關(guān)于聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)研究

劉煒彤，朱際宇

（北京師范大學(xué)，北京　100875）

關(guān)于聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)研究

Study on the technology of polypropylene production

劉煒彤，朱際宇

（北京師范大學(xué)，北京100875）

聚丙烯是一種常見的化工產(chǎn)品，被應(yīng)用于各個行業(yè)之中。隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)有了新的發(fā)展。在聚丙烯的生產(chǎn)上，各個企業(yè)不斷改善其生產(chǎn)工藝，提升聚丙烯的質(zhì)量，滿足我國各個行業(yè)對聚丙烯的不同需求，本文主要探討了聚丙烯的生產(chǎn)工藝。

生產(chǎn)工藝；生產(chǎn)技術(shù)；質(zhì)量控制

我國市場上對聚丙烯的需求量很大，在五大塑制品中，聚丙烯的銷量排在第二位。做好聚丙烯的生產(chǎn)工作，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用。雖然聚丙烯的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，但仍有發(fā)展研究的空間。對聚丙烯的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究工作，主要目的在于提升和改進(jìn)其生產(chǎn)工藝，以降低其生產(chǎn)成本，提高其產(chǎn)品質(zhì)量，提升我國聚丙烯生產(chǎn)行業(yè)的整體水平，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1　聚丙烯產(chǎn)品的特點(diǎn)

聚丙烯是一種經(jīng)過工業(yè)加工而形成的熱塑性樹脂，在物理特性上，具有無毒、無臭、無味的特點(diǎn)，形狀上呈乳白色晶體狀。聚丙烯的重量比較輕，在水中穩(wěn)定性良好，不易發(fā)生變形。但是聚丙烯在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)精度要求高，若生產(chǎn)工藝技術(shù)不到位，將會導(dǎo)致聚丙烯塑品的變形。聚丙烯具有良好的力學(xué)性能，能夠滿足拉伸和抗彎曲的需要，柔韌性較好，能夠滿足一些特殊行業(yè)的需求。聚丙烯制造品的耐熱性良好，能夠承受住150℃的高溫而不變形，但是在零下35℃的時候，容易發(fā)生脆化反應(yīng)。聚丙烯的化學(xué)性能良好，幾乎不吸水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他化學(xué)品產(chǎn)生反應(yīng)。受現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的限制，聚丙烯制品有一些缺陷，如聚丙烯產(chǎn)品的耐寒性較差，在低溫環(huán)境下容易受損。聚丙烯的制品還有易氧化的缺點(diǎn)，隨著使用時間的增長，聚丙烯產(chǎn)品的缺陷，往往容易暴漏出來。因此需要對聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的研究，并著力于提升聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，改進(jìn)聚丙烯產(chǎn)品的缺陷，提高聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。

2　聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究

2.1Spherizone 工藝技術(shù)研究

Spherizone 工藝技術(shù)研究技術(shù)是一種新興的聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)，是由Basell公司開發(fā)研究出的一種多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)。在生產(chǎn)工藝上，Spherizone 工藝技術(shù)采用了氣相循環(huán)技術(shù)，進(jìn)行聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)。為了提高所生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品的韌性和穩(wěn)定性，又在氣相循環(huán)技術(shù)中加入了齊格勒鈉塔催化劑。Spherizone 技術(shù)擁有兩個可以循環(huán)的區(qū)域，這兩個循環(huán)區(qū)域是相互連通的，便于聚丙烯產(chǎn)品在不同區(qū)域的流通。但是這兩個區(qū)域所具有的功能是不同的，這兩個區(qū)域能夠生產(chǎn)出不同成分和質(zhì)量的樹脂，在經(jīng)由Spherizone 工藝技術(shù)的調(diào)整，生產(chǎn)出具有不同性能的聚丙烯成品。得益于Spherizone技術(shù)中的氣相循環(huán)技術(shù)和催化劑，Spherizone 工藝技術(shù)所生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品，較其他工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有技術(shù)上的優(yōu)勢。 Spherizone 工藝技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有更好的可塑性和韌性，更容易被塑形，且在塑形過程中，Spherizone 工藝技術(shù)所生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品不易變形。Spherizone 產(chǎn)品具有更好的穩(wěn)定性，Spherizone 產(chǎn)品中的凝膠含量更少，這就促使了聚丙烯產(chǎn)品中的化學(xué)成分更為緊密的貼合在一起，提高了聚丙烯產(chǎn)品的均一性。使用Spherizone 工藝技術(shù)可以便捷的生產(chǎn)出PP共聚物和三元共聚物。Spherizone 工藝技術(shù)的強(qiáng)大之處，在于其既可以生產(chǎn)出傳統(tǒng)的塑料膜、日用品和汽車行業(yè)的產(chǎn)品，又可以使用塑料替代品生產(chǎn)出合格的聚丙烯產(chǎn)品，由此解決了聚丙烯產(chǎn)品對原料的依賴問題。隨著對Spherizone技術(shù)研究的深入，以及Spherizone 工藝技術(shù)的不斷實踐，Spherizone 工藝技術(shù)制造聚丙烯產(chǎn)品的成本在不斷的降低，由此推動了Spherizone 工藝技術(shù)的普及。

2.2氣相法生產(chǎn)工藝技術(shù)研究

在生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品的氣相法中，常用的有Innovene和Unipol兩種生產(chǎn)工藝，其中Innovene生產(chǎn)工藝是采用CD催化劑進(jìn)行聚丙烯產(chǎn)品的制造，而Unipol是采用了SHAC催化劑。CD催化劑具有塑形性強(qiáng)、活性高的特點(diǎn)，能夠在聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，完成無規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)。使用CD催化劑可以免去預(yù)聚合過程，提高了聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。Innovene是采用了活塞式的攪拌器，以水平的方式對聚丙烯原料進(jìn)行攪拌，完成聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。在Innovene機(jī)器的擋板上和反應(yīng)床上有眾多的氣相和液相進(jìn)料點(diǎn)，并由反應(yīng)床完成進(jìn)料速度的控制工作。Innovene技術(shù)的牌號切換速度快，能夠生產(chǎn)出剛性和抗沖擊性的產(chǎn)品。為了避免兩股氣流的交叉沖擊，Innovene技術(shù)中還加入了氣鎖系統(tǒng)，實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)部的隔離。Unipol技術(shù)的單線生產(chǎn)能力強(qiáng)大，能夠在冷凝狀態(tài)下，實現(xiàn)超冷凝狀態(tài)下的氣相流化生產(chǎn)。在超冷凝狀態(tài)下，可以及時的轉(zhuǎn)換走反應(yīng)器內(nèi)部的熱量，由此可以保證Unipol技術(shù)能夠不斷的生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品，而不用考慮生產(chǎn)線過熱問題。Unipol內(nèi)產(chǎn)品原料流動速度快，且生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量較高，具有良好的耐熱性和抗穿刺性。

2.3聚丙烯牌號切換的優(yōu)化

在聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為了能夠保持平衡，減少聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)過程中外界因素的擾動，提高聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性，需要優(yōu)化聚丙烯牌號的切換。使用氫氣控制牌號的切換，可以起到優(yōu)化效果。在牌號的切換過程中，熔融指數(shù)影響著進(jìn)入的氫氣量。通過控制進(jìn)入的氫氣量，可以最大程度的控制好牌號的切換。為了能夠控制好熔融指數(shù)，避免氫離子的隨意流動造成的不可控現(xiàn)象的發(fā)生，要控制好進(jìn)入的PP分子?？刂坪肞P分子鏈的活性中興，有助于防治PP分子鏈的過度增長。PP分子鏈得到控制后，就可以實現(xiàn)對熔融指數(shù)的控制。當(dāng)熔融指數(shù)增大的時候，進(jìn)入的氫氣也會相應(yīng)的增大，此時就需要控制好PP分子鏈，防止PP分子鏈的增大。由于氫氣量的多少影響著牌號的切換速度，而當(dāng)氫氣量減少的時候，就會導(dǎo)致牌號切換時間增長，牌號切換時間增長以后，就會導(dǎo)致生產(chǎn)過程中所耗費(fèi)的材料數(shù)量增加，對生產(chǎn)原料造成不必要的浪費(fèi)。而控制好熔融指數(shù)，就需要建立一個穩(wěn)定生態(tài)的模型，根據(jù)這個模型適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如在這個模型中，首先是要確定好目標(biāo)函數(shù)，在一定的氫氣量下，能夠達(dá)到既定目標(biāo)，那么久把數(shù)值固定在這個數(shù)值上，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)發(fā)生變化后，就根據(jù)變化后的函數(shù)再次調(diào)動熔融數(shù)值。

2.4復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化

復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)是指那些生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工序繁瑣的生產(chǎn)進(jìn)程。在復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于各個生產(chǎn)單元之間相互影響，因此要對各個單元加強(qiáng)控制，嚴(yán)密觀測可能引發(fā)故障的單元。從全局出發(fā)，優(yōu)化復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程。在開環(huán)遞階生產(chǎn)階段中，分別對優(yōu)化層、生產(chǎn)層、控制層進(jìn)行優(yōu)化和控制。對于優(yōu)化層的優(yōu)化，要協(xié)調(diào)好協(xié)調(diào)器和決策單元的關(guān)系，優(yōu)化全局控制單元，提高整體決策能力。對于不同的決策單元，要下級服從上級決策單元，統(tǒng)一指揮不同的決策單元。為了能夠達(dá)到優(yōu)化的效果，需要對整個決策單元進(jìn)行劃分為單一的決策單元，由總決策單元對所有單一單元實現(xiàn)控制。建立起由上自下的決策單元，實現(xiàn)層層調(diào)控，層層管理和優(yōu)化的優(yōu)化控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化，提高復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

3　結(jié)語

聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)眾多，具有特色的聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)，能夠大大的提高聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，在不斷提高聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)效率的同時，為聚丙烯生產(chǎn)廠家?guī)砹素S厚的經(jīng)濟(jì)利潤，促進(jìn)了我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，滿足了國內(nèi)對聚丙烯產(chǎn)品的需求。

[1] 馬國玉.Spherizone工藝聚丙烯產(chǎn)品與應(yīng)用[J].中國塑料, 2011，23(6):15~17.

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(R-03)

TQ325.14

1009-797X(2016)18-0067-02

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.18.018

劉煒彤（1994-），女，學(xué)生，就讀于北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)。

2016-07-05