国内外聚丙烯工业现状及工艺进展

国内外聚丙烯工业现状及工艺进展
聚丙烯(Polypropylene，PP)是以丙烯单体为主聚合而成的一种合成树脂，是聚烯烃家族中的重要成员之一。

根据高分子链立体结构的不同，聚丙烯可分为三个品种：等规聚丙烯(IPP)、间规聚丙烯(SPP)和无规聚丙烯(APP)[41。

聚丙烯生产属于石化工业，其主要原料来自石油炼厂气。

聚丙烯的力学性能、耐腐蚀性、耐热性、注塑性能均比较良好，逐渐在较广泛的领域中取代钢铁、木材、纸、聚碳酸酯、尼龙等材料。

其用途包括医疗器械、机械零件、器具、水和多种酸碱的输送管道、电缆绝缘层、纤维和薄膜等。

一、国内外聚丙烯工业现状
自1957年聚丙烯在意大利首次实现工业化以来，其发展速度一直居于各种塑料之首，是热塑性塑料中的后起之秀。

1978年聚丙烯世界年产量超过400万吨，仅次于聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)，居世界第四位；1995年聚丙烯的世界年产量达1910万吨，超过聚苯乙烯位居第三；2000年聚丙烯的世界年产量达2820万吨，超过了聚氯乙烯位居第二位；到2002年聚丙烯的世界产量达到3383万吨。

根据美国化学品市场协会(CMAI)统计，2003年全球聚丙烯需求量已达3540万吨。

据巴塞尔公司预计，到2010年PP需求年均增长率约为8．O％，生产能力将达到约5400万吨。

亚洲(除了日本)将是增长速度最快的地区，其年均增长率将达到约9．5％，其次是南美，年均增长率约8．4％，再次分别是中东7．9％，东欧6．9％，非洲
6．5％，北美5．8％，西欧5．4％，日本2．4％。

中国将是需求增长最快的国家，年均增长率将达到10％t5一ol。

在我国，聚丙烯是合成树脂中发展最快的品种之一，特别是近几年发展尤其迅速。

截止目前，已建成的生产装置总产能达470万吨／年。

其中，大中型连续式生产装置共31套，生产能力约354万吨／年，采用国产间歇式液相本体法生产装置约50套，产能约150万吨／年。

从市场需求分析，尽管我国的聚丙烯生产工业取得了迅猛发展，生产能力和产量大幅度增长，但在数量、质量以及品种方面仍不能满足国民经济的高速发展。

中国将是需求增长最快的国家，年均增长率将达到约10％。

预计中国需求增长将从2004年的710万吨增长至U2010 年的约1080万吨。

而同时国内产量将从约470万吨增长到约750万吨，从而必然成为较大的进口国家，也是世界上最重要的PP消费国家。

目前我国PP生产企业有70多家。

2001年产量超过10万吨的企业有8家，全国的总产量为322．5万吨。

上海石化公司2001年产量达24．73万吨，占全国总产量的7．7％：燕山石化公司是我国2001年生产能力最大的企业，为35．5万吨，当年产量为22．84万吨，占全国7．1％；扬子石化公司2001年产量为20．32万吨，占全国6．3％。

2002年产量超过10万吨的企业达到10家，全国的总产量为374．17万吨。

2003年产量超过10万吨的企业为10家，全国的总产量为426．8万吨。

2004年我国主要生产企业按生产能力大小排列已变为：扬子石化公司、燕
山石化公司、上海石化公司、茂名石化公司、广州石化公司、大连石化公司、金陵石化公司、九江石化总厂，其中扬子石化公司的生产能力达到40万吨／年，燕山石化公司的生产能力达到38万吨／年，而九江石化总厂的生产能力也已达N11万吨／年。

近年来我国的PP工业虽然发展很快，但还是要从许多国家或地区进口产品，这些国家或地区主要是韩国、美国、新加坡、泰国、日本、印度、沙特阿拉伯、马来西亚、俄罗斯、挪威、南非、芬兰、奥地利以及中国台湾省。

需要指出的是，我国对PP的需求将和世界需求趋势一样呈现高速增长，世界平均年增幅为5．3％，但PP的生产将受到丙烯原料来源的制约，因此PP的消费前景将会是供不应求。

二、聚丙烯生产工艺进展
自丙烯聚合实现工业化以来，聚丙烯的工艺技术发展很快，目前已有几十种技术路线。

按聚合类型分类，聚丙烯的生产工艺技术主要有四种：溶液聚合法、溶剂聚合法、液相本体聚合法和气相本体聚合法；按聚合后处理工序分类，可分为三类，即最原始的聚丙烯生产工艺，称为第一代工艺；第二代工艺省去了脱灰工序；第三代工艺革除了脱灰和脱无规物工艺。

就整个聚丙烯生产工艺来说，溶剂聚合法和溶液聚合法都是较早实现工业化的方法。

但溶剂法生产过程长，需要进行溶剂回收，操作复杂，能耗、物耗较高，而且产品牌号也有一定限制，故该方法已逐步淘汰。

溶液聚合法工艺复杂，生产成本较溶剂法高，所以只在个别装置上运行，在PP生产中所占的份额很小。

随着人们对丙烯聚合过程研究的不断深入，液相本体法和气相本体法以
其物耗和能耗低、产品牌号新等特点，在PP生产工艺中逐渐占据主导地位。

目前PP主要用气相和本体工艺生产，全球PP生产工艺中，Himont公司的Sphefipol环管／气相工艺占主导地位，目前该工艺占全球PP生产的50％。

近年来，气相和本体工艺的比例逐年增加，世界各地在建和新建的PP装置将基本上采用气相工艺和本体工艺。

全球有40多个国家的100多家公司生产聚丙烯，所采用的工艺技术主要有：Himont公司液相、气相组合式聚丙烯工艺；Amoco公司气相聚丙烯工艺；三井油化公司的Hypol工艺；BASF公司Novolen气相工艺；UCC／Shell公司的Unipol气相工艺；Phillips公司液相法聚丙烯工艺。

以下简要介绍其中几种典型的生产工艺。

1．Himont公司的Sphefipol工艺
Himont公司是世界上生产PP树脂的最大公司，其开发fl勺SpheripolI艺是当今PP行业中比较先进、可靠的方法之一，全世界采用此技术的生产装置43套，总生产能力为600万吨／年以上，包括在建装置总生产能力超过1000万吨／年。

我国齐鲁石化、上海石化、无顺乙烯、茂名石化、天津联化、华北油田、大庆炼化等单位都采用该工艺，生产能力达200万吨／年。

2．Amoco气相聚丙烯工艺
1979年12月，Amoco公司在美国得克萨斯州建立了第一套气相均聚反应装置。

Chisso公司随后对此工艺进行了改进，增加了抗冲共聚物的生产。

1990年,缸P_OCO公司与Chisso公司联合申报了这项技术的专利，命名为Amoco／Chisso工艺。

flUTIOCO气相工艺采用卧
式搅拌
床气相反应器，反应器容积可达79m3。

桨式搅拌使物料以活塞流形式流动，产品切换快，聚合反应热靠丙烯蒸发除去，使用超高活性载体钛系球形催化剂，催化剂活性达40kg聚丙烯儋催化剂，pp等规度达99％，生产过程不脱灰、不脱无规物，可生产均聚物、无规共聚物，亦能生产高刚性和高抗冲强度的共聚物，产品质量好，生产成本低。

由于采用浆式搅拌，物料以活塞流形式流动，不需要大的循环，因此耗电量少，不需蒸汽，操作可靠。

到1999年世界采用此技术的生产能力已达200万吨／年，最大单线生产能力20万吨／年。

3．三井油化的HypolI艺
三井油化公司的液相、气相组合式PPI艺简称HypolT艺。

该工艺是多级聚合工艺，它把溶剂法丙烯聚合工艺的优点同气相法聚合工艺的优点融为一体，是一种不脱灰、不脱无规物能生产多种牌号聚丙烯的工艺。

Hypol聚丙烯工艺于1984年在千叶工厂的两条4万吨／年的生产线上首次投产。

世界采用此工艺的生产装置及在建装置23套，总生产能力为200万吨／年。

该工艺生产的聚丙烯产品品种多、牌号全、白度高、光学性能好、挥发性和灰分含量低、产品质量优异，不需进一步处理就能达到全部质量要求。

我国扬子石化、盘锦乙烯、洛阳石化、广州石化都有该工艺装置，生产能力约为46万吨／年。

4．BASF公司的Novolen气相工艺
BASF公司于1962年开发成功Novolen气相法聚合工艺，1967年实现了工业化。

Novolen工艺的反应器是一台装有双螺带式搅拌器
的釜式反应器。

这种特殊的搅拌器可把催化剂很均匀地分散在粉末床中，并使粉末床搅拌得很均匀，但是床层的密度比较大，因此动力消耗比液相搅拌大得多。

由于它采用搅拌混合形式，物料在聚合釜中的停留时间难以控制均匀，使产品分子量分布宽，产品中Ti、Cl离子和灰分增高，这也是它的产品必须经过脱氯脱臭的原因。

该工艺流程短，投资少，但催化剂活性低，为8kg聚丙烯儋催化剂。

单反应器用于生产均聚物或无规共聚物，采用双反应器串联可用于生产抗冲共聚物。

该工艺的生产流程简单，无闪蒸干燥和溶剂回收等工序，因此设备台数相应减少，基建投资和生产成本较低。

从1990年改用高活性催化剂后省去了脱氯处理，增加了生产能力，最大单线生产能力25万吨／年，世界用此技术的总生产能力已达380万吨／年。

5．UCC／Shell公司的Unipol气相工艺
UnipolT艺是UCC公司和Shell公司合作开发的一种气相流化床聚丙烯工艺。

该工艺采用两台带扩径的气相流化床反应器，第一反应器生产均聚产品，第二反应器生产共聚产品。

催化剂活性高，不需预聚合，无脱灰、脱氯工序。

生产流程短，设备少，能耗低，产品质量均匀。

全世界采用此技术的生产装置及在建装置总生产能力已增
Ns00万吨／年，仅次于SpheripolT艺，最大单线生产能力可达32万吨／年。

气相工艺的优势是不用溶剂，省去了液相本体法的丙烯回收工序，无大量丙烯液体储存，使工艺更安全。

同时，氢气调节分子量是在气相中进行，没有相间传质问题，可直接在反应器内生产出超高熔体流动
速率牌号的产品。

本体法工艺的特点是在液相丙烯中聚合，聚合速度快，催化剂活性高，催化剂在反应器中分布均匀，产品质量好，颗粒本身的热交换性好，撤热容易；且溶液粘度低，机械搅拌简单，耗能小。

主要缺点是反应气体需气化后才能循环；反应器内物料容量大。

因此，现在聚丙烯工艺的发展趋势是结合气、液相聚丙烯工艺特点进一步开发，使聚合工艺更简化、更节能。