聚丙烯化工工藝效率提升的方法

賈真 黨飛飛 薛德 李曉帆(陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西 延安 727500)

0 引言

聚丙烯材料在社會(huì)生活中應(yīng)用越來越廣泛，作為一種合成材料，其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性化學(xué)性質(zhì)、電絕緣性、易加工等優(yōu)勢特點(diǎn)，同時(shí)還具有較強(qiáng)的性價(jià)比，與環(huán)保要求相符。隨著聚丙烯材料產(chǎn)量及需求量的不斷提升，加快改進(jìn)聚丙烯材料生產(chǎn)工藝，對(duì)于有效提升了聚丙烯材料的性能，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍具有積極意義。因此，在聚丙烯化工工藝研究發(fā)展過程中，以現(xiàn)有生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，與聚丙烯材料優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)合，并以聚丙烯化工生產(chǎn)工藝效率提高的重要意義為指導(dǎo)，深入探討提高聚丙烯化工工藝效率的有效方法，是探尋更加先進(jìn)的聚丙烯化工工藝的重要途徑。

1 聚丙烯材料及其優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 均聚聚丙烯(HP)

PP-H 是由單一丙烯單體聚合而成，其分子鏈中不包括乙烯單體，具有較高的等規(guī)度。因此，PP-H 具有較高的結(jié)晶度，較差的抗沖擊性。PP-H 材料的優(yōu)點(diǎn)為具有較強(qiáng)的強(qiáng)度；而材料的缺點(diǎn)較多，除了抗沖擊性較差之外，材料的韌性及尺寸穩(wěn)定性、長期耐熱穩(wěn)定性都不高，并且容易老化。PP-H 材料普遍應(yīng)用于編織袋、收納盒、文件夾等日常用品中。

1.2 抗沖共聚物(ICP)

PP-B 材料中的乙烯含量可以達(dá)到7%～15%，但材料中兩個(gè)及三個(gè)乙烯單體相連的概率較高，由于乙烯單體只在嵌段相中存在，因此并不能降低PP-H 的規(guī)整度，對(duì)PP-H 的易老化、長期耐熱穩(wěn)定性差等性能缺陷的改善效果不是非常高。PP-B 材料的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的抗沖擊性；缺點(diǎn)是材料光澤度、透明度較低。PP-B 材料一般在運(yùn)動(dòng)器材、行李箱、油漆桶等用品中應(yīng)用。

1.3 無規(guī)共聚物(RCP)

PP-R 材料中添加少量的乙烯單體，約在1%～4%，是通過加熱加壓以及催化劑作用下共聚得到的。乙烯單體在丙烯長鏈中的分布呈現(xiàn)無規(guī)化、隨機(jī)化。目前，在PP 材料中，PP-R 是性能最好的材料，其優(yōu)點(diǎn)有綜合性能好，強(qiáng)度高、剛性大、耐熱性與穩(wěn)定性好、撓曲性佳、透明度與光澤度較好。PP-R 材料普遍應(yīng)用于醫(yī)用輸液瓶、一次性針筒，以及透明家庭用品、棺材、收縮膜等產(chǎn)品中。

2 聚丙烯工藝生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展情況

聚丙烯作為一種合成材料，在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用非常廣泛，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定較強(qiáng)，并且具有電絕緣性、易加工，在社會(huì)各行業(yè)領(lǐng)域中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。隨著社會(huì)科技的發(fā)展，聚丙烯工藝生產(chǎn)技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。傳統(tǒng)聚丙烯生產(chǎn)工藝包括淤漿法、液相本體法以及氣相法等，淤漿法生產(chǎn)技術(shù)的滯后性，使其逐漸被淘汰。目前來說，聚丙烯生產(chǎn)工藝應(yīng)用比較廣泛的是液相本體法與氣相法。

聚丙烯生產(chǎn)中，氣相聚合工藝是一種主要生產(chǎn)工藝，大體來說可以將其分為兩種模式，一種模式的聚合反應(yīng)形成是通過單一多循環(huán)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)，另一種模式聚合反應(yīng)形成是通過流化床工藝實(shí)現(xiàn)。前一種模式主要是在多循環(huán)反應(yīng)器的上升段與下降段兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中，通過空氣動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)聚丙烯的循環(huán)聚合。具體的工藝流程主要是通過丙烯聚合動(dòng)力行為最終形成聚丙烯，所需要的時(shí)間通常較長。后一種模式下，丙烯的聚合反應(yīng)主要是由不同的反應(yīng)催化劑來實(shí)現(xiàn)的，最終生成聚丙烯。這種工藝流程簡單，所花費(fèi)的時(shí)間也比較短，并且對(duì)材質(zhì)的要求不高，操作簡便，具有較好的生產(chǎn)潛力。

液相本體法生產(chǎn)工藝中，丙烯聚合反應(yīng)在液相丙烯中進(jìn)行，而非在其他惰性溶劑中。受到溶解度的影響，液相本體聚合生產(chǎn)工藝中通常需要增添一個(gè)氣相抗沖共聚物，以確保生產(chǎn)正常進(jìn)行?，F(xiàn)階段，我國聚丙烯生產(chǎn)過程中，采用的大型的生產(chǎn)設(shè)備裝置大部分是從國外引進(jìn)技術(shù)，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備裝置多為中型以及小型的聚丙烯生產(chǎn)。因此，我國加強(qiáng)聚丙烯生產(chǎn)工藝研究，提升生產(chǎn)工藝，應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)側(cè)重于對(duì)大型生產(chǎn)設(shè)備裝置的研究，進(jìn)一步提升聚丙烯生產(chǎn)工藝效率，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的優(yōu)化，有效降低聚丙烯化工生產(chǎn)成本。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)催化劑的深入研究，加強(qiáng)學(xué)習(xí)與研究國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，提高催化劑的有效性，從而有效提升丙烯再聚合過程中的效率。

從整體來看，目前我國對(duì)于聚丙烯化工生產(chǎn)工藝的研究仍舊處于初級(jí)階段，進(jìn)一步提升聚丙烯化工工藝生產(chǎn)效率，仍舊是相關(guān)行業(yè)人員未來很長一段時(shí)間的工作重點(diǎn)。同時(shí)，隨著我國相關(guān)研究的不斷深入，目前聚丙烯的本體法-氣相法組合工藝得到了迅速發(fā)展，這一技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展為我國聚丙烯化工生產(chǎn)的主流工藝。針對(duì)聚丙烯化工工藝效率提升的方法研究，主要在于對(duì)聚丙烯的本體法-氣相法組合工藝的研究。

3 聚丙烯化工工藝效率提升的重要性

3.1 降低對(duì)丙烯原材料的消耗

聚丙烯化工生產(chǎn)過程中，目前使用的生產(chǎn)工藝需要較大的聚丙烯生產(chǎn)原料消耗量，在很大程度上制約了聚丙烯化工生產(chǎn)工藝效率的提升，同時(shí)也造成了資源的浪費(fèi)。而聚丙烯本體法-氣相法組合的生產(chǎn)工藝，可以有效緩解聚丙烯生產(chǎn)過程中原料大量消耗的問題。因此，在聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)工藝升級(jí)，對(duì)于節(jié)約聚丙烯生產(chǎn)原料，合理控制聚丙烯原料使用發(fā)揮最大化效用。同時(shí)，通過改進(jìn)與升級(jí)聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝，還可以有效提高聚丙烯生產(chǎn)過程中的選擇性與收率。因此，深入研究提高聚丙烯化工工藝效率的有效方法，則需要對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合工藝進(jìn)行深入的探究與創(chuàng)新發(fā)展。

3.2 優(yōu)化聚丙烯生產(chǎn)條件

聚丙烯生產(chǎn)條件因素是影響其生產(chǎn)成本的重要原因。在其生產(chǎn)過程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)鏈?zhǔn)綏l件對(duì)成本具有非常大的消耗，因此對(duì)于生產(chǎn)材料造成了一定的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)成本。針對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝的改進(jìn)研究，是根據(jù)聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)與加工過程中所需要的溫度與壓力，為其提供更加適宜的問題和適當(dāng)?shù)膲毫?。通過對(duì)聚丙烯化工工藝的研究，可以得知聚丙烯合成的條件為高溫高壓條件，因此在優(yōu)化聚丙烯生產(chǎn)條件中，需要重視高溫高壓的合成條件，確保聚丙烯合成的反應(yīng)鏈?zhǔn)綏l件進(jìn)一步完善，從而大幅提高聚丙烯的生產(chǎn)效率。

3.3 創(chuàng)造更高效益

通過對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，有效提升聚丙烯生產(chǎn)效率，對(duì)于提高聚丙烯生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益具有重要推動(dòng)作用。在該項(xiàng)研究過程中，需要通過與實(shí)際情況有效結(jié)合，明確研究方向、研究目標(biāo)，降低研究試驗(yàn)的次數(shù)。在實(shí)際研究過程中，還需要盡可能避免在沒有進(jìn)行合理設(shè)計(jì)的前提下對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合工藝進(jìn)行研究，降低研究的盲目性，從而避免對(duì)聚丙烯生產(chǎn)原料的不必要的額損耗以及對(duì)人力資源的消耗，找到聚丙烯本體法-氣相法組合工藝生產(chǎn)適應(yīng)條件，創(chuàng)造更高的效益。

4 提高聚丙烯化工工藝效率的方法

4.1 聚丙烯本體法-氣相法應(yīng)用分析

分析聚丙烯生產(chǎn)過程中對(duì)本體法-氣相法組合工藝的應(yīng)用，第一步應(yīng)當(dāng)明確的是該種組合工藝的實(shí)際特點(diǎn)以及工藝組成部分，從而進(jìn)一步明晰該組合工藝對(duì)聚丙烯生產(chǎn)方法。在聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于丙烯的聚合，在這一過程中，通過丙烯的聚合反應(yīng)得到聚丙烯。在使用聚丙烯本體法-氣相法組合工藝生產(chǎn)中，調(diào)整合適的工藝參數(shù)，然后與丙烯相互配合，能夠顯著提升聚丙烯反應(yīng)程度，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)換效率，從而增加生產(chǎn)量。在改組合工藝生產(chǎn)過程中，還需要加強(qiáng)對(duì)丙烯濃度及反應(yīng)溫度的關(guān)注，注意其對(duì)生產(chǎn)工藝的影響，通過優(yōu)化工藝傳熱性能，改善反應(yīng)環(huán)境的控制，來進(jìn)一步提升聚丙烯生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)量。

4.2 優(yōu)化聚丙烯本體法-氣相法工藝參數(shù)

深入研究聚丙烯本體法-氣相法組合工藝，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，提高工藝效率，可以對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合工藝參數(shù)的優(yōu)化分析入手?，F(xiàn)階段，在聚丙烯化工生產(chǎn)中，使用本體法-氣相法組合工藝生產(chǎn)多存在合成聚丙烯反應(yīng)器的總體傳熱系統(tǒng)偏高的問題。此外，通過總結(jié)聚丙烯本體法-氣相法組合工藝，根據(jù)聚丙烯生產(chǎn)的聚合反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，也就是聚丙烯本體法-氣相法工藝參數(shù)需要根據(jù)聚合反應(yīng)機(jī)理來確定，同時(shí)還需要綜合考慮聚丙烯合成反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的過程中丙烯的量的需求，以及最后時(shí)限的聚丙烯的收率，從而確保最終得到的工藝參數(shù)與聚丙烯本體法-氣相法組合工藝的實(shí)際生產(chǎn)需求相適應(yīng)。這樣一來，聚丙烯本體法-氣相法組合工藝生產(chǎn)能夠有效提升聚丙烯反應(yīng)速率，進(jìn)而加快及轉(zhuǎn)換率，實(shí)現(xiàn)工藝效率的提升。總而言之，進(jìn)一步優(yōu)化聚丙烯本體法-氣相法工藝參數(shù)，需要與聚丙烯合成特點(diǎn)進(jìn)行充分的綜合考慮，得到最適宜的工藝參數(shù)，有效提高工藝生產(chǎn)效率。

4.3 優(yōu)化聚丙烯本體法-氣相法化工生產(chǎn)單元條件

在聚丙烯生產(chǎn)過程中，采用本體法-氣相法組合工藝，關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于聚丙烯的聚合環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，需要對(duì)聚丙烯本體法-氣相法化工生產(chǎn)溫度條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保聚丙烯合成過程能夠得到有效優(yōu)化。第一，保持溫度適宜。在丙烯聚合生成聚丙烯過程中，溫度既不能過高也不能過低，需要保持在適宜、穩(wěn)定的狀態(tài)，從而有效控制聚合反應(yīng)。第二，優(yōu)化聚丙烯合成系統(tǒng)。盡可能合理的對(duì)已有的聚丙烯合成系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，并且充分考慮不同鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件參數(shù)，通過細(xì)化反應(yīng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)降低損耗，提高生產(chǎn)效率的目的。第三，在對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合工藝進(jìn)行總結(jié)的過程中，需要做到與實(shí)際相結(jié)合，充分考慮工藝的優(yōu)化與改進(jìn)，確保在完成優(yōu)化設(shè)計(jì)后的生產(chǎn)工藝能夠有效提升聚丙烯生產(chǎn)效率，降低成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

總而言之，隨著聚丙烯材料市場需求量不斷增加，優(yōu)化聚丙烯生產(chǎn)工藝，提高其生產(chǎn)效率，是聚丙烯化工生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，聚丙烯化工生產(chǎn)企業(yè)需要加大在工藝效率提升、工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面的投入，對(duì)聚丙烯本體法-氣相法組合生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，在工藝總結(jié)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用分析、工藝參數(shù)優(yōu)化以及化工生產(chǎn)單元條件優(yōu)化，完善聚丙烯本體法-氣相法組合工藝，從而加快聚丙烯化工工藝效率的提升，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。