聚丙烯技術(shù)的概念及發(fā)展前景

【摘要】本文主要針對(duì)目前世界上使用比較廣泛的聚丙烯技術(shù)進(jìn)行了說明和講解，通過對(duì)這些聚丙烯技術(shù)的探討來展望未來的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)；發(fā)展趨勢；進(jìn)展分析

因?yàn)榫郾┑牟牧闲阅軆?yōu)勢使得在世界范圍內(nèi)被廣泛的使用，而且還在不斷增長。聚丙烯密度小、容易生產(chǎn)和回收、其機(jī)械性能也很高、耐熱、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定，這些都是聚丙烯的優(yōu)點(diǎn)。丙烯的聚合物就是聚丙烯，在生產(chǎn)聚丙烯的時(shí)候，工藝技術(shù)決定了聚丙烯的質(zhì)量，因此聚丙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)被廣泛關(guān)注，并且獲得了很大的發(fā)展，隨著聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的成熟化，聚丙烯被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，其未來的發(fā)展空間將會(huì)非常廣闊。

1、聚丙烯工藝技術(shù)介紹

目前的聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)都是采用本體工藝和氣相工藝，這兩種技術(shù)比較成熟，其前景也比較好。在液體丙烯中使其發(fā)生聚合反應(yīng)的我們稱為本體工藝，主要還可以分成兩個(gè)大的類別：本體環(huán)管反應(yīng)以及攪拌釜反應(yīng)器。兩者分別屬于Spheripol工藝和Hypol工藝。氣相工藝中時(shí)使用的主要是氣相丙烯，按照反應(yīng)器的不同也有三個(gè)大的類別：立式攪拌床、臥式攪拌床和流化床，分別以Novolen氣相工藝、阿莫科公司的氣相工藝和Unipol氣相工藝為代表。

2、主要聚丙烯工藝專利特點(diǎn)及發(fā)展

2.1 本體工藝

2.1.1 Spheripol 工藝

Spheripol工藝采用由海蒙特公司和日本三井化學(xué)公司聯(lián)合開發(fā)的高效催化劑體系GF 2A和FT 4S能生產(chǎn)所謂全范圍的聚丙烯產(chǎn)品： 聚丙烯均聚物、無規(guī)共聚物和三元共聚物、抗沖共聚物和多相抗沖共聚物、丙烯與烯烴類共聚單體在反應(yīng)器內(nèi)形成的合金、以及丙烯與非烯烴或極性單體形成的高性能合金等。

2.1.2 Hypol 技術(shù)

Hypo1工藝采用高收率、高立體定向性的催化劑HY-HS-II（即TK-II），不需要脫無規(guī)物，也不需要脫催化劑殘?jiān)?，能生產(chǎn)MFR為0.3 ～80的產(chǎn)品（在中試裝置上生產(chǎn)的產(chǎn)品MFR為0.1～600）；抗沖共聚物中乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到25%，橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)40%（中試裝置生產(chǎn)的抗沖共聚物的乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)30%，相應(yīng)的橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)50%）。

2.2 氣相法工藝

2.2.1 BP公司氣相法工藝

BP阿莫科公司的聚丙烯工藝采用高效催化劑，不需要脫灰和脫氯，得到的聚丙烯均聚物和共聚物的熔體流動(dòng)速率（MFR）范圍可以從小于1～60、無規(guī)共聚物中乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)5%，抗沖共聚物中的乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～17%。這種技術(shù)所需要的投入比較小，而且能夠穩(wěn)定的生產(chǎn)抗沖共聚物、生產(chǎn)出來的抗沖共聚物的性能也比較高。

2.2.2 Novolen氣相法工藝

Novolen工藝使用的是氣相聚合，不論是均聚還是共聚都是如此，跟Spheripol和Hypol工藝不同，不需要按照均聚和共聚的不同采用不同的聚合方式，因此Novolen工藝就會(huì)省去部分過程，像是聚合物從聚合反應(yīng)器里面出來之后不需要經(jīng)過閃蒸和干燥這兩道程序，離心干燥、溶劑回收這些出現(xiàn)在漿液法里面的程序也是不需要的。

Novolen工藝有一個(gè)獨(dú)特的特征，用來生產(chǎn)共聚物的反應(yīng)器同樣能夠生產(chǎn)均聚物，前提是將共聚反應(yīng)器和第一個(gè)均聚反應(yīng)器串聯(lián)，這樣能夠提升均聚物產(chǎn)量三分之一，與此相同的共聚物也可以同樣的采用反串聯(lián)的方式來生產(chǎn)。

2.2.3 Unipol氣相法工藝

1982年UCC和殼牌公司聯(lián)合開發(fā)了Unipol工藝，這項(xiàng)工藝的主要優(yōu)點(diǎn)就是投入、運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的費(fèi)用不高、對(duì)環(huán)境的污染小、工藝相對(duì)不復(fù)雜。

稀相流化床聚合工藝是Unipol氣相法工藝的擅長技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)比較簡單、方便、性價(jià)比高、安全系數(shù)高。因?yàn)闅庀嗔骰布夹g(shù)和高效催化劑的使用，把原有的流程進(jìn)行了縮減，在設(shè)備的需求上面也相應(yīng)的縮小，所以不需要大量設(shè)備的投入也可以生成均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物等等目前的大多數(shù)聚丙烯產(chǎn)品。這個(gè)系統(tǒng)相對(duì)比較穩(wěn)定，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性能有所保障，而且操作范圍不嚴(yán)苛，容易操作。

Unipol聚丙烯技術(shù)目前正向著如何提高產(chǎn)品的靈活性以及資產(chǎn)利用率發(fā)展，主要是希望借助對(duì)控制系統(tǒng)的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。當(dāng)前此公司所生產(chǎn)的抗沖共聚物的抗沖擊性和剛性這兩項(xiàng)性能都有很大的提升。

3、世界聚丙烯技術(shù)發(fā)展方向

全世界范圍的聚丙烯技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)末期的主要發(fā)展方向是如何提升裝置的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容并沒有非常的深入，因此主要是針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備以及催化劑來進(jìn)行發(fā)展，這也使得聚丙烯裝置的生產(chǎn)能力獲得了巨大的提升，經(jīng)濟(jì)效益獲得了保證。

而本世紀(jì)中，聚丙烯技術(shù)受到了世界的廣泛重視，其使用領(lǐng)域也越拉越廣，因此逐漸的將目光轉(zhuǎn)向了聚丙烯生產(chǎn)工藝的提升，目前齊格勒- 納塔催化劑的發(fā)展?jié)摿Ψ浅５拇螅诤罄m(xù)的10年中其仍然有不小的發(fā)展?jié)摿?。工藝技術(shù)上已經(jīng)開始向著對(duì)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，同時(shí)兼顧生長裝置的生產(chǎn)能力穩(wěn)定提升，在生產(chǎn)中和新技術(shù)、新模型的融合更加緊密。

3.1 催化劑開發(fā)仍是重點(diǎn)

3.1.1 傳統(tǒng)催化劑

過去一直被廣泛使用的催化劑都一直處于發(fā)展階段，擁有很大的發(fā)展空間，像是齊格勒- 納塔催化劑（Z-N）和鉻催化劑等。

3.1.2 茂金屬催化劑

上世紀(jì)末期被廣泛使用并且備受親睞的烯烴聚合催化劑是茂金屬催化劑。上世紀(jì)中茂金屬催化劑給生產(chǎn)具有物理機(jī)械性能的聚丙烯樹脂提供了一點(diǎn)希望，有許多的聚丙烯產(chǎn)品都能夠獲得優(yōu)秀的物理機(jī)械性能。

現(xiàn)在茂金屬聚丙烯樹脂所涉及的主要發(fā)展內(nèi)容為：（1）降低產(chǎn)品的熔體流動(dòng)速率；（2）增加單位產(chǎn)量；（3）提升產(chǎn)品的熔點(diǎn)；（4）用混合催化劑生產(chǎn)寬分子量分布的產(chǎn)品；（5）開發(fā)無規(guī)和抗沖共聚物；（6）開發(fā)更適于現(xiàn)有裝置的茂金屬催化劑。

現(xiàn)在茂金屬催化劑在聚乙烯領(lǐng)域的使用要強(qiáng)于聚丙烯，現(xiàn)在市場上生產(chǎn)的聚丙烯很少一部分是由茂金屬催化劑生產(chǎn)而來，使用的領(lǐng)域也非常有限。因此未來的發(fā)展方向?qū)?huì)是拓寬茂金屬催化劑在聚丙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用和產(chǎn)品適應(yīng)領(lǐng)域。

3.1.3 非茂單活性中心催化劑

最近幾年有一種催化劑開始得到發(fā)展——非茂單活性中心催化劑，其優(yōu)勢為：合成簡單、較高的產(chǎn)量、成本較低、廣泛適用于各種聚烯烴產(chǎn)品。它的出現(xiàn)估計(jì)會(huì)給烯烴聚合物產(chǎn)業(yè)帶來一股強(qiáng)大的發(fā)展動(dòng)力，和過去的熱門催化劑共同在聚丙烯產(chǎn)業(yè)中大放光彩。

3.2 裝置大型化仍是發(fā)展趨勢

上世紀(jì)末期聚丙烯生產(chǎn)裝置就開始了大力的發(fā)展，經(jīng)過一系列努力之后，生產(chǎn)裝置獲得很大的改變，裝置都向著大型化發(fā)展，一些主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的規(guī)模甚至超過了15萬t/a?，F(xiàn)在的大型生產(chǎn)裝置的單線生產(chǎn)能力均在30萬t/a以上。

3.3 聚丙烯共聚物、配混物和合金發(fā)展迅速

現(xiàn)在的聚丙烯行業(yè)之所以發(fā)展這么迅速，抗沖擊共聚物的發(fā)展是其最大的助力，而聚丙烯共聚物和共混物的發(fā)展是推動(dòng)了聚丙烯樹脂快速增長的主要功臣。從市場的占有率來說，聚丙烯共聚物的新產(chǎn)品分別都進(jìn)駐了一些不同的新領(lǐng)域，像是注塑成型領(lǐng)域、薄膜和吹塑成型等等領(lǐng)域。

共混合合金化的發(fā)展使得聚丙烯的產(chǎn)品適用范圍更加的廣闊，根據(jù)不同領(lǐng)域中的客戶需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整滿足其對(duì)價(jià)格和性能的需要，這是其主要的市場潛力。而且聚丙烯市場的競爭日益激烈，這也使得世界上的一些大公司紛紛的開始了聚丙烯共混物合金產(chǎn)品的研發(fā)。

通過向復(fù)合物材料中加入少許的納米粒子就可以將材料的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行改變，并且這種改變還是在保留了其原有的沖擊性和透明性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此其性能更加穩(wěn)定，除了固有的沖擊性和透明性，還增加了阻燃、剛性等等性能。

4.總結(jié)

根據(jù)本文的介紹可以看出，本世紀(jì)聚丙烯技術(shù)的發(fā)展將會(huì)更加的迅速，而且合成樹脂將會(huì)是將來的發(fā)展熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。未來的聚丙烯技術(shù)主要是向著高性能、高產(chǎn)和新產(chǎn)品的方向發(fā)展，聚丙烯共聚物、配混物和合金產(chǎn)品的發(fā)展?jié)摿?huì)得以體現(xiàn)，而且雙峰聚丙烯技術(shù)將是聚丙烯技術(shù)積極開發(fā)的發(fā)展方向。