1. 聚丙烯工藝的技術(shù)發(fā)展

  聚丙烯（Polypropylene，PP）是以丙烯為單體經(jīng)聚合反應(yīng)而生成的聚合樹脂。已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的材料。具體應(yīng)用在包裝材料、服裝用料、產(chǎn)業(yè)用料、過濾用料、衛(wèi)生用料和煙用絲束等。

  四十多年來，聚丙烯的催化劑不斷開發(fā)，不斷改性，尤其是近二十年來，其技術(shù)一次又一次飛躍式的進(jìn)步，極大地簡化了聚丙烯的工藝流程，使裝置的投資和生產(chǎn)成本降到很低的水平。

  聚丙烯常用工藝方法包括淤漿法工藝和本體法工藝。

  ①. 淤漿法工藝（Slurry Process）又稱漿液法或溶劑法工藝，是世界上最早用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝技術(shù)。從1957年第一套工業(yè)化裝置到現(xiàn)在一直是最主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝。典型工藝主要包括意大利 Montedison 工藝、美國Hercules 工藝、日本三井東壓化學(xué)工藝、美國Amoco 工藝、日本三井油化工藝以及索維爾工藝等。這些工藝的開發(fā)都基于當(dāng)時的第一代催化劑，采用立式攪拌釜反應(yīng)器，需要脫灰和脫無規(guī)物，因采用的溶劑不同，工藝流程和操作條件有所不同。近年來，傳統(tǒng)的淤漿法工藝在生產(chǎn)中的比例明顯減少，保留的淤漿產(chǎn)品主要用于一些高價值領(lǐng)域，如特種BOPP薄膜、高相對分子質(zhì)量吹塑膜以及高強(qiáng)度管材等。近年來，人們對該方法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的淤漿法生產(chǎn)工藝使用高活性的第二代催化劑，可刪除催化劑脫灰步驟，能減少無規(guī)聚合物的產(chǎn)生，可用于生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物產(chǎn)品等。目前世界淤漿法PP的生產(chǎn)能力約占全球PP總生產(chǎn)能力的13％。

  ②. 本體法工藝的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，1964年美國Dart公司采用釜式反應(yīng)器建成了世界上第一套工業(yè)化本體法聚丙烯生產(chǎn)裝置。1970年以后，日本住友、Phillips、美國EI Psao等公司都實(shí)現(xiàn)了液相本體聚丙烯工藝的工業(yè)化生產(chǎn)。與采用溶劑的漿液法相比，采用液相丙烯本體法進(jìn)行聚合具有不使用惰性溶劑，反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)單體濃度高，聚合速率快，催化劑活性高，聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)器的時空生產(chǎn)能力更大，能耗低，工藝流程簡單，設(shè)備少，生產(chǎn)成本低，“三廢”量少；容易除去聚合熱，并使撤熱控制簡單化，可以提高單位反應(yīng)器的聚合量；能除去對產(chǎn)品性質(zhì)有不良影響的低分子量無規(guī)聚合物和催化劑殘渣，可以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是反應(yīng)氣體需要?dú)饣淠蟛拍苎h(huán)回反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)的高壓液態(tài)烴類物料容量大，有潛在的危險性。此外，反應(yīng)器中乙烯的濃度不能太高，否則在反應(yīng)器中形成一個單獨(dú)的氣相，使得反應(yīng)器難以操作，因而所得共聚產(chǎn)品中的乙烯含量不會太高。

  本體法不同工藝路線的區(qū)別主要是反應(yīng)器的不同。反應(yīng)器可分為釜式反應(yīng)器和環(huán)管反應(yīng)器兩大類。釜式反應(yīng)器是利用液體蒸發(fā)的潛熱來除去反應(yīng)熱，蒸發(fā)的大部分氣體經(jīng)循環(huán)冷凝后返回到反應(yīng)器，未冷凝的氣體經(jīng)壓縮機(jī)升壓后循環(huán)回反應(yīng)器。而環(huán)管反應(yīng)器則是利用軸流泵使?jié){液高速循環(huán)，通過夾套冷卻撤熱，由于傳熱面積大，撤熱效果好，因此其單位反應(yīng)器體積產(chǎn)率高，能耗低。

  本體法生產(chǎn)工藝按聚合工藝流程，可以分為間歇式聚合工藝和連續(xù)式聚合工藝兩種。

  a. 間歇式本體法工藝

    間歇本體法聚丙烯聚合技術(shù)是我國自行研制開發(fā)成功的生產(chǎn)技術(shù)。它具有生產(chǎn)工藝技術(shù)可靠，對原料丙烯質(zhì)量要求不是很高，所需催化劑國內(nèi)有保證，流程簡單，投資省、收效快，操作簡單，產(chǎn)品牌號轉(zhuǎn)換靈活、“三廢少”，適合中國國情等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是生產(chǎn)規(guī)模小，難以產(chǎn)生規(guī)模效益；裝置手工操作較多，間歇生產(chǎn)，自動化控制水平低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；原料的消耗定額較高；產(chǎn)品的品種牌號少，檔次不高，用途較窄。目前，我國采用該法生產(chǎn)的聚丙烯生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的24％。

  b. 連續(xù)式本體法工藝

    該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips工藝以及日本Sumitimo 工藝。

2. Dow化學(xué)公司Unipol 工藝

   該工藝屬于Dow化學(xué)公司所有，Unipol聚丙烯工藝和其聚乙烯工藝類似。工藝過程主要包括原料精制、催化劑進(jìn)料、聚合反應(yīng)、聚合物脫氣和尾氣回收、造粒、摻混和包裝碼垛等工段。

   Unipol聚丙烯工藝流程，如圖5-107所示。

3. BASF公司的Novolen 工藝

   該工藝是由 BASF公司開發(fā)成功的。1999年，該工藝擁有者 Targor 公司和ABB Lum-mus公司達(dá)成協(xié)議。由ABB Lummus 公司負(fù)責(zé)在全球范圍內(nèi)推廣Novolen工藝。2000年9月，被ABB公司和Equistar公司所組成的合資公司 Novolen Technology Holding（簡稱NTH）收購。2008年，由CB＆-I整體收購了 Lummus，Novolen 工藝由新成立的CB＆-ILummus負(fù)責(zé)全球轉(zhuǎn)讓。

   Novolen 包括原料精制、催化劑配制、聚合反應(yīng)、聚合物粉料的凈化、擠壓造粒等工序，如圖5-108和圖5-109所示。

4. 某國外工程聚丙烯裝置布置實(shí)例（圖5-110）