聚丙烯生产工艺比选

聚丙烯生产工艺比选

聚丙烯作为一种通用的合成树脂自问世以后得到迅速发展，其发展速度超过了其它通用合成树脂，近十年来平均增长率在10～20%之间，到2010年我国聚丙烯总生产能力将达到1000万吨，实际生产量达到800万吨以上，仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。

聚丙烯的生产工艺主要有三种工艺，即溶剂法、液相本体法和气相法，虽然世界上聚丙烯生产约20%的生产能力仍然采用溶剂法工艺，但从80年代起，溶剂法已处于停滞状态，除已建成的老装置在运行外，新建装置基本上都采用液相本体法和气相法工艺，尤其是液相本体法工艺发展迅猛，装置规模和生产能力都在逐渐增大，液相本体法在世界聚丙烯生产中已占有越来越重要的作用，代表着20世纪90年代国际上聚丙烯生产的新技术、新水平。

液相本体法工艺是在液态丙烯中发生聚合反应生产聚丙烯的。液相本体法聚丙烯工艺最早由Phillips石油公司发明，并于1964年由美国Dart公司首先采用第一代T i Cl3催化剂及釜式反应器实现工业化。70年代以后，许多大的化工公司，如日本三井油化，美国Elpaso公司等都实现了液相本体聚丙烯工业化。早期的液相法工艺，由于催化剂活性低，需脱灰及脱无规物工序，与传统溶剂法工艺类似。1975年，三井油化与Himont公司(Basell公司的前身)联合开发成功HY-HS催化剂，实现了不脱灰工艺，并使聚合物规整度足够高。80年代初期，第二代HY-HS-Ⅱ催化剂问世，使不脱灰、不脱无规物并进，从而使不造粒工艺成为可能，成为聚丙烯工业的一个里程碑。按反应器形式划分有液相釜式反应器如Exxon、Mitsui、Shell、住友、Rexene等专利技术；液相环管反应器如Basell、Hoechst、Solvay、Phillips等专利技术

气相法工艺丙烯直接气相聚合生成固相的聚合物产品，气相法被称为第三代工艺，采用流化技术，丙烯在气相中聚合，由巴斯夫公司在1969年首先工业化，自70年代后期发展很快，被认为是最有希望的工艺。按反应器形式划分有如下专利技术：气相流化床反应器：Unipol、住友工艺；气相立式搅拌床反应器：

Novolen工艺；气相卧式搅拌床反应器：Amoco、Chisso工艺。

现有聚丙烯生产工艺中，传统的溶剂法工艺所占的比例在明显下降，本体法工艺仍然保持着优势，而气相法工艺则迅速增长。

表1-1给出了几类聚丙烯工艺的比较。

表1-1 聚丙烯工艺比较

液相本体法聚丙烯工艺的特点

一、国内液相本体法聚丙烯工艺的特点

国内自行开发的液相本体法聚丙烯工艺是间歇式单釜操作工艺，该工艺以液相丙烯为原料，采用络合Ⅱ型三氯化钛为催化剂，以一氯二乙基铝为活化剂，以氢气为聚合物分子量调节剂，本工艺的主要特点有：

1.工艺流程简单，采用单釜间歇式操作

国内间歇式液相本体法聚丙烯生产工艺流程简图如图1-1。

图1-1 国内液相本体法聚丙烯工艺流程简图

1、丙烯罐

2、丙烯泵

3、干燥塔

4、脱氧塔

5、干燥塔

6、丙烯计量罐

7、活化剂罐

8、活化剂计量罐

9、H2钢瓶 10、H2计量罐 11、聚合釜 12、热水罐 13、热水泵 14、分离器 15、闪蒸去活罐 16、分离器 17、丙烯冷凝器 18、丙烯回收罐

19、真空缓冲罐 20、真空泵。

经气分来的粗丙烯经聚丙烯装置的精制系统即Al2O3干燥塔（3）。N：催化剂脱氧塔（4），分子筛干燥塔（5）脱水脱氧后，送入精丙烯计量罐（6），精丙烯经计量罐计量进入聚合釜（11），并将活化剂一氯二乙基铝（液相）、催化剂三氯化钛（固体粉末）和分子量调节剂氢气按一定比例一次性加入聚合釜，各物料加完后，开始向聚合釜夹套通热水给物料加热，液相丙烯在75℃，3.5MPa压力下进行液相本体聚合反应，反应生成的聚合物（即聚丙烯）以颗粒态悬浮在液相丙烯中，随着反应时间的延长，液相丙烯中聚丙烯颗粒的浓度增加，液相丙烯逐渐减少，最后釜内液相丙烯基本消失，釜内主要是聚丙烯固体颗料和未反应的气相丙烯，即达到所谓“干锅”状态，此时认为反应结束，每釜反应时间约为3～6小时，反应结束后，将未反应的高压丙烯气体用冷却水或冷冻盐水作冷剂冷凝

回收并循环利用，釜内聚丙烯借回收后剩余的压力（即冷剂温度下丙烯气液平衡压力）向闪蒸去活釜（15）喷料，对闪蒸去活釜中的聚丙烯，气相丙烯以及聚丙烯颗料吸附的丙烯，采用闪蒸的方法（即抽真空充氦的方法）使其分离，得到不含丙烯的聚丙烯粉料，闪蒸出来的低压丙烯尾气可排至气柜回收做燃料，或用压缩冷凝方法加以回收利用，（作聚丙烯的原料），间蒸置换合格的聚丙烯粉料还需通入空气使之“走活”（即去除残存的催化剂的活性）得到粉料聚丙烯产品，聚合釜喷料完毕即可进行下一釜投料操作。

当需要低氯含量的聚丙烯产品时，闪蒸后的聚丙烯送脱氯工序进行脱氯，当需要粒料产品时，将聚丙烯粉料送造粒工序进行挤出造粒。

本工艺不需脱灰，脱无规物，亦无溶剂回收工序，工艺流程短，操作简单。

2.原料适应性强，可以用炼厂气为原料进行生产

采用本工艺，即可以用乙烯裂解装置联产的丙烯作原料，亦可用纯度较低的丙烯作原料，而且本工艺在装置规模上很适宜于与目前炼厂丙烯资源配套。

当丙烯中杂质含量达到如下指标时，H2O≤10ppm，O2≤10 ppm，S≤3 ppm，C3≡≤5 ppm，C4＝＝≤5 ppm，CO≤5 ppm，CO2≤10 ppm，采用络合Ⅱ型催化剂，丙烯的转化率可达70～80%，催化剂的活性为10000～15000gpp/g TiCl3（催化剂含原TiCl3为80%）或40000～50000gpp/gTi(催化剂含Ti约为20～30%)，反应釜生产强度为35～50kgpp/m3.h；产品质量可达到：

产品等规度 95～98% 熔融指数 0.2～16g/10min

灰分含量 200～500ppm 钛含量 20～50ppm

表观密度 0.40～0.48g/ml 挥发分含量 0.1～0.3%

氯含量不脱氯时150～300ppm，脱氯时＜50ppm

拉伸屈服强度 26～38MPa

3.动力消耗和生产成本低

除去原料费用的其它部分的费用只有800元左右。