1. 聚丙烯工藝的技術發展


  聚丙烯(Polypropylene,PP)是以丙烯為單體經聚合反應而生成的聚合樹脂。已經成為我國經濟建設中不可缺少的材料。具體應用在包裝材料、服裝用料、產業用料、過濾用料、衛生用料和煙用絲束等。


  四十多年來,聚丙烯的催化劑不斷開發,不斷改性,尤其是近二十年來,其技術一次又一次飛躍式的進步,極大地簡化了聚丙烯的工藝流程,使裝置的投資和生產成本降到很低的水平。


  聚丙烯常用工藝方法包括淤漿法工藝和本體法工藝。


  ①. 淤漿法工藝(Slurry Process)又稱漿液法或溶劑法工藝,是世界上最早用于生產聚丙烯的工藝技術。從1957年第一套工業化裝置到現在一直是最主要的聚丙烯生產工藝。典型工藝主要包括意大利 Montedison 工藝、美國Hercules 工藝、日本三井東壓化學工藝、美國Amoco 工藝、日本三井油化工藝以及索維爾工藝等。這些工藝的開發都基于當時的第一代催化劑,采用立式攪拌釜反應器,需要脫灰和脫無規物,因采用的溶劑不同,工藝流程和操作條件有所不同。近年來,傳統的淤漿法工藝在生產中的比例明顯減少,保留的淤漿產品主要用于一些高價值領域,如特種BOPP薄膜、高相對分子質量吹塑膜以及高強度管材等。近年來,人們對該方法進行了改進,改進后的淤漿法生產工藝使用高活性的第二代催化劑,可刪除催化劑脫灰步驟,能減少無規聚合物的產生,可用于生產均聚物、無規共聚物和抗沖共聚物產品等。目前世界淤漿法PP的生產能力約占全球PP總生產能力的13%。


  ②. 本體法工藝的研究開發始于20世紀60年代,1964年美國Dart公司采用釜式反應器建成了世界上第一套工業化本體法聚丙烯生產裝置。1970年以后,日本住友、Phillips、美國EI Psao等公司都實現了液相本體聚丙烯工藝的工業化生產。與采用溶劑的漿液法相比,采用液相丙烯本體法進行聚合具有不使用惰性溶劑,反應系統內單體濃度高,聚合速率快,催化劑活性高,聚合反應轉化率高,反應器的時空生產能力更大,能耗低,工藝流程簡單,設備少,生產成本低,“三廢”量少;容易除去聚合熱,并使撤熱控制簡單化,可以提高單位反應器的聚合量;能除去對產品性質有不良影響的低分子量無規聚合物和催化劑殘渣,可以得到高質量的產品等優點。不足之處是反應氣體需要氣化,冷凝后才能循環回反應器。反應器內的高壓液態烴類物料容量大,有潛在的危險性。此外,反應器中乙烯的濃度不能太高,否則在反應器中形成一個單獨的氣相,使得反應器難以操作,因而所得共聚產品中的乙烯含量不會太高。


  本體法不同工藝路線的區別主要是反應器的不同。反應器可分為釜式反應器和環管反應器兩大類。釜式反應器是利用液體蒸發的潛熱來除去反應熱,蒸發的大部分氣體經循環冷凝后返回到反應器,未冷凝的氣體經壓縮機升壓后循環回反應器。而環管反應器則是利用軸流泵使漿液高速循環,通過夾套冷卻撤熱,由于傳熱面積大,撤熱效果好,因此其單位反應器體積產率高,能耗低。


  本體法生產工藝按聚合工藝流程,可以分為間歇式聚合工藝和連續式聚合工藝兩種。


  a. 間歇式本體法工藝


    間歇本體法聚丙烯聚合技術是我國自行研制開發成功的生產技術。它具有生產工藝技術可靠,對原料丙烯質量要求不是很高,所需催化劑國內有保證,流程簡單,投資省、收效快,操作簡單,產品牌號轉換靈活、“三廢少”,適合中國國情等優點,不足之處是生產規模小,難以產生規模效益;裝置手工操作較多,間歇生產,自動化控制水平低,產品質量不穩定;原料的消耗定額較高;產品的品種牌號少,檔次不高,用途較窄。目前,我國采用該法生產的聚丙烯生產能力約占全國總生產能力的24%。


  b. 連續式本體法工藝


    該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips工藝以及日本Sumitimo 工藝。



2. Dow化學公司Unipol 工藝


   該工藝屬于Dow化學公司所有,Unipol聚丙烯工藝和其聚乙烯工藝類似。工藝過程主要包括原料精制、催化劑進料、聚合反應、聚合物脫氣和尾氣回收、造粒、摻混和包裝碼垛等工段。


   Unipol聚丙烯工藝流程,如圖5-107所示。


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3. BASF公司的Novolen 工藝


   該工藝是由 BASF公司開發成功的。1999年,該工藝擁有者 Targor 公司和ABB Lum-mus公司達成協議。由ABB Lummus 公司負責在全球范圍內推廣Novolen工藝。2000年9月,被ABB公司和Equistar公司所組成的合資公司 Novolen Technology Holding(簡稱NTH)收購。2008年,由CB&-I整體收購了 Lummus,Novolen 工藝由新成立的CB&-ILummus負責全球轉讓。


   Novolen 包括原料精制、催化劑配制、聚合反應、聚合物粉料的凈化、擠壓造粒等工序,如圖5-108和圖5-109所示。



4. 某國外工程聚丙烯裝置布置實例(圖5-110)




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