聚丙烯主要的气相法生产工艺简介

聚丙烯主要的气相法生产工艺简介

第四代聚丙烯生产工艺主要包括上图所示的二个大类，在这里着重介绍一下气相法工艺。

气相法聚丙烯工艺的研究和开发始于20世纪60年代，1967年BASF公司在Ludwigshafen建成一套采用立式搅拌床反应器的气相聚丙烯工艺中试装置。1969年BASF和Shell的合资ROW公司在德国Wesseling采用立式搅拌床反应器建成世界上第一套万吨/年气相聚丙烯工业装置，命名为Novolen工艺。20世纪70年代，美国Amoco公司开发出采用接近活塞流的卧式搅拌床气相反应器的气相法PP生产工艺。80年代初期，UCC公司将其成熟的气相流化床Unipol聚乙烯工艺用于聚丙烯生产中，推出了Unipol气相聚丙烯工艺。日本的Sumitomo公司也于同期开发出

采用气相流化床的气相法工艺。目前，世界上气相法PP生产工艺主要有BP公司的Innovene工艺、Chisso工艺、联碳公司的Unipol工艺、BASF公司的Novolen工艺以及住友化学公司的Sumitomo工艺等。

Innovene工艺

Innovene工艺又名BP-Amoco工艺。工艺的主要特点是采用独特的接近活塞流的卧式搅拌床反应器。用这种独特的反应器，因颗粒停留时间分布范围很窄，可以生产刚性和抗冲击性非常好的共聚物产品。这种接近平推流的反应器可以避免催化剂短路。当有乙烯存在时，可以生成大颗粒共聚物，而不是在均聚物颗粒内生成细粉，这些细粉将降低共聚物的低温冲击强度，并形成不必要的胶状体。因此该工艺很窄的反应停留时间分布可以实现用多个全混反应釜均聚反应器才能生产的高抗冲共聚物的要求。另外，由于这种独特的反应器设计，该工艺的产品过渡时间很短，理论上产品的过度时间要比连续搅拌反应器或流化床反应器短

2/3，因而产品切换容易，过渡产品很少。

Innovene工艺采用丙烯闪蒸的方式撤热。液体丙烯以一种能保持反应器床层干燥的方式从各个进料点喷入反应器内，液体丙烯汽化后，其单体的分压小于它的露点压力，并足以撤走反应热。操作中必须严格控制液体丙烯的进料速度和其在反应器中的汽化，以保证床层干燥程度、流化程度与反应温度范围之间的平衡。

气锁系统是该工艺的另一特色。当物料从第一反应器输送到第二反应器时，气锁系统可避免两反应器互相串流。尤其是生产共聚物时，两反应器的气相组成不同，第一反应器中含有大量氢气，同时第二反应器中含有乙烯和少量氢气，如果第一反应器中的氢气进入第二反应器或第二反应器中的乙烯进人第一反应器，都将严重影响产品质量，因此将两反应器隔离是关键。本工艺所用的CD催化剂具有很好的形态控制，高的活性和选择性，能控制无规聚丙烯的生成，产品有很高的等规指数，聚合产品粒度分布窄，粉料流动性好，灰分含量低，色泽好等。采用该催化剂，可以使工艺流程得到简化。只使用一种催化剂就可生产所有牌号的产品，不需要切换催化剂。CD催化剂的活性在25000-55000kgPP/kg cat范围内，取决于原料纯度和反应器的数量。生产的粉料产品的等规指数最高可以达到99%。CD催化剂的另外一个特点是不需要预处理或预聚合，可以直接加入反应器，并且该催化剂可以生产所有聚丙烯产品。该工艺均聚产品的MFR可以从10min到100g/10min，产品韧性高于其他气相聚合工艺所得产品；无规共聚产品的MFR为2-35g/10min，其乙烯含量可以达到7%-8%（质量分数）；抗冲共聚产品的MFR为1-35g/10min，乙烯含量为5%-17%（质量分数）。

由于活塞流式的反应器设计，使得催化剂的停留时间分布较窄，抗冲共聚物的橡胶相分布更加均匀，性能更加优异，尤其是抗冲击性和刚性的平衡性能更好。该工艺也可以采用一台反应器生产均聚物和无规共聚物，但是该工艺也有不足，产品中乙烯含量（或橡胶组分比例）不高，不能获得高抗冲和超高抗冲牌号的PP产品。该工艺的另外一个重要特征是聚合反应可以通过停止催化剂注入而快速平稳地停止（约15-20分钟），并可以在几小时后重新开车，不会影响反应器内部条件及聚合物的质量。在遇到停电等事故时，反应器可以在事故停车或慢停车状态下，通过释放反应器压力，在3分钟内停车，并可在重新加压及注入催化剂后再次开车。由于Innovene工艺流程简短，反应器设计独特，

聚合压力比较低，没有大型的转动设备，电能消耗在各种PP工艺中处于最低之列。由于是气相聚合系统，不必象液相法那样用蒸汽加热反应器随聚合物排出的液体丙烯，因而蒸汽消耗量很少，生产均聚产品的能耗在各种工艺中是最低的。Innovene气相法工艺与其他气相法工艺一样，聚合系统内没有大量的液态烃，本质上比本体法要安全一些。Innovene气相法工艺反应器的操作压力，在各种工艺技术中是最低的。聚合系统没有废水排放，是一种清洁的生产工艺。目前，世界上采用Innovene工艺技术的聚丙烯生产装置有10多套，总生产能力约为300万吨/年，约占世界聚丙烯总生产能力的%。

国内燕山石化化工二厂的第一套和第三套PP装置均采用此工艺生产，第一套，英力士的Innovene气相法聚丙烯生产装置，设计生产能力12万吨/年；第三套，英力士的Innovene气相法聚丙烯生产装置，设计生产能力20万吨/年，改造后，实际生产能力28万吨/年。

第一套聚丙烯生产装置生产PPH管材专用料B1101，透明料K4912、B4808、K4818，医用料B4902、B4908，高刚性高流动K1840、K1860、K1885，土工格栅T1701、T2701，三元共聚聚丙烯F5606、F5006、C5608、C5908等牌号；第二套聚丙烯生产装置专门生产PPR管材专用料4220；第三套聚丙烯生产装置生产PPR管材专用料4400，PPB管材专用料B8101，低VOC抗冲共

聚K7726H、K7760H、K7100，高橡胶高抗冲K9820H、K9829H，瓶盖料K6606，抗冲共聚K8303，汽车料K9016、K9026等牌号。扬子石化和赛科石化也有Innovene气相法聚丙烯生产装置。

Chisso工艺。

Chisso聚丙烯工艺是在Innovene气相法工艺技术基础上发展起来的，两者有很多相似之处，尤其是反应器的设计基本相同。与Innovene气相法工艺技术相比，Chisso气相法聚丙烯工艺技术有以下两个独特之处，工艺更适合生产高乙烯含量的抗冲共聚产品。Chisso工艺的第一反应器布置在第二个反应器的顶上，第一反应器的出料靠重力流入一个简单的气锁装置，然后用丙烯气压送入第二反应器。而Innovene气相法工艺的两个反应器平行水平布置，第一反应器的出料靠压差送入高处的沉降器，分离出的未反应气体经压缩机压缩升压，冷凝后循环回反应器，聚合物粉料靠重力进入气锁器，用丙烯气压送入第二反应器。两者相比，Chisso工艺的设计要更简单，能耗更小。Chisso气相法聚丙烯工艺采用由Toho Titanium公司研制的THC-C催化剂，该催化剂有很高的活性和选择性，能够控制无定形聚合物的生成，同时保持生成很高收率的等规聚合物。采用该催化剂所生产的聚丙烯形态好，细粉少，粒度分布窄，流动性好，易于输送到第二个反应器。THC-C催化剂典型活性为25000-40000kgPP/kgcat，但该催化剂需要预处理，用己烷配成浆液，加入少量丙烯处理几个小时，否则