聚丙烯Spherizone工艺技术及产品介绍

李江龙

摘 要：介绍了聚丙烯Spherizone工艺技术，简述了多区循环反应器的工艺流程和聚合原理。介绍了Spherizone工艺产品的特点，主流牌号及用途。

关键词：聚丙烯;Spherizone;多区循环反应器

中沙（天津）石化有限公司装置采用LyondellBasell公司开发的Spherizone聚丙烯工艺技术，年生产能力45万t，年操作时间8000h，能够生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物全范围的聚丙烯本色粒料产品。

1 工艺简述

Spherizone工艺是LyondellBasell公司在Spheripol工艺基础上开发的新一代聚丙烯生产技术，主要特点在于采用單一多区循环反应器代替环管反应器，属于气相聚合反应。2002年l0月，LyondellBasell公司在意大利公开了多区循环反应器技术（MZCR），注册商标为Spherizone。

多区循环反应器分为上升段和下降段 ，聚合物粒子每一循环周期远小于聚合物粒子在反应器内的平均停留时间。在下降段顶部设有阻隔区，可通过阻隔区加入阻隔液实现单一反应器的分区，2个反应区的压力相同，但温度和以及气相组成包括共聚单体和氢气浓度不同。这种反应器的设计改变了聚合物粒子的生长机理，因而Spherizone工艺可以生产全范围的具有高性能的均聚物、无规共聚物及抗冲共聚物等单峰或双峰的聚丙烯产品。

2 多区循环反应器工艺流程和聚合原理简述

2.1 工艺流程简述

催化剂预先在R200中被活化，然后加入到R210中同经过在线混合器进入的丙烯进行预聚合反应，预聚合反应的目的是为了防止大量聚合物细粉的形成。预聚物和未反应的丙烯从预聚合反应器R210进入到MZCR（多区循环反应器）R230中，该反应器具有两个独立的反应段，其特点是具有不同的流体动力学特征。

MZCR由两段不同的反应区组成，固体在其间循环。反应器上升段是一快速流化床，聚合物在其中通过反应气由下向上运动，然后经过内部的一个旋风分离器分离后，粉料进入堆积床的下降段向下移动。经过顶部旋风分离器分离出的气体通过外部的一个离心式压缩机C250保持循环，反应热通过循环回路上的一个立式管壳式换热器E230撤除。预聚合的物料进入多区循环反应器的上升段，聚合物产品则由安装在下降段底部的三个排料阀中的一个阀排出。

2.2 聚合原理简述

2.2.1 基本原理

MZCR可使聚合物粒子在一个反应器的两个反应区中连续循环，每一循环周期远小于聚合物粒子在反应器内的平均停留时间。催化剂和各种单体进入反应器后，在两个反应区之间循环。两个反应区的压力相同，温度和气相组成不同。反应器改变了聚合物粒子的生长机理，从而产生结构均匀的聚合物。

2.2.2 “多区”原理

多区循环反应器可以在均一的气体组成“单峰”条件下操作，也可以实现在一个反应器中形成两个不同反应区“双峰”的操作，后者需要将阻隔的丙烯流加到反应器下降段的上部，由此改变两段的气体组成。

宽分子量分布聚合物的制备，主要是通过改变上升段和下降段两个反应区不同的氢气浓度来实现。在多区循环反应器下降段顶部设有阻隔区，可通过阻隔区加入阻隔液实现单一反应器的分区。阻隔液进入阻隔区后受热汽化在下降段的顶部形成向上运动的气流，将上升段进入下降段顶部气相单体中的氢气进行汽提分离。以此来降低下降段气相单体中的氢气浓度，生成宽分子量分布的聚合物。

3 工艺产品特点

①Spherizone工艺生产的产品刚性高、分子量分布窄，适宜生产专用热成型、高速纺纤维产品。例如：均聚热成型料可代替聚苯乙烯，用其制作的一次性水杯透明性好，刚性高;

②Spherizone工艺反应器的两个区H2加入量比列可达1：100，Spheripol工艺两个环管H2加入量比列1：10，这样Spherizone工艺就能生产更宽分子量分布的产品。可提高产品加工性能，适宜生产专用管材、高线速度的BOPP薄膜和注塑产品;

③Spherizone工艺生产的无规共聚产品，乙烯含量可达到7%，乙烯含量高提高了产品的透明性及热封性能，可生产高性能的包装产品;

④Spherizone工艺生产的抗冲共聚物产品同时改善了低温抗冲性与刚性的平衡，刚性不变低温抗冲性提高15%，低温抗冲性不变刚性提高10%。乙烯含量可达到22%，产品的弯曲摸量、低温抗冲击强度都很高，可与聚氯乙烯管竞争。用于生产下水管，高刚性抗冲共聚物料可替代聚苯乙烯PS用于制作电插头，可生产汽车保险杠原料;

⑤Spherizone工艺能生产均聚+无规共聚产品，达到了乙烯含量与二甲苯可溶物的良好平衡，这种平衡是其他工艺目前达不到的。如用于生产BOPP薄膜的XH1356料，其均聚部分改善了膜强度和阻隔性，无规共聚部分改善了膜透明性及加工性。

4 主流牌号及用途介绍

4.1 均聚物牌号及用途介绍，见表1

4.2 无规共聚物牌号及用途介绍，见表2

4.3 抗冲共聚物牌号及用途介绍，见表3

5 结束语

国内首套Spherizone工艺技术在中沙（天津）石化有限公司投产后，因Spherizone工艺产品优良独特的产品性能，迅速得到了市场的高度认可。同类型牌号Spherizone工艺的产品市场价格比其他工艺每吨高出300～500元人民币，Spherizone工艺技术也因此受到了广大聚烯烃生产商的追捧。

近几年Spherizone工艺技术发展迅速，产能持续扩张，目前全球产能已超过450万t。国内采用该技术生产的企业有中沙（天津）石化有限公司、大庆炼化、中海壳牌。国内采用该技术在建的企业有延长中煤榆能化、中科炼化、宝来石化、浙江石化、辽阳石化、京博石化，镇海炼化、宝丰能源。由此预见，未来几年Spherizone工艺技术将成为新建聚丙烯项目的主选工艺之一。

参考文献：

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