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江西化
2015年第3期
聚丙烯生产工艺简介
李玮
(大庆石化工程有限公司,黑龙江大庆163714)
摘要:聚丙烯以其独特的性能广泛应用于国民生产的各行各业中,一直是增长最快
的主要热塑性塑料。本文详细介绍了聚丙烯生产工艺的发展历程,并对当前各主流聚丙
烯生产工艺的工艺特点做了详细对比,力求使读者对聚丙烯生产工艺有一个全面直观的
了解。
关键词:聚丙烯生产工艺发展历程
(3)生产厂家只有美国柯达公司一家
聚丙烯树脂是四大通用型热塑性树脂(聚乙烯、聚
工艺条件:T=160~250℃。
氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)之一,以丙烯为原料,乙烯
1.3液相本体法(含液相气相组合式)
为共聚单体通过聚合反应生产制得。
液相本体法聚丙烯生产工艺是聚丙烯生产中后期
聚丙烯的生产工艺主要经历了溶剂法、溶液法,液发展起来的新工艺。该生产工艺是聚丙烯1957年开
相本体法(含液相气相组合式)和气相法几个发展阶始エ业化生产七年之后问世的。
采用液相本体法生产聚丙烯,是在反应体系中不
1聚丙们生产工艺及各自特点
加任何其他溶剂,将催化剂直接分散在液相丙烯中进
目前,世界上用于生产聚丙烯的工艺方法按类别
行丙烯液相本体聚合反应。聚合物从液相丙烯中不断
刘分主要有以下几大类:溶剂法、溶液法,液相本体法析出,以细颗粒状悬浮在液相丙烯中。随着反应时间
(含液相气相组合式)和气相法。各工艺特点简介如的增长,合物颗粒在液相丙烯中的浓度増高。当丙
烯转化率达到一定程度时,经闪蒸回收未聚合的丙烯
1.1溶剂聚合法
溶剂法(又称浆液法或泥浆法、淤浆法)是最早采单体,即得到粉料聚丙烯产品。这是一种比较简单和
用的聚丙烯生产工艺,但由于有脱灰、脱无规物和溶剂先进的聚丙烯工业生产方法。
回收工序,流程长,较复杂等缺点,随着催化剂研究技
液相本体法工艺代表着八十年代国际上聚丙烯生
术的进步,从八十年代起,溶剂法已趋于停滞状态,逐产的新技术、新水平。
渐为液相本体法所取代。
工艺特点:
工艺待点
(1)系统中不加溶剂,丙烯单体以液相状态在釜式
(])丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中(如己烷中),
反应器中进行液相本体聚合,乙烯丙烯在流化床反应
在催化剂作用下进行溶剂聚合,聚合物以固体输粒状器中进行气相共聚
态悬浮在溶剂中,采用釜式搅拌反应器;
(2)流程简单,设备少、投资省,动力消耗及生产成
(2)有脱灰、脱无规物和溶剂回收工序,流程长,较本低
复杂,装置投资大,能耗高。但生产易控制,产品质量
3)均聚采用瓮式搅拌反应器(Hypl工艺),或环
好
管反应器( Spheripol工艺),无规共聚和嵌段共聚均在
(3)以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒再经气流沸搅拌式流化床中进行。
腾干燥和挤压造粒2?
工艺条件:T=65~75℃;P=3.0~4.0MPaC。
工艺条件:T=70~75℃;P=1,0 MPAG。
采用液相本体法的典型代表是 BASELL公司的
1.2溶液聚合法
Spherizone液相本体法工艺。
工艺特点
Spherizone是一种气相循环技术,采用齐格勒一纳
(1)使用高沸点直链烃作溶剂,在高于聚丙烯熔点塔催化剂“,可生产出保持韧性和加工性能同时又具
的温度下操作,所得聚合物全部溶解在溶剂中呈均相有高结晶度、刚性和更加均一的聚合体。它可在单一
分布;
反应器中制得高度均一的多单体树脂或双峰均聚物。
(2)高温气提方法蒸发脱除溶剂得嫆融聚丙烯,再
Spherizone循环反应有二个互通的区域,不同的区
挤出造粒得粒料产品;
域起到由其它工艺的气相和液相环管反应器所起的作
2015年6月
聚丙烯生产工艺简介
用。这两个区域能产生具有不同相对分子质量和(或)此工艺没有液体废料排出,排放到大气的烃类也很少,
单体组成分布的树脂,扩大了聚丙烯的性能范围。
因此对环境的影响非常小,与其它工艺相比,该工艺更
该工艺的核心设备为MZCR(多区循环反应器系容易达到环保、健康和安全的各种严格规范。
统)反应器R230系统。该反应器由提升管和下降管两
该工艺的另一显著特点是可以配合超冷凝态操
部分组成。在提升管内聚合物通过反应气体向上吹,作,即所谓的超冷凝态们气相流化床工艺(SCM)。该
形成流化,并送人下降管的上部经过旋风分离器后,粉技术通过将反应器内液相的比例提高到45%,可使现
料在收集在下降管内。反应气体由离心式压缩机通过有的生产能力提高200%。由于液体含量多少不是流
外部的管线循环,反应热依靠在外部循环管线上的循化床不稳定、形成聚合物结块的基本因素,因此该技术
环器冷却器来移出。反应器产品通过安装在下降管下关键的操作变量是膨胀床的密度及膨胀松密度与沉降
部的阀门排出。排出的粉料经过高压和低压脱气后,松密度的比例。由于超冷凝态操作能够最有效地移走
在生产均聚物和无规共聚物时,直接进入500单元进反应热,它能使反应器在体积不增加的情况下提高2
行汽蒸和干燥,得到粉料产品。
倍以上的生产能力,对于投资的节省是非常可观的。
生产抗冲产品时,经过300单元高压脱气后的粉
抗冲共聚产品的乙烯含量可高达17%(橡胶含量
料排人400单元的气相流化床反应器。该反应器仍采大于30%)的抗冲共聚产品。
用 Spheripol I气相反应器系统。共聚反应器为立式圆
该工艺的核心设备为气相流化床反应器、循环气
筒式容器,上、下为球形封头,下部为沸腾床,主体材料压缩机、循环气冷却器和挤压造粒机组。流化床反应
为不锈钢,内表面抛光。
器是空心式容器,其顶部带有扩大段,底部带有分布
该工艺目前单线最大生产能力已达45万吨/年。器,第一反应器操作压力为3.5MPaG,温度67℃,第二
MZCR(多区循环反应器)抗冲共聚产品的乙烯含量可反应器操作压力为2.1MPaG,温度70℃:;循环气压缩机
高达22%(橡胶含量大于40%),还可生产含乙烯和丁为单级、恒速、离心式压缩机。
烯-1的三元共聚产品。
2结束语
1.4气相本体法
综上所述,聚丙烯生产工艺历经了几个不同阶段,
工艺特点:
每种工艺在特定的历史时期均扮演了各自不同的角
(1)系统不引入溶剂,丙烯单体以气相状态在反应色,对国民经济的发展均起到了重要的作用。目前,在
器中进行气相本体聚合
市场上活跃的主要为液相本体法(含液相气相组合式
(2)流程简短,设备少、生产安全,生产成本低;
和气相本体法工艺。这两种工艺均为成熟、先进聚丙
(3)聚合反应器有流化床(联碳/壳牌 UNIPOI工烯工艺的代表,技术均安全、可靠。但这些工艺均掌握
艺)、立式搅摔床(巴斯夫 Novolen工艺)及卧式搅拌床在国外几家大公司手中,我们想要使用,必须要引进工
(阿莫科/埃尔帕索工艺)
艺包,获得专利授权后才能使用,需要支付昂贵的专利
工艺条件:T=40~70℃;P=2.0~3.5MPaC。
使用贵。
采用气相本体法的典型代表是DOW化学公司
聚丙烯因其独待的性能,被开发出了性能优良应
Unipol气相工艺。
用广泛的多种材料,发展越来越迅速。根据我国聚丙
Unipol气相聚丙烯工艺是美国联碳公司(UCC