聚丙烯生产工艺技术进展

发表时间：2019-03-22T16:46:13.243Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：阎伟

[导读] 本文主要对聚丙烯生产工艺技术进展进行分析探讨。

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摘要：聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，是五大通用合成树脂之一。聚丙烯具有密度小、无毒、易加工、抗冲击强度高、抗挠曲性及电绝缘性好等优点，广泛应用于电子电器、汽车、建材、医疗、包装等领域。聚丙烯生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法及气相法，基于此，本文主要对聚丙烯生产工艺技术进展进行分析探讨。

关键词：聚丙烯；生产工艺；技术进展

前言

聚丙烯的化学性质相对比较稳定，物理性质表现出无味、五毒且无异味的一种乳白色结晶聚合物，密度相对比较小，且具有良好的绝缘性和较高的韧性。即便在受到比较强烈的冲击时也不会产生任何的变化。聚丙烯在强烈的酸碱环境下，性质不会改变，同时也不溶于有机溶剂。正是聚丙烯的这些优点，致使其广泛地应用于建材、包装、医疗及汽车行业等领域。

1、聚丙烯生产工艺

1．1溶液法

溶液法聚丙烯生产工艺由Eastman公司所独有，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(如氢化锂铝)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;溶剂通过多个蒸发器而浓缩，然后通过一台能够除去挥发物的挤压机而形成固体聚合物;采用庚烷或类似的烃萃取形成的固体聚合物以进一步提纯，同时也除去了无定形聚丙烯。

溶液法聚丙烯生产工艺不使用乙醇，取消了多步蒸馏的过程，主要用于生产一些与淤浆法产品相比模量更低、韧性更高的特殊牌号产品，但存在工艺流程复杂，成本较高，聚合温度高的缺点，由于采用特殊的高温催化剂，使得生产的产品应用范围有限，目前该方法已不再用于生产结晶型聚丙烯。

1．2淤浆法

淤浆法聚丙烯生产工艺是世界上最早用于生产聚丙烯的工艺技术，典型工艺主要有Montedison工艺、Hercules工艺、Amoco工艺等。这些工艺的开发都基于当时的第一代催化剂(用Et3Al还原TiCl4得到TiCl3/Et2AlCl作为催化剂)，采用立式搅拌釜反应器，需要进行脱灰和脱无规物。因采用的溶剂不同，工艺流程和操作条件有所不同。近年来，传统的淤浆法工艺在生产中的比例明显减少，研究者们对淤浆法聚丙烯生产工艺进行了改进，改进后的工艺使用高活性的第二代催化剂(在第一代催化剂的基础上引入了给电子体Lewis碱即

TiCl3/Et2AlCl/Lewis碱作为催化剂)，可省去催化剂脱灰步骤，能减少无规聚合物的产生，可用于生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物产品等。

1.3气相法

Grace的Unipol工艺、Ineos的Innovene工艺、JPP的Horizone工艺、Lummus的Novolen工艺、Basell的Spherizone工艺、住友化学的Sumitomo工艺。

1.3.1 Unipol工艺

Unipol工艺为气相法工艺，采用流化床反应器，是将应用在聚乙烯生产中的流化床工艺移植到聚丙烯生产中的工艺。流程短、设备少、投资少。流化床反应器体积大，循环大量气体，能耗高。牌号切换时间长，过渡料多。生产无规共聚、抗冲共聚产品时流化床反应器的筛板孔洞易堵塞。物料停留时间不均匀，导致该工艺的粉料粒径大小不一，抗冲共聚产品在流动性和乙丙橡胶体分布方面较差。该工艺主要在煤化工下游应用，产品以均聚拉丝料为主，抗冲共聚物乙烯含量低，性能较差，尤其缺乏高端专用料产品。

1.3.2 Innovene工艺

Innovene工艺的主要特点是采用独特的近似活塞流的卧式搅拌床反应器，利用液相丙烯气化撤热。催化剂极少走短路，产品切换容易，过渡料很少。聚丙烯产品粒度分布窄，粉料流动性好，灰分含量低，色泽好，反应器的时-空产率在各种气相工艺中是最高的。两个反应器之间有气锁装置，保证了抗冲共聚产品中乙丙橡胶相的品质。

1.3.3 Horizone工艺

Horizone工艺为气相法工艺，由Innovene工艺改进而来，与Innovene工艺不同的是两台反应器上下垂直排列，之间有气锁装置。催化剂需要预聚合处理，使用己烷作溶剂，工艺流程复杂，能耗高，尤其在生产NEWCON产品时能耗高。可生产高乙丙橡胶含量的NEWCON 产品，橡胶相含量在30%-60%之间，主要用于汽车保险杠。国内只有武汉石化一家在生产普通抗冲产品。

1.3.4 Novolen工艺

Novolen工艺是气相法工艺，反应器为立式，采用螺带式搅拌器。两台反应器的设计完全相同，投资低，占地少。该工艺另一特点是不在脱气仓脱活，采用向挤出机中加入脱盐水脱活残余催化剂，通过真空脱气系统去除。

1．4本体法

本体法聚丙烯工艺是在反应体系中不加任何其它溶剂，将催化剂直接分散在液相丙烯中，进行丙烯液相本体聚合反应，乙烯、丙烯在流化床反应器中进行气相共聚。从工艺角度讲，均聚反应器主要有环管反应器和釜式搅拌反应器两种，共聚则在搅拌式流化床中进行。本体法聚丙烯生产工艺主要有Basell公司的Spheripol工艺和三井油化公司的MPC工艺。

1.4.1 Basell公司的Spheripol工艺

Spheripol工艺是一种本体和气相组合的聚丙烯聚合工艺。反应器容积较小，材质要求低，设计制造简单。反应需要催化剂预处理，流程较长，开停车操作复杂，只适宜生产均聚物和无规共聚物，抗冲共聚物中乙烯含量低，牌号切换产生过渡料多。事故状态下安全性较