氣相法聚丙烯生產工藝技術研究進展

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）

氣相法聚丙烯生產工藝技術研究進展

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）

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

氣相法聚丙烯；生產工藝；技術研究

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)療以及建材等領域得到了廣泛的應用。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工藝。

1 世界氣相法聚丙烯生產工藝技術

（1）Unipol工藝 該工藝由殼牌公司與UCC公司共同開發(fā)，是將在聚乙烯生產中廣泛應用的流化床工藝系統(tǒng)移植到聚丙烯生產中的先進工藝，目前屬于Dow公司旗下產品，單線產能高是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，這種催化劑無需預聚合，具體活性為25～50kgPP/gcat，適用于全部牌號產品的生產。

（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器，因為該反應器停留時間分布基本與三個良好的攪拌反應器串聯相同，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，產品等規(guī)指數非常高。此外，CD催化劑無需預聚合，具體活性為25～55kgPP/gcat，適用于全部牌號產品的生產。

（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技術，其摒棄了環(huán)管反應器，以多區(qū)循環(huán)反應器來取代。多區(qū)循環(huán)反應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分離器，與旋風分離器內部完成氣固分離。

（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器帶，自帶雙螺帶攪拌功能，這種反應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器設備生產出均聚物，且能夠提高均聚物30%的產量，無規(guī)共聚物同樣能夠通過串聯反應器的做法完成生產。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，不必進行預聚合，自身活性不低于30kgPP/gcat，適用于全部牌號產品的生產。Novolen工藝能夠生產的產品包括均聚物、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到30%。

（5）Sumitomo工藝 該工藝是日本住友化學公司開發(fā)的，Sumitomo氣相工藝采用的是流化床反應器，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，具有較高的產品結晶度，可以生產多種產品。Sumitomo工藝所生產的高透明硬膜類以及低熱封拉伸PP產品優(yōu)勢明顯，此外還可以生產高溶體流速共聚物，用于加工儀表盤、內置織物以及模具等。

（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，特別是所設計的生產反應器基本相同。Horizone工藝反應條件和Innovene工藝基本一致，區(qū)別在于Horizone工藝所配置的兩個反應器為垂直布置，上位反應器出料通過重力作用流入氣鎖設備，再由丙烯氣壓送至下位反應器，而Innovene工藝所配置的兩個反應器為水平布置，上位反應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備，再由丙烯氣壓送至下位反應器，Horizone工藝在設計方面更加簡單，且能耗更小；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處理，用乙烷合成漿液，并放入適量的丙烯實現預聚處理，不然會造成產品中出現過多的細粉，產品流動性有所降低，在操作共聚反應器時有一定困難。

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

2 我國氣相法聚丙烯生產工藝技術發(fā)展現狀

我國氣相法聚丙烯生產起步較晚，上世紀九十年代以來，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工藝裝置，其產能在0.2Mt/ a以上，當前我國新建氣相法聚丙烯產能在5Mt/a以上。我國聚丙烯生產工藝技術的主要特點有：①引入了Spherizone工藝，該工藝是目前世界上最為先進的工藝，約占全球總產能的五分之一。②氣相法工藝呈現出多元化發(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，單線產能在0.2～0.45Mt/a。④國內氣相法聚丙烯生產裝置制造技術已經取得了長足的進步，目前已經熟練掌握了聚丙烯多區(qū)循環(huán)反應器的制造技術，并成功付諸于實踐，這一技術只有意大利、韓國等少數幾個國家掌握并運用過。⑤現階段，我國的聚丙烯生產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工藝并存的格局，并且在氣相法聚丙烯生產工藝中，大型的生產裝置基本以進口和引進技術為主，中小型氣相法聚丙烯生產裝置則以國產化技術為主，就目前國內聚丙烯的生產能力來看，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工藝的發(fā)展是非常迫切和必要的。

3 結語

氣相法聚丙烯生產工藝具有安全性高、工藝流程簡單、單線產能高、設備投資低、操作簡便以及生產方式靈活等顯著優(yōu)勢，在工業(yè)生產中非常受歡迎。在今后發(fā)展中，氣相法工藝必將隨著技術水平的不斷提升而在聚丙烯產能中占據突出位置，其研究重點在于進一步完善工業(yè)化技術、改進催化劑反應以及開發(fā)技術含量高的控制與預測模型等方面，不斷提升單線產能，擴大產品的應用領域，并進一步減低生產成本，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，與之相對應的是當前國內聚丙烯產能相對落后，無法滿足生產需求，部分需要依靠進口來滿足。當前，我國聚丙烯工業(yè)內部存在較多問題，如生產裝置規(guī)模相對較小、工藝技術過于單一、缺少高檔次產品、生產成本偏高以及產品牌號少等。針對這些問題，需要采取有效措施應對：①各種氣相法聚丙烯工藝技術都有其獨特之處，因此國內聚丙烯新項目在選擇技術時需要保持與專利商的良好溝通，結合具體情況與需求選擇最為適合的生產工藝技術。②在未來聚丙烯發(fā)展中，生產裝置的大型化與規(guī)模化必然成為一種趨勢，所以需要對現有小規(guī)模生產裝置進行改造，有效提升其產能，并在設計新裝置時，其下限產能不低于0.3Mt/a，不斷提升聚丙烯生產企業(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，使我國聚丙烯產品單一的現狀得到改變。④重視引進氣相法聚丙烯工藝先進技術，國內聚丙烯企業(yè)在借鑒、吸收這些新技術的同時，不斷進行技術創(chuàng)新，強化國產化攻關。

［1］王偉.單中心催化劑聚烯烴材料的研究進展［J］.石油化工，2013，（01）.

［2］胡徐騰，趙旭濤，董金勇，義建軍.汽車用聚烯烴材料單一化關鍵技術研究［J］.高分子通報，2012，（07）.

［3］湯豪，王金祥，高明智.BCND-Ⅱ催化劑在Novolen工藝聚丙烯裝置上的工業(yè)應用［J］.石油化工，2012，（05）.

［4］寧英男，董春明，王偉眾，徐昊垠，姜濤.氣相法聚丙烯生產技術進展［J］.化工進展，2010，12：2220-2227.

［5］付義，趙成才，趙增輝，任鶴，張麗洋，郎笑梅.氣相法聚丙烯生產工藝技術研究進展［J］.中國塑料，2012，01：1-6.

［6］曾錚，胡冰潔，劉慧杰，陶玉林.聚丙烯生產工藝技術進展［J］.化工時刊，2012，07：49-53.