探讨气相法聚丙烯生产工艺技术及其产品应用进展

苗 伟

（神华榆林能源化工有限公司，陕西榆林 719300）

探讨气相法聚丙烯生产工艺技术及其产品应用进展

苗 伟

（神华榆林能源化工有限公司，陕西榆林 719300）

气相法聚丙烯属于化工工业生产中较为常见生产方式，加之该生产方法具有工艺流程简单、设备投资成本较低、单线产能高以及生产安全性强等显著特点，因此，在实际生产工作中，气相法聚丙烯生产工艺的使用也越来越受欢迎。简要介绍了气相法聚丙烯生产工艺技术，并提出了未来发展的可行性建议，旨在后后续的工业运用研究提供参考思路。

气相法；聚丙烯；生产工艺；技术；产品应用

Abstract：Gas-phase polypropylene is a common production method in the production of chemical industry.In addition，the production method itself has the characteristics of simple process，low investment cost，high single-line production and strong production safety.Therefore，in the actual production At work，the use of gas phase polypropylene production process is also increasingly popular.In this paper，the author briefly introduced the gas phase polypropylene production technology，and put forward the feasibility of future development proposals，aimed at the subsequent use of industrial research outline reference ideas.

Key words：gas phase method；polypropylene；production process；technology；product application

从本质上说，聚丙烯属于生活中常见的应用材料，作为常见的热塑性合成树脂，聚丙烯具有非常优良的应用性能，且所具体涉及的应用领域十分宽广，如建材、汽车制造、电子电器、包装以及医疗等。随着我国工业技术水平的不断提升以及科技创新实力的进一步发展，聚丙烯生产工艺的应用研究也不断深入，就目前而言，工业生产聚丙烯时常采用本体–气相法、气相法、淤桨法、本体法以及溶液法等五种，其中，最为常见，也是发展至今最为先进的生产方法当属气相法与本体–气相法。本文详细介绍了气相法聚丙烯生产工艺中的Innovene工艺、Unipol工艺、Novolen工艺以及Spherizone工艺。

1 Innovene工艺

2001年以前的BP-Amoco工艺即为现在的Innovene工艺，目前世界上有20多套的生产装置采用Innovene工艺技术生产聚丙烯，具有较大的总生产能力。Innovene工艺的特点主要是采用较为独特的卧式搅拌床反应器，在反应器工作时，其所达到的生产效果可比拟3个理想的搅拌釜式反应器串联效果，此时，该反应器的停留时间的分布非常贴合实际生产需求，器械之间过渡料可降到最少，且牌号切换速度较快。从另一方面上说，Innovene工艺属于气相法聚丙烯生产工艺中操作压力与能耗最低的生产技术，但采用该方法所得到的聚丙烯产品却存在乙烯含量不高的缺点，难以获得超高抗冲牌号的产品。为了解决这一问题，相关技术人员在进行工艺优化时刻考虑采用CD催化剂，这是由于CD催化剂可有效提高Innovene工艺生产过程的形态控制性与选择性，即使是对于无规聚丙烯的生成，CD催化剂也能够体现出良好的控制价值，此时，所制得的聚丙烯也将具备更高的等规指数。值得注意的是，在应用CD催化剂时，技术人员应注意保持其活性在25～55kg/g。Innovene工艺当中的均聚产品的熔体具有范围较为宽广的流动速率（MFR），一般情况下，该速率指数通常可控制在0.5～100g/10min的浮动，在这一先决条件下，气相法制得的产品也会具有更大的优势。具体来说，抗冲共聚产品的乙烯含量为5%～17%，MFR为1～35g/10min，如上文所述CD催化剂的使用，可有效改善工艺生产流程中催化剂的分布停留时间，此时，工艺反应体系中的抗冲共聚物也能够在橡胶相中获得更加均匀的分布状态。

2 Novolen工艺

Novolen工艺是由BASF公司成功开发，相关调查统计数据表明，当前世界上约有25套生产设备装置采用Novolen工艺，其总生产能力约为4.70Mt/a。在Novolen气相工艺中，需要配备两台带双螺带的立式反应器进行搅拌，并依靠液态丙烯汽化性质排出反应体系中所生成的聚合反应热，而能够采用共聚合反应器生产均聚物也是这一项工艺的独特之处。与其他聚丙烯生产工艺方法相比，采用Novolen工艺技术能够将均聚物的产量提高30%，与Unipol工艺类似的是，若在生产过程中需要生产无规共聚物，那么也同样可以采用串联反应器的方式进行生产工作。另外，在生产条件方面，Novolen工艺可以直接采用不需要进行预聚合反应的PTK-4催化剂，在整体生产过程中，PTK-4催化剂都能够保有30kg/g以上活性，并且，这一型号的催化剂可适用于所有牌号的聚丙烯产品，例如，生产均聚物为80℃、2.8～3.8MPa的反应条件，生产抗冲共聚物为60～70℃、1.0～2.5MPa的反应条件。

3 Unipol工艺

Unipol工艺是UCC公司与壳牌公司共同联合开发的一项气相法聚丙烯生产工艺，其工作原理可概括为：将原本应用在聚乙烯生产当中的流化床工艺转移到PP的生产当中的工艺。从整体上说，采用Unipol工艺进行聚丙烯气相生产时，所采用的工艺反应器为圆柱形立式压力容器，该反应器的上部进行相应的扩径工作，并依靠冷丙烯气体的显热性质抵消掉工艺反应过程中所生成的聚合反应热。与其他气相聚丙烯生产工艺相比，单线生产能力高是Unipol工艺作为显著的特点，也是其最大的优势，在催化剂的使用方面，Unipol工艺多以由喷雾干燥的方法进行制备的SHAC高效催化剂为主要添加物，其中，型号为SHAC330的新型聚丙烯催化剂不需要进行预聚合既可以直接加入到反应流程中，且该催化剂活性可以保持在25～50kg/g。在Unipol工艺中，第一反应器主要生产无规共聚物以及均聚物（无规共聚物为8%～14%的丁烯含量、131～142℃的熔点以及3.4～12g/10min的MFR；均聚物为0.5～100g/10min的MFR），若想生产抗冲共聚[抗冲共聚物为乙烯含量可达21%（橡胶含量35%）的抗冲聚丙烯产品]，那么则可以直接串联第二反应器。随着工艺技术的不断优化发展，上述产品的生产范围也在不断扩大，换言之，利用Unipol工艺生产的产品包括高结晶PP、含量高的二甲苯可溶物均聚物、高熔体流动速率的无规共聚物以及高熔体强度的抗冲共聚物等，例如，拉伸模量为1 262MPa的InspireD114.01，0.5g/10min的MFR能够制成吹塑薄膜以及片材；加工稳定性以及低温性能的高熔体强度树脂InspireD113.01、0.9g/10min的MFR，能够加工成光纤内管。

4 Spherizone工艺

Spherizone工艺属于最新一代的PP生产技术，该工艺技术也是在Spheripo工艺的基础更新拓展的改良技术，最明显的，该工艺的主要特点可概括为：原来的环管反应器采用了新的单一多区循环反应器进行替代。首先，在多区循环反应器中，其反应区主要分为上升段与下降段两个区间，且反应器中的聚合物粒子则可以在两个反应区内进行反复的多次循环。一般情况下，上升段内的聚合物粒子能够在循环气体的作用下快速流化，此后，进入下降段的顶部旋风分离器，并在旋风分离器内进行气固分离工作。同时，在设置有阻隔区的下降段顶部，聚合物粒子以及分离反应气体则可以在向下运动后进入到下降段底部，再随着反应循环动力进入到上升段。另外，由于反应器中存在下降段阻隔区，在实际生产过程中，下降段与上升段之间的不同反应条件这一要求也能够得到极大满足，同一反应器中的不同两个反应区域形成也就得到自然呈现。Spherizone工艺的单反应器能能够生产双峰产品，而无规共聚产品共聚单体具有较佳的光学、热力学、力学性能以及较高的含量，抗冲共聚物则能够优化刚性以及抗冲击性能之间的平衡。Spherizone工艺生产中主要采用MC系列Z-N催化剂，并且Spherizone工艺生产的产品具有较广的应用范围，根据气相反应器以及多区循环反应器之间的不同操作模式，Spherizone工艺生产也可以进行一些新类型产品的生产，例如无规组合与均聚产品、双子无规产品。

5 结束语

气相法聚丙烯生产工艺具有操作简易、安全性较高、单线生产能力大、工艺流程简单以及生产灵活性好等特点，此外，该工艺的设备投资较省，因此该工艺备受青睐。由此可见，气相法工艺在今后的一段时间内，将会得到快速的发展，还可能在世界聚丙烯新增产能工作当中占有重要的位置。开发预测模型、先进控制以及改进催化剂、进一步完善和改进工业化技术等方面应该作为未来研究工作的重点，从而降低产品成本、扩大产品的应用领域和范围、提高市场竞争力以及提高单线生产能力。

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Advances in the Production Technology of Gas Phase Polypropylene and Its Application

Miao Wei

TQ325.14

A

1003–6490（2017）09–0126–02

2017–06–28

苗伟（1988—），男，陕西榆林人，助理工程师，主要从事聚丙烯操作工作。