气相法聚丙烯生产工艺技术研究进展

梁聚龙（中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司， 陕西 榆林 719302）

气相法聚丙烯生产工艺技术研究进展

梁聚龙（中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司， 陕西 榆林 719302）

气相法聚丙烯生产工艺具有安全性高、工艺流程简单、单线产能高、设备投资低、操作简便以及生产方式灵活等显著优势，在工业生产中非常受欢迎。本文在参阅大量相关研究资料的基础上，结合笔者的实践工作经验，主要对气相法聚丙烯生产工艺技术进行了简单介绍，并对我国近年来气相法聚丙烯生产工艺技术的发展现状进行了概述，提出了未来发展的可行性建议，希望能够为聚丙烯生产工艺的发展提供一定的参考价值。

气相法聚丙烯；生产工艺；技术研究

聚丙烯是一种热塑性合成树脂，性能非常优良，在电子电器、包装、汽车、医疗以及建材等领域得到了广泛的应用。近年来，随着对聚丙烯工艺研究的不断深入，聚丙烯得到了快速的发展。聚丙烯的主要生产工艺包括气相法、溶液法、本体法、本体-气相法以及淤浆法等五种，其中气相法与本体-气相法工艺是目前世界上较为先进的聚丙烯生产工艺。

1 世界气相法聚丙烯生产工艺技术

（1）Unipol工艺 该工艺由壳牌公司与UCC公司共同开发，是将在聚乙烯生产中广泛应用的流化床工艺系统移植到聚丙烯生产中的先进工艺，目前属于Dow公司旗下产品，单线产能高是Unipol工艺最为显著的优势。Unipol工艺配备SHAC高效催化剂，Dow公司于2003年推出新型催化剂SHAC330，这种催化剂无需预聚合，具体活性为25～50kgPP/gcat，适用于全部牌号产品的生产。

（2）Innovene工艺 该工艺最为主要的特点是配备了独特的与活塞流相似的卧式搅拌床反应器，因为该反应器停留时间分布基本与三个良好的搅拌反应器串联相同，所以在进行牌号切换时速度很快且过渡料比较少。在各工艺中，Innovene工艺的操作压力与能耗值是最低的，但是产品中所含有的乙烯量比较少，无法获得抗冲牌号非常高的产品，这是其唯一缺点。Innovene工艺所采用的催化剂为CD催化剂，该催化剂的选择性、形态控制性以及高活性非常好，可以对无规聚丙烯生成形成良好控制，产品等规指数非常高。此外，CD催化剂无需预聚合，具体活性为25～55kgPP/gcat，适用于全部牌号产品的生产。

（3）Spherizone工艺 该工艺是基于Spheripol工艺而开发的一种新型聚丙烯生产技术，其摒弃了环管反应器，以多区循环反应器来取代。多区循环反应器主要包括下降段与上升段两部分，聚合物粒子在其中进行多次循环，过程是上升段粒子受到循环气体的影响而快速流化，随后进入到下降段上方旋风分离器，与旋风分离器内部完成气固分离。

（4）Novolen工艺 该工艺由BASF公司开发，Novolen气相工艺配置两台立式反应器带，自带双螺带搅拌功能，这种反应器能够使气相聚合中的气固两相均匀分布，发生的聚合反应热主要依靠将液态丙烯汽化完全撤出。Novolen工艺中的共聚与均聚全部为气相聚合，Novolen工艺非常特别的一个地方就是能够通过聚合反应器设备生产出均聚物，且能够提高均聚物30%的产量，无规共聚物同样能够通过串联反应器的做法完成生产。Novolen工艺所采用的催化剂为PTK-4，这种催化剂采用的是氧化硅载体，不必进行预聚合，自身活性不低于30kgPP/gcat，适用于全部牌号产品的生产。Novolen工艺能够生产的产品包括均聚物、超抗冲共聚物、无规共聚物以及抗冲共聚物等。工业化均聚PP所具有的溶体流动速率是0.3～95g/10min；抗冲共聚物中所含有的乙烯量能够达到30%。

（5）Sumitomo工艺 该工艺是日本住友化学公司开发的，Sumitomo气相工艺采用的是流化床反应器，主要包括聚合、单体循环、造粒、材料分离、粉料储藏以及包装七个工段。Sumitomo工艺所采用的催化剂为其自主研发的DX-V催化剂，具有较高的产品结晶度，可以生产多种产品。Sumitomo工艺所生产的高透明硬膜类以及低热封拉伸PP产品优势明显，此外还可以生产高溶体流速共聚物，用于加工仪表盘、内置织物以及模具等。

（6）Horizone工艺 该工艺是基于Innovene工艺所研发的，两者有很多地方相似，特别是所设计的生产反应器基本相同。Horizone工艺反应条件和Innovene工艺基本一致，区别在于Horizone工艺所配置的两个反应器为垂直布置，上位反应器出料通过重力作用流入气锁设备，再由丙烯气压送至下位反应器，而Innovene工艺所配置的两个反应器为水平布置，上位反应器出料先到高位沉降器，将聚合物粉料完全分理处后再通过重力作用流入气锁设备，再由丙烯气压送至下位反应器，Horizone工艺在设计方面更加简单，且能耗更小；Horizone工艺采用THC-C催化剂，活性与选择性非常高，但是该催化剂必须进行预处理，用乙烷合成浆液，并放入适量的丙烯实现预聚处理，不然会造成产品中出现过多的细粉，产品流动性有所降低，在操作共聚反应器时有一定困难。

在气相法聚丙烯生产工艺中，Innovene工艺所生产的抗冲共聚产品具有较好的刚性平衡性以及抗冲击性。Unipol工艺具有非常高的单线生产能力且投资较少，运行经验相对来说更为丰富，目前应用最为广泛，与其他工艺相比优势明显。Spherizone工艺起步较晚，相对来说运行经验较少，且有着非常高的专利费用，但是其产品有着较好的均一性，且能够在单反应器中进行双峰PP的批量生产，因此近年来得到了迅速发展。Sumitomo工艺目前在世界上的应用比较少。

2 我国气相法聚丙烯生产工艺技术发展现状

我国气相法聚丙烯生产起步较晚，上世纪九十年代以来，上海赛科石化、燕山石化以及扬子石化率先引入了气相法工艺，但是所引入的生产装置规模较小且工艺过于单一。2008年后，我国主要引入的是气相法生产工艺装置，其产能在0.2Mt/ a以上，当前我国新建气相法聚丙烯产能在5Mt/a以上。我国聚丙烯生产工艺技术的主要特点有：①引入了Spherizone工艺，该工艺是目前世界上最为先进的工艺，约占全球总产能的五分之一。②气相法工艺呈现出多元化发展趋势，主要有Unipol、Spherizone及Innovene等先进工艺。③Unipol工艺得到了快速的发展，单线产能在0.2～0.45Mt/a。④国内气相法聚丙烯生产装置制造技术已经取得了长足的进步，目前已经熟练掌握了聚丙烯多区循环反应器的制造技术，并成功付诸于实践，这一技术只有意大利、韩国等少数几个国家掌握并运用过。⑤现阶段，我国的聚丙烯生产工艺形成了以间歇式本体法、本体-气相法、本体法以及气相法等为主的多种生产工艺并存的格局，并且在气相法聚丙烯生产工艺中，大型的生产装置基本以进口和引进技术为主，中小型气相法聚丙烯生产装置则以国产化技术为主，就目前国内聚丙烯的生产能力来看，仍存在很大的市场缺口，需要依靠进口来补充，因此说推动气相法聚丙烯生产工艺的发展是非常迫切和必要的。

3 结语

气相法聚丙烯生产工艺具有安全性高、工艺流程简单、单线产能高、设备投资低、操作简便以及生产方式灵活等显著优势，在工业生产中非常受欢迎。在今后发展中，气相法工艺必将随着技术水平的不断提升而在聚丙烯产能中占据突出位置，其研究重点在于进一步完善工业化技术、改进催化剂反应以及开发技术含量高的控制与预测模型等方面，不断提升单线产能，扩大产品的应用领域，并进一步减低生产成本，从而使其市场竞争力得到不断提升。

随着我国工业发展水平的不断提高，对聚丙烯的消费需求不断增长，与之相对应的是当前国内聚丙烯产能相对落后，无法满足生产需求，部分需要依靠进口来满足。当前，我国聚丙烯工业内部存在较多问题，如生产装置规模相对较小、工艺技术过于单一、缺少高档次产品、生产成本偏高以及产品牌号少等。针对这些问题，需要采取有效措施应对：①各种气相法聚丙烯工艺技术都有其独特之处，因此国内聚丙烯新项目在选择技术时需要保持与专利商的良好沟通，结合具体情况与需求选择最为适合的生产工艺技术。②在未来聚丙烯发展中，生产装置的大型化与规模化必然成为一种趋势，所以需要对现有小规模生产装置进行改造，有效提升其产能，并在设计新装置时，其下限产能不低于0.3Mt/a，不断提升聚丙烯生产企业的市场竞争力与利润。③有选择性的引进世界上较为先进的气相法聚丙烯工艺，使我国聚丙烯产品单一的现状得到改变。④重视引进气相法聚丙烯工艺先进技术，国内聚丙烯企业在借鉴、吸收这些新技术的同时，不断进行技术创新，强化国产化攻关。

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