丙烯制聚丙烯生产工艺原理

25~35
4
MgCl2+TEA/Silan （700~1200）
95~99
e
TiCl4/Diester/
25~35
5
MgCl2+TEA/Silan （700~1200）
95~99
e
5×103~9×103
6
茂金属+MAO
90~99
（以锆计）
注：表中 DEAC——一氯二乙基铝；TEA——三乙基铝；MAO——甲基铝氧烷
催化剂A
丙烯
CH2=CH-CH3
催化剂B
甲基的空间 如何排布？
等规性 等规立构
间规立构
催化剂C
无规立构
聚丙烯反应基本原理
等规度 =
等规立构体 所有立构体
聚丙烯反应基本原理
结晶性
有规立构 聚丙烯由于高 分子链规整而 很容易结晶， 无规立构聚丙 烯都不能结晶 。
分子量
无规聚丙烯 是分子量不高的 粘稠态液体，即 使分子量较高的 无规聚丙烯也是 强度很差的无定 型态物质。
产品
70℃
催化剂
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯（固体）
催化剂 TiCl3-Al(C2H5)2Cl
CH2=CH-CH3
反应温度
50℃
聚丙烯1t
反应速率 等规性
慢
X
60℃
聚丙烯2
慢
X
70℃ 80℃
聚丙烯3 聚丙烯4
快√
慢
X
丙烯聚合反应， 温度、速率及等 规度模拟曲线图
反应温度
催化剂： TiCl3-
活性kgPP/gcat (kgPP/gTi)
等规度%
1
TiCl30.33AlCl3+ 0.8~1.2(3~5)
90~94
DEAC
2
TiCl3/Ether+DEA 3~5（12~20）
94~97
C
TiCl4/Ester/
3
MgCl2+AlR3/E 5~10(20~30)
90~95
ster
TiCl4/Diester/
。
聚丙烯生产工艺
-齐格勒-纳塔反应压力
[ CH2 CH ]n CH3
反应压力
原料 CH2=CH-CH3 丙烯（气体）
加压！
催化剂
体积小了
产品
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯（固体）
反应压力
工艺不同， 压力不同
压力：0.7～1.0Mpa
淤浆法工艺
催化剂 TiCl3-Al(C2H5)2Cl
CH2=CH-CH3
聚丙烯活性链 与氢反应
链终止
聚丙烯生成
有规立构聚丙稀
聚丙烯生产工艺
-齐格勒-纳塔反应催化剂
[ CH2 CH ]n CH3
催化剂
聚丙烯是由原料丙烯在催化剂作用下经聚合反应而成：
原料 CH2=CH-CH3 丙烯（气体）
催化剂
聚合反应
产品
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯（固体）
催化剂
丙烯
CH2=CH-CH3
聚丙烯聚合反应装置
釜式反应器
釜式反应器 釜式反应器利用夹套换热 、外冷却循环移除反应热 。
聚丙烯聚合反应装置
环管式反应器
环管式反应器 环管式反应器 带有夹套并安 装有轴流泵， 起到换热和增 强物料流动的 作用。
形态 控制 不能
可以
工艺要求 脱灰，脱无规
脱灰
可以
脱无规，不脱灰
可以 可以 可能百度文库
不脱灰，不脱无 规
不脱灰，不脱无 规
不脱灰，不脱无 规
AI(C2H5)2X对丙聚合速率和等规度的影响
AI（C2H5） 2X
AI(C2H5)3 AI(C2H5) AI(C2H5)2Cl AI(C2H5)2Br
聚合相对 速率 100 30 33 33
聚合反 应装置 是聚丙 烯生产 的中心
设备
聚合反应装置、催化剂和聚合工艺是相互推动发展的。
必须能最大限度地实现催化剂的效能和聚合工艺。
反应是在加压下进行，物料状态多样，进料有液相 或气相，产物是固体颗粒，而且容易粘壁。
要求聚合反应器耐压，传质、传热性能优良，物料 能有良好的流动性，不易粘壁。
聚合反应工艺的不同，聚合反应装置有不同的类型。
Al(C2H5)2Cl
反应温度
温度低于70℃时，催化剂活性不 高，反应速率不高，等规度低。
温，度致高使于反7应0速℃率时反，，而催下化降剂，活等性规开度始低降。低
温度等于70℃时，催化剂活性最 高，反应速率高，等规度高。
提适高应聚高丙温烯、的高反活，应 性速催度化，剂还的有开赖发于。
随着催化剂、工艺和设备的改进， 反应温度已可达到90℃甚至更高
聚丙烯齐格勒-纳塔反应机理
齐格勒-纳塔催 化剂结构特性
单金属活性种
单金属活性种 对丙烯具有吸引力
聚丙烯齐格勒-纳塔反应机理
聚丙烯与活性 种配位反应
链引发
形成新的活性种
丙烯被吸引
丙烯配位结合
形成新的活性种
聚丙烯齐格勒-纳塔反应机理
聚丙烯与新活 性种不断反应
链增长
形成新的更大活性链
活性链
聚丙烯齐格勒-纳塔反应机理
性能
等规和间规立 构聚丙烯是高度结 晶的材料。具有高 强度、高耐溶剂性 ，高耐化学腐蚀性 、熔点较高(175℃) 、表面光泽好，高 频介电性能等优越 性能。
聚丙烯生产工艺
-齐格勒-纳塔反应机理
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯齐格勒-纳塔反应机理
齐格勒-纳塔催化剂
主催化剂
（α、γ、δ） TiCl3
等规度
85 83 93 95
AI（C2H5）2X
AI(C2H5)2I AI(C2H5)2OC6H5 AI(C2H5)2SC6H5
聚合相 对速率
9 0 0.25
等规度
97 — 95
聚丙烯生产工艺
-齐格勒-纳塔反应温度
[ CH2 CH ]n CH3
反应温度
原料 CH2=CH-CH3 丙烯（气体）
只有70℃？提高温度 加快反应速度！
催化剂A 催化剂B
聚丙烯1t 聚丙烯2
催化剂C 催化剂D
聚丙烯3 聚丙烯4
等规性
X X
X
√
催化剂
催化剂D = 齐格勒-纳塔催化剂
催化剂
齐格勒-纳塔催化剂
主催化剂
（α、γ、δ） TiCl3
催化剂
作用
主催化剂
（α、γ、δ） TiCl3
主催化剂
催化剂 作用
催化剂 作用
催化剂的发展已至第六代
催化剂组成
丙烯聚合制聚丙烯生产原理
齐格勒-纳塔反应机理
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯反应基本原理
聚丙烯是由原料丙烯在催化剂作用下经聚合反应而成：
原料 CH2=CH-CH3 丙烯（气体）
催化剂
聚合反应
产品
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯（固体）
聚丙烯反应基本原理
催化剂不同，按甲基 不同的空间排布，丙 烯聚合有三种立体异 构体。
压力：3.5Mpa
液相本体法工艺
压力：4.0Mpa
液相本体-气相联合法
压力：2.07～2.34Mpa
气相法卧式搅拌床
反应压力
丙烯聚合是 压力降低的反 应，提高压力 既有利提高丙 烯聚合速率， 也有利提高聚 丙烯的收率和 品质。
聚丙烯生产工艺
-聚合反应装置
[ CH2 CH ]n CH3
聚丙烯聚合反应装置