkcji rur korugowanych, wyrobów wtryskowych i wtryskowych aplikacji cienkościennych, a także kopolimery o bardzo wysokim wskaźniku szybkości płynięcia do wtrysku cienkościennego (MFR = 70 i 100 g/10 min).

Do kategorii kopolimerów blokowych zaliczają się też specjalne kopolimery udarowe, odznaczające się wyjątkowo wysoką udarnością nawet w bardzo niskich temperaturach oraz kopolimery o wysokiej udarności do zastosowań specjalnych takie jak gatunki o małym MFR na folie, taśmy lub do wytłaczania z rozdmuchem (mała zawartość wtrąceń żelowych - brak tzw. „rybich oczek”).

Dodatkowo, dostępne są kopolimery heterofazowe o dużej odporności na pełzanie do zastosowań rurowych. Istnieje również szeroka gama kopolimerów o wysokiej sztywności do szybkiego wtrysku na opakowania i artykuły gospodarstwa domowego.

Na koniec warto dodać, że aktualny potencjał produkcyjny BOP to 400 tys. ton polipropylenu wytwarzanego w oparciu o technologię Spheripol na licencji firmy Basell.