Spheripol工藝生產高抗沖聚丙烯*

陳明杰

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113001）

Spheripol工藝生產高抗沖聚丙烯*

陳明杰

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113001）

介紹了Spheripol工藝生產高抗沖聚丙烯產品的方法，采用兩步復合工藝生產嵌段聚丙烯，第1步采用環管反應器進行丙烯液相均聚反應，第2步采用流化床反應器進行丙烯均聚物與乙烯單體氣相共聚反應，即在氣相反應器中，利用來自環管反應器中的均聚物的殘余活性，加入乙烯和補充的丙烯及氫氣實現乙-丙共聚，共聚物的生成使最終產品的抗沖性能大大提高，尤其是低溫下的抗沖性能。

Spheripol工藝技術；環管反應器；氣相反應器；高抗沖聚丙烯

撫順乙烯化工廠聚丙烯裝置是采用意大利Himont公司的Spheripol工藝技術，能生產均聚、無規共聚及嵌段共聚三大類產品，尤其是氣相反應器生產高抗沖產品的工藝技術先進，采用DCS集散控制，為了適應市場產品的需要，提高企業經濟效益，充分發揮Spheripol工藝技術，開發生產高抗沖聚丙烯專用料。現以產品EPV30R為例討論生產中的問題。

1 Spheripol工藝特點

1.1 工藝流程

Spheripol工藝需用兩步復合工藝來生產嵌段聚丙烯，即第一步采用環管反應器進行丙烯液相均聚反應，第二步采用流化床反應器進行丙烯均聚物與乙烯單體氣相共聚反應，即在氣相反應器中，利用來自環管反應器中的均聚物的殘余活性，加入乙烯和補充的丙烯及氫氣實現乙-丙共聚，共聚物的生成使最終產品的抗沖性能大大提高，尤其是低溫下的抗沖性能。

在生產共聚物過程中，來自反應系統的均聚物切入R401反應器，物料由風機C401建立起流化狀態，在此，具有活性的均聚物與乙烯單體反應，反應熱由循環氣帶走，并通過E401冷卻，反應產物由R401底部排到低壓氣體回收系統F301，共聚產品從其底部去后處理系統，低壓回收氣從頂部去回收壓縮機PK301增壓后，送到乙烯分離塔T402中，通過精餾，丙烯從塔底回到均聚反應系統，乙烯及部分丙烯等混合氣從塔頂回到R401中，重新參與反應。共聚反應單元的主流程見圖1［1］，R401控制流程見圖2，T402控制流程見圖3。

注：圖中粗線部分為生產共聚物原則流程，細線部分為生產均聚物原則流程。

1.2 幾個重點控制參數

氣相反應器及乙烯回收塔的控制顯示了Spheripol工藝技術的先進性，對生產的連續性及安全性有了可靠性的保證，如“掛堵”情況變輕，乙烯回收徹底，可以防止乙烯進入均聚反應系統，生成過多的無規共聚物及大分子聚合物，可以保證共聚物的性能指標。

1.2.1 均聚物殘余活性的控制

殘余活性及活性中心在氣相反應器中的停留時間，嚴重影響著共聚物的理化性能，試產EP V30R活性分配比例確定為R201:R202:R401=60: 27:13（均聚反應器R201，R202中的密度控制在520 kg/m3）；停留時間由氣相反應器的壓力與料位串級控制。

1.2.2 C2H4加入量的控制

單體乙烯的穩定按比例加入是控制目的產品質量指標的關鍵，根據產品乙烯含量的目標值ME及氣相反應器中產品的乙烯/乙烯+丙烯的比率R及均聚物的產量H計算得到乙烯加入量：

式中：R—氣相反應器中乙-丙二聚物中的乙烯質量分數，%；

ME—最終產品中乙烯含量目標值，%；

1.031—乙烯加入量/聚合物中乙烯含量，作乙烯損失的補償系數。

1.2.3 C2H4回收塔底指標的控制

乙烯回收完全與否直接制約著裝置的安全穩定運行，如果T402工況波動，就會造成系統C2H4量的波動，使共聚反應波動，另外塔底部乙烯含量高，直接進入均聚反應系統，使無規物比例增大，造成終產品結晶性下降，相應地剛性降低，反映在產品拉伸屈服強度和撓曲模量低，嚴重的會造成均聚系統粘料，所以控制好T402的工況，如靈敏板溫度、塔頂溫度及塔釜輕組分的含量等十分重要。

1.2.4 產品質量的控制

抗沖聚丙烯的生產要以特殊用途為目標，調整工藝參數，以獲得預期的特性指標，一般要求抗沖聚丙烯樹脂既要有高熔融流動性能，又要有高的沖擊強度和適度的硬度，這要求控制人員要研究幾項性能指標的關系，使生產出的樹脂各項指標達到期望值。

（1）熔融流動速率（MFR）與沖擊強度的關系。

一個線性高分子鏈具有很大數目的C—C單鍵，這些單鍵的旋轉可以形成無數的構象，分子鏈越長，則構象越多，鏈的柔順性越大，通常以MFR來表征鏈的長短，即加工性能，以沖擊強度表征柔順性的大小，二者存在如圖4的關系，即MFR增大，沖擊強度變小，因此在生產高抗沖產品時要對MFR進行適度調節，試產EPV30R控制MFR為18～22 g/（10 min）之間［2］。

（2）橡膠含量與沖擊強度關系。

高分子的微觀結構對性能起著決定性的作用，高分子主鏈結構對鏈的剛柔性影響最大，在乙丙嵌段共聚時，在聚丙烯鏈上引入乙基，形成了部分乙丙橡膠鏈段，部分聚乙烯鏈段，破壞了等規聚丙烯主鏈上甲基有序排列狀態，使主鏈上可以自由旋轉的單鍵增多，增加了分子鏈的柔順性，從而提高了沖擊強度，二者存在如圖5關系，即隨著橡膠含量的增加，沖擊強度也隨之增加，試產EPV30R沖擊強度以懸臂梁沖擊強度來表征。

（3）剛性是以屈服強度和撓曲模量來表的。

當屈服強度或撓曲模量增大時，剛性相應提高，在共聚物產品中，撓曲模量隨著乙烯含量的增加而下降（如圖6）為此，目的產物乙烯含量必須在保證產品有較好的剛性基礎上進行調整，EPV30R的屈服強度要求＞27 MPa，撓曲模量＞1 150 MPa［3］。

2 試生產情況

2.1 聚合工藝參數的控制

質量控制是以工藝參數的控制調整為基礎。試產EPV30R的預期物性能指標見表1，目的產品的預期指標確定的工藝參數見表2。

2.2 試生產參數

實際生產過程中均聚反應參數較穩定，基本保證了共聚反應的目的，可以說試生產是成功的。從表3、表4可以看出，盡管產量發生了變化，但均聚反應穩定，使預期的乙烯加入量比較容易得出并加以控制，所以基本保證了產品的預期指標。

3 結論

從表4可以得出Spheripol工藝技術生產的嵌段共聚產品性能遠優于均聚產品，盡管“屈服強度”和“撓曲模量”略有下降，但抗沖性能卻高于均聚物近10倍，特別是低溫抗沖性能，均聚物在-20℃以下產生脆裂，而該共聚物卻有較高的抗沖性能。

[1]中國石油撫順石化公司.聚丙烯裝置操作規程，FSYX/WJ00 5.07-2008[S].

[2]潘祖仁.高分子化學[M].北京：化學工業出版社，1985.

[3]洪定一.聚丙烯—原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2002.

Production of High Impact Polypropylene by Spheripol Process

CHEN Ming-jie
（Petro China Fushun Petrochemical Company Ethylene Chemical Plant，Liaoning Fushun 113000，China）

The production method of high impact polypropylene products by the spheripol process was introduced，which adopted two-step complex process to produce the block polypropylene.The first step adopted the propylene liguid phase homopolymer reaction by loop reactor and the second step adopted gas-phase copolymerization of propylene homopolymer and ethylene monomer by the fluid bed reactor.The residual activity of homopolymer from the loop reactor was utilized，and the ethylene，propylene and hydrogen were added into the gas phase reactor to realize copolymerization of ethylene and propylene.The impact capability of final product was increased，especially at low temperature.

Spheripol Process；Circulating Pipe Reactor；Gas Phase Reactor；High Impact Polypropylene

TQ325.1+4

A

1671-0460（2009）03-0058-05

2010-01-20

陳明杰（1964-），男，工程師，2000年畢業于吉林大學化學系高分子材料與工程專業，現從事化工工藝、設備、水處理技術管理工作。電話：0413-2999111轉772785，E-mail：chenmingjie1245@sohu.com。