1. 聚丙烯(xi)工藝的技術發展
聚丙烯（Polypropylene，PP）是(shi)以(yi)丙烯為單體經聚合反應而生成的聚合樹脂。已經成為我國經濟建設中不(bu)可缺少的材料(liao)。具體應用(yong)在包裝(zhuang)材料(liao)、服裝(zhuang)用(yong)料(liao)、產業用(yong)料(liao)、過濾用(yong)料(liao)、衛生用(yong)料(liao)和煙用(yong)絲束等。
四十多(duo)年來(lai)，聚丙烯(xi)的(de)催化(hua)劑不斷開(kai)發(fa)，不斷改性，尤(you)其是近二十年來(lai)，其技術一(yi)次又一(yi)次飛(fei)躍式(shi)的(de)進步(bu)，極(ji)大地簡化(hua)了聚丙烯(xi)的(de)工(gong)藝流程，使裝(zhuang)置的(de)投資和(he)生產(chan)成(cheng)本降到很低(di)的(de)水平。
聚丙烯常用(yong)工藝方法(fa)包(bao)括(kuo)淤(yu)漿(jiang)法(fa)工藝和本(ben)體法(fa)工藝。
①. 淤(yu)漿(jiang)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)（Slurry Process）又稱漿(jiang)液法(fa)(fa)或溶劑法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)，是世界上最(zui)早(zao)用(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)聚丙烯的(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)技術(shu)。從1957年(nian)第(di)(di)一(yi)套工(gong)業化(hua)(hua)裝置到(dao)現在(zai)一(yi)直是最(zui)主(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)聚丙烯生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)。典型工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)主(zhu)要(yao)(yao)包括意大利 Montedison 工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)、美國(guo)Hercules 工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)、日本三井東壓化(hua)(hua)學工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)、美國(guo)Amoco 工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)、日本三井油化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)以及索維爾工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)等(deng)。這些工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)開發(fa)都基于(yu)當時的(de)(de)第(di)(di)一(yi)代催(cui)化(hua)(hua)劑，采用(yong)立式攪拌(ban)釜反應(ying)器，需(xu)要(yao)(yao)脫灰和(he)脫無(wu)規(gui)物，因采用(yong)的(de)(de)溶劑不同(tong)，工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)流(liu)程和(he)操作條件有所不同(tong)。近(jin)年(nian)來(lai)(lai)，傳統的(de)(de)淤(yu)漿(jiang)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)中的(de)(de)比例明顯(xian)減(jian)少(shao)，保留的(de)(de)淤(yu)漿(jiang)產(chan)(chan)品(pin)主(zhu)要(yao)(yao)用(yong)于(yu)一(yi)些高(gao)(gao)價值(zhi)領域，如特(te)種BOPP薄膜、高(gao)(gao)相對(dui)(dui)分子(zi)質量吹塑膜以及高(gao)(gao)強(qiang)度(du)管材(cai)等(deng)。近(jin)年(nian)來(lai)(lai)，人(ren)們對(dui)(dui)該(gai)方法(fa)(fa)進(jin)行(xing)了改(gai)(gai)進(jin)，改(gai)(gai)進(jin)后的(de)(de)淤(yu)漿(jiang)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(yi)使用(yong)高(gao)(gao)活性(xing)的(de)(de)第(di)(di)二(er)代催(cui)化(hua)(hua)劑，可(ke)刪除催(cui)化(hua)(hua)劑脫灰步驟，能(neng)減(jian)少(shao)無(wu)規(gui)聚合物的(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)，可(ke)用(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)均聚物、無(wu)規(gui)共聚物和(he)抗沖共聚物產(chan)(chan)品(pin)等(deng)。目前世界淤(yu)漿(jiang)法(fa)(fa)PP的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)約占全球PP總生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)的(de)(de)13％。
②. 本(ben)體法工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)研究(jiu)開發始于20世(shi)紀60年代，1964年美國(guo)Dart公(gong)司(si)采用(yong)(yong)釜式(shi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)建成了(le)世(shi)界上(shang)第一套工(gong)(gong)業化(hua)(hua)本(ben)體法聚(ju)丙烯生產裝置。1970年以后，日本(ben)住友、Phillips、美國(guo)EI Psao等公(gong)司(si)都實現了(le)液(ye)相本(ben)體聚(ju)丙烯工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)工(gong)(gong)業化(hua)(hua)生產。與采用(yong)(yong)溶劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)漿液(ye)法相比，采用(yong)(yong)液(ye)相丙烯本(ben)體法進行(xing)聚(ju)合(he)(he)具有(you)不使用(yong)(yong)惰性(xing)溶劑(ji)(ji)，反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)系統內單體濃度高(gao)，聚(ju)合(he)(he)速率(lv)快，催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)活性(xing)高(gao)，聚(ju)合(he)(he)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)轉化(hua)(hua)率(lv)高(gao)，反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)時(shi)空生產能(neng)力更(geng)大，能(neng)耗低(di)(di)，工(gong)(gong)藝流程簡單，設備少，生產成本(ben)低(di)(di)，“三廢”量(liang)(liang)少；容易(yi)除去聚(ju)合(he)(he)熱，并使撤熱控(kong)制(zhi)簡單化(hua)(hua)，可(ke)以提高(gao)單位(wei)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)(he)量(liang)(liang)；能(neng)除去對產品(pin)性(xing)質有(you)不良影響的(de)(de)(de)低(di)(di)分子量(liang)(liang)無規聚(ju)合(he)(he)物(wu)和(he)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)殘渣，可(ke)以得到(dao)高(gao)質量(liang)(liang)的(de)(de)(de)產品(pin)等優點(dian)。不足(zu)之處(chu)是反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)氣體需要氣化(hua)(hua)，冷凝后才能(neng)循環回反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)。反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)內的(de)(de)(de)高(gao)壓(ya)液(ye)態(tai)烴類物(wu)料容量(liang)(liang)大，有(you)潛在的(de)(de)(de)危(wei)險性(xing)。此外(wai)，反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)中乙(yi)烯的(de)(de)(de)濃度不能(neng)太高(gao)，否則在反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)中形成一個(ge)單獨的(de)(de)(de)氣相，使得反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)難以操作，因(yin)而所(suo)得共(gong)聚(ju)產品(pin)中的(de)(de)(de)乙(yi)烯含量(liang)(liang)不會(hui)太高(gao)。
本體法不(bu)同(tong)工藝路線的區別主(zhu)要(yao)是(shi)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)的不(bu)同(tong)。反(fan)(fan)應(ying)器(qi)可分為(wei)釜(fu)式反(fan)(fan)應(ying)器(qi)和環管反(fan)(fan)應(ying)器(qi)兩大類。釜(fu)式反(fan)(fan)應(ying)器(qi)是(shi)利(li)用液體蒸(zheng)發(fa)的潛熱(re)(re)來(lai)除(chu)去反(fan)(fan)應(ying)熱(re)(re)，蒸(zheng)發(fa)的大部分氣體經(jing)(jing)循(xun)環冷(leng)凝后(hou)返(fan)回到反(fan)(fan)應(ying)器(qi)，未冷(leng)凝的氣體經(jing)(jing)壓(ya)(ya)縮機(ji)升(sheng)壓(ya)(ya)后(hou)循(xun)環回反(fan)(fan)應(ying)器(qi)。而環管反(fan)(fan)應(ying)器(qi)則是(shi)利(li)用軸流泵使漿液高速(su)循(xun)環，通過夾套冷(leng)卻撤熱(re)(re)，由于(yu)傳熱(re)(re)面(mian)積(ji)大，撤熱(re)(re)效果好，因此其單位(wei)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)體積(ji)產(chan)率高，能(neng)耗低(di)。
本體(ti)法(fa)生產工(gong)藝(yi)(yi)(yi)按聚合工(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程，可以(yi)分為(wei)間歇式(shi)聚合工(gong)藝(yi)(yi)(yi)和連續式(shi)聚合工(gong)藝(yi)(yi)(yi)兩種。
a. 間歇(xie)式本體法工藝
間歇本體(ti)法(fa)聚丙(bing)烯聚合技術是(shi)我國(guo)(guo)(guo)自(zi)(zi)行研制開發(fa)成功的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術。它具有(you)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)技術可靠，對(dui)原(yuan)料丙(bing)烯質量要求不(bu)(bu)是(shi)很高(gao)，所需催化(hua)劑國(guo)(guo)(guo)內有(you)保證，流程簡單(dan)，投資(zi)省、收效快，操作簡單(dan)，產(chan)(chan)品(pin)牌(pai)(pai)號(hao)轉換靈(ling)活、“三廢少”，適(shi)合中國(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)情等優點，不(bu)(bu)足之(zhi)處是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)規(gui)模(mo)小(xiao)，難以產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)規(gui)模(mo)效益；裝(zhuang)置手(shou)工(gong)操作較(jiao)多，間歇生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)，自(zi)(zi)動(dong)化(hua)控制水平低，產(chan)(chan)品(pin)質量不(bu)(bu)穩定；原(yuan)料的消耗定額較(jiao)高(gao)；產(chan)(chan)品(pin)的品(pin)種牌(pai)(pai)號(hao)少，檔(dang)次不(bu)(bu)高(gao)，用(yong)途較(jiao)窄。目(mu)前，我國(guo)(guo)(guo)采用(yong)該法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的聚丙(bing)烯生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力約(yue)占全(quan)國(guo)(guo)(guo)總生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力的24％。
b. 連(lian)續式本(ben)體(ti)法(fa)工藝
該工(gong)(gong)藝(yi)(yi)主要包括美國(guo)Rexall工(gong)(gong)藝(yi)(yi)、美國(guo)Phillips工(gong)(gong)藝(yi)(yi)以及日本Sumitimo 工(gong)(gong)藝(yi)(yi)。
2. Dow化學公司Unipol 工(gong)藝
該工(gong)藝(yi)屬于Dow化學公(gong)司所(suo)有，Unipol聚(ju)丙烯(xi)工(gong)藝(yi)和(he)(he)其聚(ju)乙烯(xi)工(gong)藝(yi)類似。工(gong)藝(yi)過程(cheng)主要包(bao)括(kuo)原料精制、催化劑進料、聚(ju)合反應、聚(ju)合物脫氣(qi)和(he)(he)尾(wei)氣(qi)回收、造粒、摻混和(he)(he)包(bao)裝(zhuang)碼垛等工(gong)段(duan)。
Unipol聚丙烯工藝流程，如圖5-107所示。
3. BASF公司的Novolen 工藝
該工(gong)藝(yi)(yi)(yi)是由 BASF公(gong)司(si)開發成功的(de)。1999年，該工(gong)藝(yi)(yi)(yi)擁(yong)有者 Targor 公(gong)司(si)和ABB Lum-mus公(gong)司(si)達成協議。由ABB Lummus 公(gong)司(si)負(fu)責在全(quan)球范圍內推廣Novolen工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。2000年9月，被ABB公(gong)司(si)和Equistar公(gong)司(si)所組成的(de)合資公(gong)司(si) Novolen Technology Holding（簡稱(cheng)NTH）收(shou)購。2008年，由CB＆-I整(zheng)體收(shou)購了 Lummus，Novolen 工(gong)藝(yi)(yi)(yi)由新(xin)成立(li)的(de)CB＆-ILummus負(fu)責全(quan)球轉讓(rang)。
Novolen 包括原料精制(zhi)、催化劑配(pei)制(zhi)、聚合反應、聚合物粉料的凈化、擠壓造粒等工序，如(ru)圖5-108和(he)圖5-109所示(shi)。
4. 某國外工程聚丙(bing)烯裝(zhuang)置布置實(shi)例（圖(tu)5-110）
