氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)研究進展

梁聚龍（中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司， 陜西 榆林 719302）

氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)研究進展

梁聚龍（中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司， 陜西 榆林 719302）

氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝具有安全性高、工藝流程簡單、單線產(chǎn)能高、設(shè)備投資低、操作簡便以及生產(chǎn)方式靈活等顯著優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)中非常受歡迎。本文在參閱大量相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者的實踐工作經(jīng)驗，主要對氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)進行了簡單介紹，并對我國近年來氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了概述，提出了未來發(fā)展的可行性建議，希望能夠為聚丙烯生產(chǎn)工藝的發(fā)展提供一定的參考價值。

氣相法聚丙烯；生產(chǎn)工藝；技術(shù)研究

聚丙烯是一種熱塑性合成樹脂，性能非常優(yōu)良，在電子電器、包裝、汽車、醫(yī)療以及建材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著對聚丙烯工藝研究的不斷深入，聚丙烯得到了快速的發(fā)展。聚丙烯的主要生產(chǎn)工藝包括氣相法、溶液法、本體法、本體-氣相法以及淤漿法等五種，其中氣相法與本體-氣相法工藝是目前世界上較為先進的聚丙烯生產(chǎn)工藝。

1 世界氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)

（1）Unipol工藝 該工藝由殼牌公司與UCC公司共同開發(fā)，是將在聚乙烯生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的流化床工藝系統(tǒng)移植到聚丙烯生產(chǎn)中的先進工藝，目前屬于Dow公司旗下產(chǎn)品，單線產(chǎn)能高是Unipol工藝最為顯著的優(yōu)勢。Unipol工藝配備SHAC高效催化劑，Dow公司于2003年推出新型催化劑SHAC330，這種催化劑無需預(yù)聚合，具體活性為25～50kgPP/gcat，適用于全部牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)。

（2）Innovene工藝 該工藝最為主要的特點是配備了獨特的與活塞流相似的臥式攪拌床反應(yīng)器，因為該反應(yīng)器停留時間分布基本與三個良好的攪拌反應(yīng)器串聯(lián)相同，所以在進行牌號切換時速度很快且過渡料比較少。在各工藝中，Innovene工藝的操作壓力與能耗值是最低的，但是產(chǎn)品中所含有的乙烯量比較少，無法獲得抗沖牌號非常高的產(chǎn)品，這是其唯一缺點。Innovene工藝所采用的催化劑為CD催化劑，該催化劑的選擇性、形態(tài)控制性以及高活性非常好，可以對無規(guī)聚丙烯生成形成良好控制，產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)非常高。此外，CD催化劑無需預(yù)聚合，具體活性為25～55kgPP/gcat，適用于全部牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)。

（3）Spherizone工藝 該工藝是基于Spheripol工藝而開發(fā)的一種新型聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)，其摒棄了環(huán)管反應(yīng)器，以多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器來取代。多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器主要包括下降段與上升段兩部分，聚合物粒子在其中進行多次循環(huán)，過程是上升段粒子受到循環(huán)氣體的影響而快速流化，隨后進入到下降段上方旋風(fēng)分離器，與旋風(fēng)分離器內(nèi)部完成氣固分離。

（4）Novolen工藝 該工藝由BASF公司開發(fā)，Novolen氣相工藝配置兩臺立式反應(yīng)器帶，自帶雙螺帶攪拌功能，這種反應(yīng)器能夠使氣相聚合中的氣固兩相均勻分布，發(fā)生的聚合反應(yīng)熱主要依靠將液態(tài)丙烯汽化完全撤出。Novolen工藝中的共聚與均聚全部為氣相聚合，Novolen工藝非常特別的一個地方就是能夠通過聚合反應(yīng)器設(shè)備生產(chǎn)出均聚物，且能夠提高均聚物30%的產(chǎn)量，無規(guī)共聚物同樣能夠通過串聯(lián)反應(yīng)器的做法完成生產(chǎn)。Novolen工藝所采用的催化劑為PTK-4，這種催化劑采用的是氧化硅載體，不必進行預(yù)聚合，自身活性不低于30kgPP/gcat，適用于全部牌號產(chǎn)品的生產(chǎn)。Novolen工藝能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品包括均聚物、超抗沖共聚物、無規(guī)共聚物以及抗沖共聚物等。工業(yè)化均聚PP所具有的溶體流動速率是0.3～95g/10min；抗沖共聚物中所含有的乙烯量能夠達(dá)到30%。

（5）Sumitomo工藝 該工藝是日本住友化學(xué)公司開發(fā)的，Sumitomo氣相工藝采用的是流化床反應(yīng)器，主要包括聚合、單體循環(huán)、造粒、材料分離、粉料儲藏以及包裝七個工段。Sumitomo工藝所采用的催化劑為其自主研發(fā)的DX-V催化劑，具有較高的產(chǎn)品結(jié)晶度，可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品。Sumitomo工藝所生產(chǎn)的高透明硬膜類以及低熱封拉伸PP產(chǎn)品優(yōu)勢明顯，此外還可以生產(chǎn)高溶體流速共聚物，用于加工儀表盤、內(nèi)置織物以及模具等。

（6）Horizone工藝 該工藝是基于Innovene工藝所研發(fā)的，兩者有很多地方相似，特別是所設(shè)計的生產(chǎn)反應(yīng)器基本相同。Horizone工藝反應(yīng)條件和Innovene工藝基本一致，區(qū)別在于Horizone工藝所配置的兩個反應(yīng)器為垂直布置，上位反應(yīng)器出料通過重力作用流入氣鎖設(shè)備，再由丙烯氣壓送至下位反應(yīng)器，而Innovene工藝所配置的兩個反應(yīng)器為水平布置，上位反應(yīng)器出料先到高位沉降器，將聚合物粉料完全分理處后再通過重力作用流入氣鎖設(shè)備，再由丙烯氣壓送至下位反應(yīng)器，Horizone工藝在設(shè)計方面更加簡單，且能耗更??；Horizone工藝采用THC-C催化劑，活性與選擇性非常高，但是該催化劑必須進行預(yù)處理，用乙烷合成漿液，并放入適量的丙烯實現(xiàn)預(yù)聚處理，不然會造成產(chǎn)品中出現(xiàn)過多的細(xì)粉，產(chǎn)品流動性有所降低，在操作共聚反應(yīng)器時有一定困難。

在氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝中，Innovene工藝所生產(chǎn)的抗沖共聚產(chǎn)品具有較好的剛性平衡性以及抗沖擊性。Unipol工藝具有非常高的單線生產(chǎn)能力且投資較少，運行經(jīng)驗相對來說更為豐富，目前應(yīng)用最為廣泛，與其他工藝相比優(yōu)勢明顯。Spherizone工藝起步較晚，相對來說運行經(jīng)驗較少，且有著非常高的專利費用，但是其產(chǎn)品有著較好的均一性，且能夠在單反應(yīng)器中進行雙峰PP的批量生產(chǎn)，因此近年來得到了迅速發(fā)展。Sumitomo工藝目前在世界上的應(yīng)用比較少。

2 我國氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國氣相法聚丙烯生產(chǎn)起步較晚，上世紀(jì)九十年代以來，上海賽科石化、燕山石化以及揚子石化率先引入了氣相法工藝，但是所引入的生產(chǎn)裝置規(guī)模較小且工藝過于單一。2008年后，我國主要引入的是氣相法生產(chǎn)工藝裝置，其產(chǎn)能在0.2Mt/ a以上，當(dāng)前我國新建氣相法聚丙烯產(chǎn)能在5Mt/a以上。我國聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的主要特點有：①引入了Spherizone工藝，該工藝是目前世界上最為先進的工藝，約占全球總產(chǎn)能的五分之一。②氣相法工藝呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢，主要有Unipol、Spherizone及Innovene等先進工藝。③Unipol工藝得到了快速的發(fā)展，單線產(chǎn)能在0.2～0.45Mt/a。④國內(nèi)氣相法聚丙烯生產(chǎn)裝置制造技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，目前已經(jīng)熟練掌握了聚丙烯多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器的制造技術(shù)，并成功付諸于實踐，這一技術(shù)只有意大利、韓國等少數(shù)幾個國家掌握并運用過。⑤現(xiàn)階段，我國的聚丙烯生產(chǎn)工藝形成了以間歇式本體法、本體-氣相法、本體法以及氣相法等為主的多種生產(chǎn)工藝并存的格局，并且在氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝中，大型的生產(chǎn)裝置基本以進口和引進技術(shù)為主，中小型氣相法聚丙烯生產(chǎn)裝置則以國產(chǎn)化技術(shù)為主，就目前國內(nèi)聚丙烯的生產(chǎn)能力來看，仍存在很大的市場缺口，需要依靠進口來補充，因此說推動氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝的發(fā)展是非常迫切和必要的。

3 結(jié)語

氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝具有安全性高、工藝流程簡單、單線產(chǎn)能高、設(shè)備投資低、操作簡便以及生產(chǎn)方式靈活等顯著優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)中非常受歡迎。在今后發(fā)展中，氣相法工藝必將隨著技術(shù)水平的不斷提升而在聚丙烯產(chǎn)能中占據(jù)突出位置，其研究重點在于進一步完善工業(yè)化技術(shù)、改進催化劑反應(yīng)以及開發(fā)技術(shù)含量高的控制與預(yù)測模型等方面，不斷提升單線產(chǎn)能，擴大產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，并進一步減低生產(chǎn)成本，從而使其市場競爭力得到不斷提升。

隨著我國工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，對聚丙烯的消費需求不斷增長，與之相對應(yīng)的是當(dāng)前國內(nèi)聚丙烯產(chǎn)能相對落后，無法滿足生產(chǎn)需求，部分需要依靠進口來滿足。當(dāng)前，我國聚丙烯工業(yè)內(nèi)部存在較多問題，如生產(chǎn)裝置規(guī)模相對較小、工藝技術(shù)過于單一、缺少高檔次產(chǎn)品、生產(chǎn)成本偏高以及產(chǎn)品牌號少等。針對這些問題，需要采取有效措施應(yīng)對：①各種氣相法聚丙烯工藝技術(shù)都有其獨特之處，因此國內(nèi)聚丙烯新項目在選擇技術(shù)時需要保持與專利商的良好溝通，結(jié)合具體情況與需求選擇最為適合的生產(chǎn)工藝技術(shù)。②在未來聚丙烯發(fā)展中，生產(chǎn)裝置的大型化與規(guī)?；厝怀蔀橐环N趨勢，所以需要對現(xiàn)有小規(guī)模生產(chǎn)裝置進行改造，有效提升其產(chǎn)能，并在設(shè)計新裝置時，其下限產(chǎn)能不低于0.3Mt/a，不斷提升聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力與利潤。③有選擇性的引進世界上較為先進的氣相法聚丙烯工藝，使我國聚丙烯產(chǎn)品單一的現(xiàn)狀得到改變。④重視引進氣相法聚丙烯工藝先進技術(shù)，國內(nèi)聚丙烯企業(yè)在借鑒、吸收這些新技術(shù)的同時，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，強化國產(chǎn)化攻關(guān)。

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