1. 聚丙烯工艺的技术发展


  聚丙烯(Polypropylene,PP)是以丙烯为单体经聚合反应而生成的聚合树脂。已经成为我国经济建设中不可缺少的材料。具体应用在包装材料、服装用料、产业用料、过滤用料、卫生用料和烟用丝束等。


  四十多年来,聚丙烯的催化剂不断开发,不断改性,尤其是近二十年来,其技术一次又一次飞跃式的进步,极大地简化了聚丙烯的工艺流程,使装置的投资和生产成本降到很低的水平。


  聚丙烯常用工艺方法包括淤浆法工艺和本体法工艺。


  ①. 淤浆法工艺(Slurry Process)又称浆液法或溶剂法工艺,是世界上最早用于生产聚丙烯的工艺技术。从1957年第一套工业化装置到现在一直是最主要的聚丙烯生产工艺。典型工艺主要包括意大利 Montedison 工艺、美国Hercules 工艺、日本三井东压化学工艺、美国Amoco 工艺、日本三井油化工艺以及索维尔工艺等。这些工艺的开发都基于当时的第一代催化剂,采用立式搅拌釜反应器,需要脱灰和脱无规物,因采用的溶剂不同,工艺流程和操作条件有所不同。近年来,传统的淤浆法工艺在生产中的比例明显减少,保留的淤浆产品主要用于一些高价值领域,如特种BOPP薄膜、高相对分子质量吹塑膜以及高强度管材等。近年来,人们对该方法进行了改进,改进后的淤浆法生产工艺使用高活性的第二代催化剂,可删除催化剂脱灰步骤,能减少无规聚合物的产生,可用于生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物产品等。目前世界淤浆法PP的生产能力约占全球PP总生产能力的13%。


  ②. 本体法工艺的研究开发始于20世纪60年代,1964年美国Dart公司采用釜式反应器建成了世界上第一套工业化本体法聚丙烯生产装置。1970年以后,日本住友、Phillips、美国EI Psao等公司都实现了液相本体聚丙烯工艺的工业化生产。与采用溶剂的浆液法相比,采用液相丙烯本体法进行聚合具有不使用惰性溶剂,反应系统内单体浓度高,聚合速率快,催化剂活性高,聚合反应转化率高,反应器的时空生产能力更大,能耗低,工艺流程简单,设备少,生产成本低,“三废”量少;容易除去聚合热,并使撤热控制简单化,可以提高单位反应器的聚合量;能除去对产品性质有不良影响的低分子量无规聚合物和催化剂残渣,可以得到高质量的产品等优点。不足之处是反应气体需要气化,冷凝后才能循环回反应器。反应器内的高压液态烃类物料容量大,有潜在的危险性。此外,反应器中乙烯的浓度不能太高,否则在反应器中形成一个单独的气相,使得反应器难以操作,因而所得共聚产品中的乙烯含量不会太高。


  本体法不同工艺路线的区别主要是反应器的不同。反应器可分为釜式反应器和环管反应器两大类。釜式反应器是利用液体蒸发的潜热来除去反应热,蒸发的大部分气体经循环冷凝后返回到反应器,未冷凝的气体经压缩机升压后循环回反应器。而环管反应器则是利用轴流泵使浆液高速循环,通过夹套冷却撤热,由于传热面积大,撤热效果好,因此其单位反应器体积产率高,能耗低。


  本体法生产工艺按聚合工艺流程,可以分为间歇式聚合工艺和连续式聚合工艺两种。


  a. 间歇式本体法工艺


    间歇本体法聚丙烯聚合技术是我国自行研制开发成功的生产技术。它具有生产工艺技术可靠,对原料丙烯质量要求不是很高,所需催化剂国内有保证,流程简单,投资省、收效快,操作简单,产品牌号转换灵活、“三废少”,适合中国国情等优点,不足之处是生产规模小,难以产生规模效益;装置手工操作较多,间歇生产,自动化控制水平低,产品质量不稳定;原料的消耗定额较高;产品的品种牌号少,档次不高,用途较窄。目前,我国采用该法生产的聚丙烯生产能力约占全国总生产能力的24%。


  b. 连续式本体法工艺


    该工艺主要包括美国Rexall工艺、美国Phillips工艺以及日本Sumitimo 工艺。



2. Dow化学公司Unipol 工艺


   该工艺属于Dow化学公司所有,Unipol聚丙烯工艺和其聚乙烯工艺类似。工艺过程主要包括原料精制、催化剂进料、聚合反应、聚合物脱气和尾气回收、造粒、掺混和包装码垛等工段。


   Unipol聚丙烯工艺流程,如图5-107所示。


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3. BASF公司的Novolen 工艺


   该工艺是由 BASF公司开发成功的。1999年,该工艺拥有者 Targor 公司和ABB Lum-mus公司达成协议。由ABB Lummus 公司负责在全球范围内推广Novolen工艺。2000年9月,被ABB公司和Equistar公司所组成的合资公司 Novolen Technology Holding(简称NTH)收购。2008年,由CB&-I整体收购了 Lummus,Novolen 工艺由新成立的CB&-ILummus负责全球转让。


   Novolen 包括原料精制、催化剂配制、聚合反应、聚合物粉料的净化、挤压造粒等工序,如图5-108和图5-109所示。



4. 某国外工程聚丙烯装置布置实例(图5-110)




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