聚丙烯生产工艺现状及发展

聚丙烯生产工艺现状及发展聚丙烯生产工艺现状及发展摘要：介绍了目前聚丙烯（PP）主要生产工艺，最广泛和最有发展前途的聚丙烯生产工艺是本体法和气相法，目前主要聚丙烯生产工艺均为国外聚丙烯工艺商掌握。关键词：聚丙烯生产工艺现状发展聚丙烯（PP）是一种热塑性的合成树脂，其物理性质是半透明、无色无味无毒的固体，密度较小，具有较好的加工性能。同时，PP的耐冲击性能较高，具有较强的机械性质，能够抵抗多种酸碱和有机溶剂的腐蚀。PP基于以上的优势，被广阔的应用与日常生活生产的方方面面。一、世界聚丙烯生产工艺现状到目前为止，世界范围内生产聚丙烯的工艺中，本体法工艺仍占占据十分重要的地位，随着技术的发展和市场需求的增加，气相法生产工艺也逐渐得到发展，此外催化剂技术的运用也使得聚丙烯的生产水平进一步提高。目前世界上主要采用气相工艺和本体-气相组合工艺，这类生产工艺均是利用本体工艺和气相法工艺，以及两种工艺的组合工艺生产出均聚物和无规共聚物，再利用气相反应装置产生抗冲共聚物。下面介绍目前世界上几种主要聚丙烯生产工艺：1.Spheripol工艺Spheripol工艺由Basell公司开发成功。该技术自1982年首次工业化以来，是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺，环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环，流体流速高达7m/s，因此可以使聚合物淤浆搅拌均匀，催化剂体系分布均匀，聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确，不容易产生热点，不容易粘壁，轴流泵的能耗也较低，工艺采用高效催化剂，生成的PP粉料粒度其催化剂生产的粉料呈园球形，颗粒大而均匀，分布可以调节，既可宽又可窄。可以生产全范围、多用途的各种产品。2.Borstar工艺由Borealis公司（北欧化工）推出的Borstar工艺是目前世界范围内一种十分重要的聚丙烯生产工艺。该工艺的产生基于北星双峰聚乙烯生产工艺，尤其是所采用的气相反应器构造和环管构造与该工艺是一致的，主要采用双反应器即环管反应器串联气相反应器生产均聚物和无规共聚物，再串联一台或两台气相反应器生产抗冲共聚物。该工艺运用了超临界聚丙烯生产技术，将超临界丙烯作为溶剂进行聚丙烯的生产。采用Z-N催化剂或单活性中心催化剂，其主要特点为：采用MgCl2载体催化剂，大大提升了催化过程的灵活性和有效性；由于反应过程在超临界状态下进行，因而突破了对氢气浓度的限制，气相反应即使在氢气浓度十分高的状态下也可进行；由于气相反应的条件在超临界状态下，因而丙烯中所溶的其他聚合物相当少，大大提升了共聚物的均匀性和乙烯含量。采用这种工艺所生产出来的聚丙烯产品对于纤维、薄膜、管材等的生产十分适用。3.Innovene工艺由Ineos集团推出的Innovene工艺采用卧式搅拌床反应器作为反应载体，该反应器上有若干个液相、气相材料进料点，由这些进料点添加液相、气相材料以及催化剂，再通过搅拌促使反应，其主要特点包括：能够较好地确保催化剂的有效性，避免催化短路；过渡时间段且过度产品较少有利于提升目标产品产量；所产出的共聚物产品的刚性明显优于其他生产工艺；该工艺的耗能较少，操作相对简单可靠。但与此同时，该生产工艺也具有一定的缺陷，其中最为突出的是产品中的乙烯含量相对于其他工艺过少，因而今后该工艺的研究中，应着重解决这一问题。4.Novolen工艺由德国BASF公司研发的Novolen工艺是一种可以用共聚物反应器生产均聚物的气象反应工艺。该工艺的主要特点有：采用两台带有双螺旋搅拌的立式反应器，使反应过程中气固两相之间分布更均匀；均聚物的产量相对于其他工艺更高，可达30%甚至更多；采用PTK-4催化剂，省去预聚合步骤；能够生产全牌号的产品，包括均聚物、超抗冲共聚物、无规共聚物等等。5.Spherizone工艺目前全球最大的聚丙烯生产商Basell公司一直以来都是聚丙烯生产工艺的引导者和创新者，其Spherizone工艺采用多相循环技术，近年来受到世界聚丙烯生产领域的热切关注。该工艺采用球形形态、高选择性和高活性的Z-N催化剂，能够更好地保障所产聚合物的结晶度和均一性。该工艺中，预聚合、均聚合反应采用液相环管反应装置，多相共聚合反应采用气相流化床反应装置。随着Basell公司对该工艺研究的不断深入，如今Spherizone二代工艺已日趋成熟，在增加产品强度和改善聚合物性能，以及提升减小停留时间，提升反应体积有效性，改进生产操作效率和提高生产灵活性等方面发挥出更为显著的优势。此外，该工艺能够生产出全范围的聚丙烯产品，且其中无规共聚乙烯的含量可高达4.5%，橡胶相高达40%以上，抗冲共聚物乙烯高达25%以上。二、聚丙烯生产工艺的发展自上世纪50年代Z-N催化剂诞生以来，聚丙烯生产技术得到了不断的改进和创新，尤其是催化剂方面更是不断推陈出新。从需要脱灰和脱无规物的第一代催化剂，发展至目前高效、高灵活性和高选择性的第五代催化剂，聚丙烯生产工艺中催化剂的效用得到了显著的提高，聚丙烯产量和生产流程的简易性、可靠性得到了不断的提升。从目前聚丙烯生产工艺现状和近些年的技术动态来看，催化剂的改良仍然是促进聚丙烯生产工艺进一步发展的主要途径。总的来说，欧美聚丙烯生产工艺在世界范围内向来占据引领市场和引导技术革新的地位，在世界范围内有着很强的影响力。近些年来，应用于薄膜生产、汽车制造、家电制造、喷涂材料等领域的聚丙烯材料不论在欧美范围内还是在国内市场中是较为热销，在此背景下，聚丙烯生产工艺的研究与发展针对性逐渐增强，更具环保性、经济性更强、高温耐受性更佳、抗冲击性更强的聚丙烯材料受到众生产商家的热捧，相关的聚丙烯生产工艺，包括催化剂、反应器、工艺流程等方面将会在未来几年得到重点研究和快速发展。三、结束语总而言之，由于聚丙烯的材料性价比相对较高，没有毒性，应对了全球环保的趋势，加之各大生产研发商不断的改进聚丙烯的生产工艺和技术，在降低成本的同时，提高了聚丙烯的各项性能，使其能够更加广泛的应用到生活生产的方方面面，因而经过市场调查显示，近几年来聚丙烯的市场需求量急剧增长，因此，深入研究聚丙烯的生产技术和生产工艺，不仅能够进一步提高聚丙烯的各项性能，还对促进经济发展和满足社会需求具有积极意义。参考文献礼宏宇、张天雪.聚丙烯生产工艺和应用分析[J].中国化工贸易.2013，5（2）：109崔广.目前全球多国致力提升聚丙烯产能分析[J].橡塑机械时代.2013（1）：37曾铮、胡冰洁、刘慧杰等.聚