聚丙烯生产工艺技术分析

聚丙烯生产工艺技术分析

聚丙烯生产工艺技术分析

摘要：聚丙烯，简称PP，是一种具有优良性能的合成型树脂。聚丙烯是一种十分重要的化工产品，它有良好的韧性和耐热性，而且密度低、电绝缘性和抗腐蚀性优良以及抗冲击能力强等优点。聚丙烯被普遍用在各个领域上，主要包括建材，电子和包装等领域。由于聚丙烯的普遍应用，它的生产工艺就是重中之重，怎么样才能在高收益、低损耗和绿色环保的情况下生产聚丙烯是未来聚丙烯生产工艺发展

的方向。

关键词：聚丙烯、生产工艺、工艺技术

一、前言

聚丙烯的生产工艺可以分为以下三大类：溶液法、淤浆法和气象法。溶液法和淤浆法现在几乎不使用了，现在大多数的都在研究气象法生产工艺，下面简述了聚丙烯生产工艺的几种方法及特点。

二、聚丙烯的生产工艺

1、溶液法

溶液法是早期用于生产结晶聚丙烯的工艺路线，该工艺采用一种经过特殊改进的催化剂体系----锂化合物来适应高的溶液聚合温度，其工艺过程为：催化剂组分、单体和溶剂连续加入聚合反应器，通过对溶剂减压将未反应的单体进行分离循环，溶液的粘度通过额外补充溶剂来降低，并过滤除去残留的催化剂；溶液法聚丙烯生产工艺流程复杂，成本较高，同时聚合需要的温度高，由于特殊的高温催化剂的使用，导致生产的产品应用范围有限，当前这种方法己不再用于生产结晶型聚丙烯。

2、淤浆法

世界上最早用于生产聚丙烯的工艺技术是淤浆法聚丙烯生产工艺，典型工艺主要有Amoco工艺、Montedison工艺、Hercules工艺等。这些工艺的开发全部都基于当时的第一代催化剂，采用立式搅拌釜反应器，采用该工艺需要进行脱灰与脱无规物。由于采用的溶剂不

同，导致工艺流程和操作条件存有差异。

3、气相法

近年来比例逐渐增加的聚丙烯生产工艺为气相法聚丙烯生产工艺，气相法生产工艺目前被广泛采用，世界各地正在筹建和新建的聚丙烯生产装置大部分采用气相法工艺。现阶段，世界上气相法聚丙烯生产工艺主要有Innovene工艺、Unipol工艺、以及Novolen工艺等。

（1）Innovene工艺

现今的Innovene工艺在2001年以前被称为BP一morn工艺，这种工艺的突出特点是采用独特的卧式搅拌床反应器，这种反应器是接近活塞流的带内部挡板，与此同时还带有特殊设计的水平搅拌器，搅拌器的叶片与搅拌轴成45度角，使得此种搅拌器能够对整个床层进行缓慢并且有规则的搅拌。在反应床上有许多气相和液相的进料点，催化剂、液体丙烯及气体都是从这些进料点加入反应器。这种反应器设计的停留时间分布，相当于三个理想的搅拌釜式反应器串联，导致牌号的切换很快、过渡料很少。

（2）Unipol工艺

UCC公司和壳牌公司联合开发的Unipol工艺，是在PP生产过程中植入应用在聚乙烯生产中的流化床工艺，Unipol工艺的显著特点有：①可以与超冷凝态技术配合操作，由于超冷凝操作能高效的将反应过程中的反应热移走最，可以使在不增加反应器体积的情况下将生产能力大幅度的提高；②均聚物、无规共聚物的生产只需1台沸腾床主反应器，产品性能可在较大操作范围内调节操作条件从而保持均一；③Unipol工艺路线流程较短，对材质的要求不高，且占地面积少，又因其装置生产潜力很大，生产的产品成本低，性能好，因此在市场上具有较强的竞争力。

（3）Novolen工艺

Novolen工艺由BASF公司成功开发。在2000年9月，由ABB公司和Equistar公司组成的NTH公司收购了NovolenI工艺，Novolen 气相工艺采用使气相聚合中气固两相之间分布比较均匀的2台带双

螺带搅拌的立式反应器，其聚合反应热随着液态丙烯汽化的撤出而散发的。Novolen工艺的均聚和共聚均采用气相聚合，Novolen工艺的

一个独特之处是与第一个均聚反应器串联采用聚合反应器使之生产

均聚物，使均聚物的产量得到提高，可提至30%，同样的Novolen工艺也可采用将反应器串联的方法生产无规共聚物。

Novolen（ABBLummus）工艺过程主要包括催化剂配制、聚合反应、挤压造粒等工序。主要工艺技术特点如下：

①Novolen工艺为气相法聚丙烯工艺，对于不同规模，可采用不同规格的立式气相搅拌釜；

②可灵活安排反应器布置方式，根据需要使反应器串联或并联，具有较大的生产灵活性；

③采用高效催化剂，减少反应停留时间；

④气相反应器内装有双螺带式搅拌器，该搅拌器能够使催化剂在气相聚合的单体中分布均匀，尽可能使每个聚合物保持一定的钦/铝/给电子体的比例，以此解决气相聚合中气固相之间不易均匀分布的问题；

⑤聚合反应器的撤热方式是靠丙烯的蒸发冷凝的循环，带走1t 丙烯的聚合反应热需要6～7t的循环气体；

⑥可生产范围广泛的各种聚丙烯树脂，产品熔体指数MFR范围

0.1～100，产品的等规度90%～99%，拉伸模量最高达2400MPa；

⑦抗冲共聚产品的乙烯含量可高达25%（橡胶含量50%）

Novolen工艺过程中直接排入大气的废气主要包括原料供应与精制系统和造粒系统排放的废气，废气中大多数为氮气，只含有少量的VOC和粉尘。这些废气经除尘处理后连续排入大气。Novolen工艺过程中直接排入大气的废气还包括添加剂系统。丙烯干燥塔和乙烯干燥塔再生气以及膜回收装置排放气主要为烃类，送入火炬系统燃烧处理。Novolen工艺切粒水罐正常不排放的废水经过滤处理后返回切一般情况下，PP工艺装置配有火炬或者焚烧炉，在非正常工况下或者事故状态下，反应器和工艺区的气态烃类排至火炬或焚烧炉燃烧处理。废催化剂主要来自原料精制系统。精制系统一般要根据原料的具体规格来设计精制力案，原料精制主要废催化剂为脱水用干燥剂、脱硫剂、脱其它杂质的催化剂等，可以厂家回收或送有资质的单位处理处置。

Novolen工艺聚合物废料主要来自旋风分离器、粉体输送过滤器、挤压造粒机、切粒水罐分离器、废水收集池等处收集的废料以及工艺过程中产生的废聚合物产品，这些废料可以作为等外品销售。Novolen 工艺正常情况下排放的废矿物油约为20L/a，收集后送有资质单位处理处置。Novolen工艺载气冷却器产生的低聚物为间断排放，大约

5kg/a，收集后送有资质单位处理处置。Novolen工艺产生的其它废弃物还包括变速箱润滑油、泵密封油、耐火球等，收集后送有资质单位处理处置。

三、结语

伴随着世界经济的快速发展，社会上对聚丙烯的需求量也越来越大，而一种优秀的生产工艺是所必须的，聚丙烯生产工艺以后的发展就要着重于研发新产品，提升产品质量，简化生产流程，寻找一种高效催化剂来进行催化生产过程。目前，我国的聚丙烯生产工艺相对于其他国家而言是比较落后的，为了使我国的聚丙烯生产工艺能够得到快速发展，就要着力于需找一个工艺流程简单，具有良好的操作安全性，生产能力强的生产工艺。在现在的基础上，逐步实现生产工艺的优化，增加新产品的研发力度，使我国的化工行业得到飞速的发展和进步。

参考文献

[1]张辉马玉春：《关于化工化学的5大聚丙烯生产工艺》，《黑龙江科技信息》2011年18期

[2]宁英男董春明王伟众徐昊垠姜涛：《气相法聚丙烯生产技术进展》，《化工进展》2010年12期

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