氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)展研究

鄭隆強(qiáng)

【摘要】氣相法生產(chǎn)聚丙烯是現(xiàn)在運(yùn)用非常廣泛的一種方法，主要有較高的安全性、施工流程簡(jiǎn)單、效率高、設(shè)備投入資金低，操作簡(jiǎn)潔和生產(chǎn)方式靈活多變等優(yōu)點(diǎn)。本文在其他相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行介紹，同時(shí)對(duì)近些來(lái)該工藝發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述，提出一些可以優(yōu)化生產(chǎn)工藝的建議及意見(jiàn)，為今后聚丙烯的生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供一定的參考作用。

【關(guān)鍵詞】氣相法聚丙烯；生產(chǎn)工藝；進(jìn)展研究

聚丙烯簡(jiǎn)稱PP，屬于性能良好的熱塑性樹脂，在五種合成樹脂中聚乙烯屬于其中之一。聚乙烯有許多優(yōu)點(diǎn)，比如密度小、沒(méi)有毒性、加工方便、可以抵抗高強(qiáng)度沖擊以及電絕緣等優(yōu)點(diǎn)，在電器行業(yè)、汽車制造領(lǐng)域、建材領(lǐng)域和醫(yī)療器械等方面具有廣泛的應(yīng)用。有如下幾種生產(chǎn)聚乙烯的方法，淤泥法、溶液法、本體法、氣相法以及本體-氣相組合法幾種類型。近年來(lái)，氣相法的使用比例逐年升高，如今許多在建和新建的聚丙烯生產(chǎn)裝置大部分都采用了氣相工藝法。

一、聚丙烯生產(chǎn)工藝進(jìn)展

（一）世界氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)

第一種是Unipol工藝法，該方法主要將流化床技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)聚丙烯的過(guò)程中的先進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)在是Dow公司的產(chǎn)品，這種方法最大的優(yōu)勢(shì)是單向生產(chǎn)線效率高。Unipol生產(chǎn)方法采用一種高效催化劑，在2003年的時(shí)候推出了一款新型的催化劑，這種催化劑適應(yīng)性非常廣泛，適用于所有產(chǎn)品的生產(chǎn)。

第二種是Innovene工藝，其顯著特點(diǎn)是配備了特殊的反應(yīng)器，該反應(yīng)器和活塞流相似。該攪拌床反應(yīng)器停留時(shí)間相對(duì)較短，基本和串聯(lián)攪拌器所用時(shí)間相同，所以牌號(hào)之間進(jìn)行切換時(shí)可以迅速完成同時(shí)所需過(guò)渡物料比較少。在工藝流程中，Innovene方法所需的工作壓力和消耗量均比較低，這是該生產(chǎn)方法的顯著優(yōu)點(diǎn)。但是在最終產(chǎn)品中乙烯含量較少，不能獲得抗沖牌號(hào)較高的產(chǎn)物，這時(shí)Innovene方法的唯一缺點(diǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中采用CD催化劑，該催化劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：選擇性良好、形態(tài)控制能力強(qiáng)、活性非常高等，因此可以對(duì)丙烯生成產(chǎn)生良好的控制性，產(chǎn)生的產(chǎn)品同樣具有較高的規(guī)指數(shù)。此外，CD催化劑同樣適用于全部產(chǎn)品的生產(chǎn)。

第三種是Spherizone工藝，該方法是在Spherpol工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次研發(fā)的新型生產(chǎn)技術(shù)。它拋棄了原有的環(huán)管反應(yīng)器，利用多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器進(jìn)行代替。多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器由兩部分構(gòu)成，包括下降段和上升段。某粒子會(huì)在該反映器中進(jìn)行循環(huán)，基本過(guò)程是上升段粒子經(jīng)過(guò)循環(huán)氣體的作用加快流化反應(yīng)，緊接著在下降段進(jìn)入分離器完成氣固兩項(xiàng)物質(zhì)的分離。

第四種是Novolen工藝，主要由BASF公司開(kāi)發(fā)研制。該工藝獨(dú)立配備兩臺(tái)反應(yīng)器，同時(shí)擁有螺旋攪拌功能。該反應(yīng)器可以將氣態(tài)和固態(tài)兩種形態(tài)均勻分離開(kāi)來(lái)，反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的聚合反映熱可以通過(guò)丙烯汽化完全后排出。Novolen工藝存在兩種聚合，分別為共聚和均聚，這兩種聚合都是氣相聚合。Novolen工藝有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，即在聚合反應(yīng)設(shè)備中存在均聚物，同時(shí)可以適量提高均聚物的產(chǎn)量。

在眾多氣相法生產(chǎn)聚丙烯的過(guò)程中，Innovene工藝的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，不僅具有較好的剛性，其平衡性和抗沖擊性同樣處于眾多生產(chǎn)方法的前列。Unipol工藝法單線生產(chǎn)能力非常強(qiáng)，同時(shí)投入金額又少，由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，所以積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，與其他類型的工藝相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，因此目前應(yīng)用最為廣泛。Spherizone工藝相對(duì)其他工藝來(lái)說(shuō)發(fā)展較晚，所以在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)較少，同時(shí)專利費(fèi)高昂，但是該工藝的生產(chǎn)的產(chǎn)品均一性良好，能夠在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，因此發(fā)展較為迅速。

（二）我國(guó)氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言發(fā)展起步較為落后，自上世紀(jì)九十年代，一些生產(chǎn)廠家先后引進(jìn)了氣相生產(chǎn)聚丙烯的工藝，但是由于是初期，引入的生產(chǎn)規(guī)模較小，同時(shí)工藝生產(chǎn)種類過(guò)于單一。2008年以后，我國(guó)引入的工藝主要以氣相法為主，近年來(lái)我國(guó)主要新建的產(chǎn)能大多都在5Mt/a以上。從近些年來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)：首先是引進(jìn)Spherizone工藝，該工藝適用與大部分國(guó)家，是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝之一，大概占全球總產(chǎn)值的五分之一。其次是氣相法工藝逐漸向多元化形式發(fā)展，分別包括Unipol工藝、Spherizone工藝以及Innovene工藝等。然后是Unipol工藝的快速發(fā)展，單線產(chǎn)量高，每天產(chǎn)值達(dá)到0.2-0.45Mt/a。

近幾年國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)得到廣泛的關(guān)注，因此制造技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步，目前我國(guó)已經(jīng)基本掌握了不同的生產(chǎn)聚丙烯的方法，尤其是多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)，該技術(shù)在世界范圍內(nèi)僅有少數(shù)國(guó)家掌握并付諸于實(shí)踐。最后，我國(guó)進(jìn)行聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)形成了不同生產(chǎn)方法相互結(jié)合的形式，在氣相法生產(chǎn)過(guò)程中，一般大型生產(chǎn)設(shè)備基本以引進(jìn)技術(shù)為主導(dǎo)，中小型生產(chǎn)設(shè)備基本采用國(guó)內(nèi)技術(shù)，所以著眼于整個(gè)市場(chǎng)而言，我國(guó)生產(chǎn)聚丙烯技術(shù)還有很大的市場(chǎng)缺口，這些缺口只能通過(guò)進(jìn)口技術(shù)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，所以目前大力推廣以及研發(fā)聚丙烯生產(chǎn)工藝具有一定的必要性。

二、總結(jié)

氣相法生產(chǎn)聚丙烯目前得到廣泛的支持和利用，主要是由于在生產(chǎn)過(guò)程中安全性較高、操作過(guò)程中工藝流程簡(jiǎn)單、但生產(chǎn)線產(chǎn)量高、整體設(shè)備資金投入量低、運(yùn)行過(guò)程中操作簡(jiǎn)單方便以及生產(chǎn)過(guò)程中靈活多變等優(yōu)點(diǎn)，在近些年的生產(chǎn)過(guò)程中獲得了大多數(shù)人的認(rèn)可。在以后的發(fā)展過(guò)程中，隨著科技的發(fā)展及進(jìn)步，氣相法一定會(huì)逐步改進(jìn)，從而在生產(chǎn)過(guò)程中占據(jù)更重要的地位。在氣相法生產(chǎn)聚丙烯的改進(jìn)方向中，重點(diǎn)要完善工業(yè)化技術(shù)，優(yōu)化催化劑在反應(yīng)中的效率，同時(shí)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高技術(shù)高科技的生產(chǎn)控制方法，降低生產(chǎn)所需成本，進(jìn)而提高在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

我國(guó)工業(yè)化水平的飛速發(fā)展帶來(lái)的結(jié)果就是對(duì)聚丙烯的需求量不斷的增加，然而目前國(guó)內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)效率較低，基本不能滿足生產(chǎn)過(guò)程中的需求量，所以部分還需要通過(guò)進(jìn)口來(lái)填補(bǔ)空缺?，F(xiàn)階段我國(guó)生產(chǎn)聚丙烯還存在許多問(wèn)題，比如生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模小、生產(chǎn)工藝技術(shù)單一、缺乏優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、生產(chǎn)過(guò)程投入資金太高導(dǎo)致成本高以及產(chǎn)品類型少等。對(duì)于這些問(wèn)題，必須及時(shí)采取相應(yīng)的措施。首先要不要排斥罕見(jiàn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，不同種類的氣相法都有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇合適的生產(chǎn)方法。其次是有選擇性的引進(jìn)世界先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)水平，進(jìn)而改善產(chǎn)品單一的現(xiàn)狀。最后是重視先進(jìn)技術(shù)的引用，及時(shí)吸收學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并且不斷改進(jìn)我國(guó)現(xiàn)有科技水平，最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。

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