1. 聚丙烯工藝的技術(shu)發展
聚丙烯（Polypropylene，PP）是以丙烯為(wei)(wei)單體經聚合(he)反(fan)應而生(sheng)成的聚合(he)樹脂。已經成為(wei)(wei)我國經濟建設中不(bu)可缺(que)少的材(cai)料(liao)(liao)。具體應用在(zai)包裝材(cai)料(liao)(liao)、服裝用料(liao)(liao)、產(chan)業用料(liao)(liao)、過濾(lv)用料(liao)(liao)、衛生(sheng)用料(liao)(liao)和煙用絲束等。
四十多年(nian)來，聚丙烯的催化劑不(bu)斷開發，不(bu)斷改性(xing)，尤其(qi)是(shi)近二(er)十年(nian)來，其(qi)技術一(yi)次又一(yi)次飛躍式的進步，極大地(di)簡(jian)化了聚丙烯的工藝流(liu)程，使裝置(zhi)的投(tou)資(zi)和生產成本降到很低的水平(ping)。
聚丙烯常用工藝方法包(bao)括淤漿法工藝和(he)本體法工藝。
①. 淤漿(jiang)法工藝(yi)(yi)（Slurry Process）又稱漿(jiang)液法或溶劑(ji)(ji)法工藝(yi)(yi)，是世(shi)界上最早用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)聚丙(bing)烯的(de)工藝(yi)(yi)技術。從(cong)1957年第一套工業化(hua)裝置到現(xian)在一直是最主(zhu)(zhu)要的(de)聚丙(bing)烯生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)(yi)。典型工藝(yi)(yi)主(zhu)(zhu)要包括意大利 Montedison 工藝(yi)(yi)、美國Hercules 工藝(yi)(yi)、日本三井(jing)東壓化(hua)學(xue)工藝(yi)(yi)、美國Amoco 工藝(yi)(yi)、日本三井(jing)油化(hua)工藝(yi)(yi)以及(ji)索維爾工藝(yi)(yi)等(deng)。這(zhe)些(xie)工藝(yi)(yi)的(de)開發都基于(yu)當(dang)時的(de)第一代催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)，采用(yong)(yong)立式攪拌釜反應器，需(xu)要脫(tuo)灰(hui)和脫(tuo)無規(gui)物(wu)(wu)(wu)，因采用(yong)(yong)的(de)溶劑(ji)(ji)不同(tong)，工藝(yi)(yi)流(liu)程和操作條件有所不同(tong)。近年來(lai)，傳統的(de)淤漿(jiang)法工藝(yi)(yi)在生(sheng)產(chan)(chan)中的(de)比例明顯減(jian)(jian)少，保(bao)留的(de)淤漿(jiang)產(chan)(chan)品主(zhu)(zhu)要用(yong)(yong)于(yu)一些(xie)高(gao)價值領域，如特(te)種BOPP薄膜、高(gao)相對分子質量吹塑膜以及(ji)高(gao)強度管材等(deng)。近年來(lai)，人們(men)對該方法進行了改(gai)進，改(gai)進后的(de)淤漿(jiang)法生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)(yi)使用(yong)(yong)高(gao)活性的(de)第二代催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)，可(ke)(ke)刪除催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)脫(tuo)灰(hui)步驟，能減(jian)(jian)少無規(gui)聚合物(wu)(wu)(wu)的(de)產(chan)(chan)生(sheng)，可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)均(jun)聚物(wu)(wu)(wu)、無規(gui)共聚物(wu)(wu)(wu)和抗(kang)沖共聚物(wu)(wu)(wu)產(chan)(chan)品等(deng)。目(mu)前世(shi)界淤漿(jiang)法PP的(de)生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)約占全球PP總生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)的(de)13％。
②. 本體(ti)(ti)法工藝(yi)的(de)(de)(de)研(yan)究開發始于20世(shi)紀60年(nian)代，1964年(nian)美國Dart公司采用(yong)(yong)釜(fu)式反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)建成了世(shi)界(jie)上第一(yi)套(tao)工業(ye)化(hua)本體(ti)(ti)法聚(ju)丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)(xi)生產(chan)裝(zhuang)置。1970年(nian)以后，日本住友、Phillips、美國EI Psao等公司都實現了液相本體(ti)(ti)聚(ju)丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)(xi)工藝(yi)的(de)(de)(de)工業(ye)化(hua)生產(chan)。與采用(yong)(yong)溶劑(ji)的(de)(de)(de)漿液法相比，采用(yong)(yong)液相丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)(xi)本體(ti)(ti)法進行聚(ju)合具有不(bu)使(shi)(shi)用(yong)(yong)惰性(xing)溶劑(ji)，反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)系統(tong)內單體(ti)(ti)濃(nong)(nong)度(du)高(gao)(gao)，聚(ju)合速率(lv)快(kuai)，催(cui)化(hua)劑(ji)活性(xing)高(gao)(gao)，聚(ju)合反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)轉(zhuan)化(hua)率(lv)高(gao)(gao)，反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)時空(kong)生產(chan)能(neng)(neng)力更大(da)(da)，能(neng)(neng)耗低，工藝(yi)流程(cheng)簡單，設備少(shao)，生產(chan)成本低，“三廢”量(liang)少(shao)；容易除(chu)去聚(ju)合熱(re)，并使(shi)(shi)撤(che)熱(re)控制簡單化(hua)，可以提高(gao)(gao)單位反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)(de)聚(ju)合量(liang)；能(neng)(neng)除(chu)去對產(chan)品性(xing)質有不(bu)良(liang)影(ying)響的(de)(de)(de)低分子量(liang)無規聚(ju)合物和催(cui)化(hua)劑(ji)殘渣，可以得到高(gao)(gao)質量(liang)的(de)(de)(de)產(chan)品等優點。不(bu)足之處是反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)需(xu)要(yao)氣(qi)(qi)化(hua)，冷凝后才能(neng)(neng)循(xun)環回反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)。反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)內的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓液態烴類物料(liao)容量(liang)大(da)(da)，有潛(qian)在(zai)的(de)(de)(de)危險性(xing)。此外(wai)，反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)不(bu)能(neng)(neng)太高(gao)(gao)，否則(ze)在(zai)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)形成一(yi)個單獨(du)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)相，使(shi)(shi)得反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)難(nan)以操作(zuo)，因而所得共聚(ju)產(chan)品中(zhong)的(de)(de)(de)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)(xi)(xi)含(han)量(liang)不(bu)會太高(gao)(gao)。
本體(ti)法不同(tong)(tong)工(gong)藝路線的(de)區別(bie)主要是反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)不同(tong)(tong)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)可分為釜(fu)式(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)和環(huan)管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)兩大類。釜(fu)式(shi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)是利用液(ye)體(ti)蒸發的(de)潛熱(re)來除去反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)熱(re)，蒸發的(de)大部分氣(qi)體(ti)經循環(huan)冷(leng)凝(ning)(ning)后返回到反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)，未冷(leng)凝(ning)(ning)的(de)氣(qi)體(ti)經壓縮機升壓后循環(huan)回反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)。而環(huan)管(guan)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)則(ze)是利用軸流泵(beng)使漿液(ye)高速循環(huan)，通過夾套冷(leng)卻(que)撤熱(re)，由(you)于傳熱(re)面積(ji)大，撤熱(re)效(xiao)果好，因此其單(dan)位反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)體(ti)積(ji)產(chan)率高，能(neng)耗(hao)低。
本(ben)體法生產工藝(yi)按聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)工藝(yi)流(liu)程，可以分(fen)為間歇式聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)工藝(yi)和連續式聚(ju)(ju)合(he)(he)(he)工藝(yi)兩(liang)種(zhong)。
a. 間歇式本體法(fa)工(gong)藝
間歇本(ben)體法聚丙烯聚合技(ji)(ji)術是(shi)我(wo)國(guo)(guo)自行研(yan)制開發(fa)成功的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技(ji)(ji)術。它具有生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝技(ji)(ji)術可靠，對原料(liao)丙烯質(zhi)量要(yao)求不是(shi)很高，所需催化劑(ji)國(guo)(guo)內有保證(zheng)，流程簡單，投(tou)資(zi)省、收效(xiao)快，操作簡單，產(chan)(chan)品牌號(hao)轉換靈活、“三(san)廢少”，適合中國(guo)(guo)國(guo)(guo)情等(deng)優點，不足(zu)之處是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)規模小，難以產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)規模效(xiao)益(yi)；裝置手工(gong)操作較多(duo)，間歇生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)，自動化控制水平低，產(chan)(chan)品質(zhi)量不穩定；原料(liao)的(de)(de)(de)消(xiao)耗定額較高；產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)品種牌號(hao)少，檔(dang)次不高，用(yong)途較窄。目前，我(wo)國(guo)(guo)采用(yong)該法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)聚丙烯生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力約占全國(guo)(guo)總生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力的(de)(de)(de)24％。
b. 連續式本體法工藝(yi)
該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips工藝以及(ji)日本(ben)Sumitimo 工藝。
2. Dow化(hua)學(xue)公司Unipol 工藝
該工(gong)(gong)藝(yi)屬于(yu)Dow化學(xue)公(gong)司所(suo)有(you)，Unipol聚(ju)丙烯工(gong)(gong)藝(yi)和(he)(he)其(qi)聚(ju)乙烯工(gong)(gong)藝(yi)類似(si)。工(gong)(gong)藝(yi)過程主要包括原料精制、催化劑進(jin)料、聚(ju)合反(fan)應(ying)、聚(ju)合物脫氣和(he)(he)尾氣回(hui)收、造粒、摻混和(he)(he)包裝碼垛等工(gong)(gong)段。
Unipol聚丙(bing)烯(xi)工(gong)藝(yi)流程，如(ru)圖5-107所示。
3. BASF公司(si)的Novolen 工藝(yi)
該工藝(yi)是(shi)由(you)(you) BASF公(gong)(gong)司(si)(si)(si)開發成(cheng)(cheng)功(gong)的。1999年，該工藝(yi)擁(yong)有者 Targor 公(gong)(gong)司(si)(si)(si)和ABB Lum-mus公(gong)(gong)司(si)(si)(si)達成(cheng)(cheng)協議(yi)。由(you)(you)ABB Lummus 公(gong)(gong)司(si)(si)(si)負(fu)責(ze)在全球范(fan)圍(wei)內(nei)推(tui)廣Novolen工藝(yi)。2000年9月，被ABB公(gong)(gong)司(si)(si)(si)和Equistar公(gong)(gong)司(si)(si)(si)所組(zu)成(cheng)(cheng)的合資公(gong)(gong)司(si)(si)(si) Novolen Technology Holding（簡稱NTH）收購。2008年，由(you)(you)CB＆-I整(zheng)體收購了 Lummus，Novolen 工藝(yi)由(you)(you)新成(cheng)(cheng)立(li)的CB＆-ILummus負(fu)責(ze)全球轉讓。
Novolen 包括原料精制、催(cui)化(hua)劑配制、聚合(he)反應、聚合(he)物(wu)粉料的凈化(hua)、擠壓造粒等(deng)工序(xu)，如圖5-108和圖5-109所示。
4. 某國(guo)外工程聚丙烯(xi)裝置(zhi)布置(zhi)實例（圖5-110）
