聚丙烯生产工艺和应用新进展

聚丙烯生产工艺和应用新进展

【摘要】综述了近年来聚丙烯在生产过程中的新工艺及新技术和聚丙烯的应用现状。本文重点介绍了对 basell公司的 spherizone 工艺，borealis 公司的 borstar工艺，同时针对国内目前聚丙烯生产及应用的现状给出了合理化建议。

【关键词】聚丙烯生产工艺聚丙烯应用

聚丙烯（ pp ）通常为半透明无色固体，无毒无味道、密度小，加工性能好，是最轻的通用型塑料。它具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在工业界有广泛的应用，是一种常见的高分子材料。在家电行业、汽车制造业、医药行业、食品包装常常用到聚丙烯。全球pp 的生产能力2005年为4. 80 mt，2006年为5.08 mt。pp的生产能力大概以每年5. 9 %的速度增长，预计到 2013年可达到8mt。分析聚丙烯的产量和需求量急剧增长的原因主要有以下几方面：一是 pp 材料的性价比高，利于环保；二是生产工艺及生产技术的进步，提高了pp 的性能；降低了成本，使其应用领域不断扩大。因此深入研究聚丙烯的生产工艺有着积极而重大的意义。

1 聚丙烯生产工艺进展

目前聚丙烯生产主要采用气相工艺和本体工艺，全球气相工艺和本体环管工艺产量的快速增长对对淤浆工艺的产品具有很大的冲击性。自上世纪 90 年代以来，淤浆工艺逐步被淘汰。全球聚丙烯生产工艺中，basell公司的 spheripol环管/气相工艺占主导地位，目前该工艺生产的聚丙烯约占全球总量的一半左右；其次是 dow chemical 公司的unipol气相工艺、nth 公司的novolen 气相工艺、bp公司的innovene气相工艺、borealis 公司的borstar 环管/气相工艺、三井石化公司的hypol釜式本体工艺等。目前全球范围内在建和新建的聚丙烯装置基本上都采用气相工艺或本体工艺。尤其是气相工艺的高速发展正冲击居世界第一位的spheripol工艺。据nth 公司称，1997 年以来，世界范围内许可的聚丙烯新增能力的55%都是采用 novolen气相工艺 .除以上主要的生产工艺外，原montell公司于20世纪90年代又成功开发了反应器聚丙烯合金catalloy和hivalloy技术，这两项技术的成功开发为聚丙烯的树脂高性能化，功能化以及进入高附加值应用领域创造了条件，现均已实现了工业化生产。另外，basel公司，borealis公司等也在聚丙烯生产技术方面有所突破。

1.1 basell公司的spheripol工艺

spheripol二代工艺艺采用第四代催化剂体系，通过应用双环管

结构的聚合反应器即多区循环反应器（mzcr），据称该技术是 20 年来在烯烃聚合技术上的最大突破。预聚合和聚合反应器的设计压力等级提高，使新产品的性能更好，原有产品性能得以提高。图1 spheripol工艺流程示意图其工艺特点包括：

（1）改进了聚合物的高压和低压脱气、汽蒸/干燥系统和事故排放单元；提高了效率和操作灵活性。

（2）可以生产宽分子量分布的“双峰”产品，也可以生产窄分子量分布的产品。

（3）预聚合和聚合反应的压力等级提高，可以使环管反应器中的氢气含量增高，扩大mfr的范围，改善产品的性能。

（4）停留时间减少，更好地利用了反应体积。

（5）可生产双峰聚丙烯和高刚性、高结晶性、高净度的双峰产品。这种独特的环状反应器能生聚丙烯共聚物，三元共聚物，双峰均聚物和具有改进的刚性/冲击性能平衡，耐热性，熔融强度和密封起始温度的后反应器共混物 .该技术将使聚丙烯进入汽车，包装和消费品等方面的许多非传统市场，利润是传统聚丙烯的俩倍

1.2 borealis（北欧化工）公司的borstar工艺

borealis公司的borstar工艺是1998年开发成功的新型聚丙烯生产工艺，采用双反应器即环管反应器串联气相反应器生产均聚物和无规共聚物，再串联一台或两台气相反应器则可生产抗冲共聚物产品。borstar聚丙烯工艺的环管反应器则可在高温或超过丙烯超临界点的条件下操作，催化剂具有 t i - z r复合的两种或多种类型活性中心，聚合温度、压力高，防止气泡的形成。其特点为：

（1）采用环管反应器和气相流化床反应器组合工艺路线，灵活地控制产品指数；

（2）减少了无规共聚物含量高时出现的粘釜现象，聚单体的分布非常均匀；

（3）降低了二甲苯可溶物含量，约为l%；

（4）能够生产双峰产品；

（5）由于环管反应器在超临界条件下操作，气相反应器也适宜高氢气浓度的操作。

目前这种催化剂已经在 borealis公司现有的pp生产装置上得到了工业应用，新型的催化剂也正在研究开发中 .该工艺的基本配置是采用双反应器即环管反应器串联气相反应器生产均聚物和无规共聚物，也可以再串联一台或两台气相反应器生产抗冲共聚物，这取决于最终产品中的橡胶含量，如生产高橡胶相含量的抗冲共聚物则需要第二台气相共聚反应器。2005年 b orealis公司在奥地利的schwechat建成世界上第一套生产能力为0.2 m t / a 高桡曲模量。

3 小结

pp作为性能优良的聚丙烯材料其应用领域广泛，因此生产pp工艺和技术的进展尤为重要。以我国目前聚丙烯（ pp ）工业的技术水平及生产能力与国外相比还存在一定的差距，今后在研发新工艺提高pp的生产能力的同时，还应该重视先进的丙烯聚合催化剂的研究。

参考文献

[1] 吴长江.聚丙烯技术新进展[j].石油化工，200608

[2] 洪定一.聚丙烯-原理、工艺与技术[m].中国石化出版社，

201104