曾祥國

摘 要：聚丙烯（Polypropylene，縮寫為PP）作為一種熱塑性塑料，不僅具有質(zhì)輕、透明度高、無毒、易加工、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能，而且易于通過共混、共聚等物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行改性，已成為發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最大、牌號(hào)最多、用途最廣的通用塑料之一（僅次于聚乙烯、聚氯乙烯），廣泛應(yīng)用于化工、家電、汽車、包裝、建筑等諸多領(lǐng)域，本文主要就針對(duì)聚丙烯生產(chǎn)所采用的工藝技術(shù)和特點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：聚丙烯;生產(chǎn)工藝;技術(shù)

1 聚丙烯產(chǎn)品的特點(diǎn)

聚丙烯是一種化工產(chǎn)品，現(xiàn)在市場(chǎng)上存在的聚丙烯都具有其自身的特性。聚丙烯是一種通過加工之后才形成的，不是自然界自然產(chǎn)生的，所有具有一定的物理特性，例如聚丙烯的的穩(wěn)定性很好，一般狀態(tài)下是不會(huì)發(fā)生變形的，自身是以乳白色的晶狀體出現(xiàn)的，相對(duì)其他物質(zhì)而言重量很輕，并且沒有味道，也沒有有害物質(zhì)，更不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。正是因?yàn)榫郾┑倪@些特點(diǎn)，所以產(chǎn)品的生產(chǎn)中對(duì)聚丙烯的需求比較大，同時(shí)也要求聚丙烯自身有良好的性能，所以在聚丙烯的生產(chǎn)過程中，需要嚴(yán)格控制它的生產(chǎn)精度，減少誤差，生產(chǎn)高質(zhì)量、不變形的聚丙烯，如果生產(chǎn)工藝與技術(shù)達(dá)不到要求或是過程中出現(xiàn)誤差，就會(huì)導(dǎo)致聚丙烯的塑品發(fā)生變形，則無法滿足某些要求較高的行業(yè)生產(chǎn)需求。

聚丙烯自身有良好的物理特點(diǎn)和化學(xué)性能，但是目前的生產(chǎn)技術(shù)無法完全展現(xiàn)聚丙烯的優(yōu)勢(shì)，就會(huì)使得聚丙烯產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)一些缺陷，例如聚丙烯產(chǎn)品只耐高溫不耐寒，低溫情況下容易發(fā)生變形或受到損害，或是隨著使用時(shí)間的增加，聚丙烯產(chǎn)品會(huì)受到氧化作用，產(chǎn)生氧化反應(yīng)，暴露出其他的不足。要更充分的展現(xiàn)聚丙烯產(chǎn)品的功能與作用，就需要加大對(duì)聚丙烯生產(chǎn)工藝的研究，提高生產(chǎn)技術(shù)，致力生產(chǎn)高質(zhì)量的聚丙烯產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求。

2 聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究

20世紀(jì)50年代，就開始了聚丙烯合成工藝的研究。從最傳統(tǒng)的溶劑聚合法（又稱泥漿法），改良為更為先進(jìn)的溶液聚合法，發(fā)展到目前的液相本體、氣相本體聚合法，隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，最原始的溶劑聚合法，目前工業(yè)中已不再使用。縱觀全球聚丙烯先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，目前Basell公司每年生產(chǎn)的聚丙烯超過全球總產(chǎn)量的50%，其主要采用Spheripol雙環(huán)管氣相聚合工藝;此外，由Basell公司率先開發(fā)并投產(chǎn)的Spherizone聚丙烯合成工藝、北歐化工公司開發(fā)并投產(chǎn)的Borstar聚丙烯合成工藝均得到了普及應(yīng)用。

2.1 Spheripol工藝

Basell公司研發(fā)并投入運(yùn)營的Spheripol雙環(huán)管氣相聚丙烯技術(shù)是目前經(jīng)驗(yàn)最豐富的新型聚丙烯合成工藝，與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量更好、產(chǎn)量更大。共經(jīng)歷了四代催化劑的改良，目前已形成雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的聚丙烯合成反應(yīng)器，在此工藝的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了多種優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品。雙環(huán)管結(jié)構(gòu)可以通過改變合成工藝中的壓力，得到性能更優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚丙烯大分子質(zhì)量以及聚丙烯大分子形態(tài)的調(diào)控;經(jīng)多次改良后得到的第四代催化劑，催化生成的聚丙烯產(chǎn)品純度更高，機(jī)械性能更好，具有更高的耐磨性能;由于使用了雙環(huán)管反應(yīng)結(jié)構(gòu)，可以更方便生產(chǎn)操作;提高了反應(yīng)壓力，所以整個(gè)生產(chǎn)工藝中氫氣含量增加，在一定程度上改良了聚丙烯產(chǎn)品的各項(xiàng)性能;同時(shí)，基于雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的優(yōu)良特性，能夠生產(chǎn)相對(duì)質(zhì)量更高的大分子，以及質(zhì)量更小的聚丙烯產(chǎn)品，使生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品分子質(zhì)量分布范圍更大，且得到的聚丙烯產(chǎn)品更加均質(zhì);這一結(jié)構(gòu)能更好地促進(jìn)反應(yīng)物料之間的傳熱，如果結(jié)合目前更為先進(jìn)的茂金屬催化劑，未來將會(huì)制備出性能更加優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品。雙環(huán)管反應(yīng)器結(jié)構(gòu)使得生產(chǎn)效率提高，使生產(chǎn)過程變得更加便捷靈活，在一定程度上提高了聚丙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量。

2.2 Spherizone工藝

由于目前雙峰聚丙烯市場(chǎng)需求量的不斷上漲，所以Basell

公司開發(fā)出了全新的生產(chǎn)工藝。Spherizone工藝主要用于雙峰聚丙烯的生產(chǎn)，該生產(chǎn)工藝最主要的創(chuàng)新之處就是在同一個(gè)反應(yīng)器中，將反應(yīng)器進(jìn)行分區(qū)，可以單獨(dú)調(diào)控每個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力以及氫氣濃度，在合成聚丙烯時(shí)，在聚丙烯分子鏈不斷增長(zhǎng)的過程中，在生產(chǎn)條件不同的、生產(chǎn)條件可控的反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，一方面合成了性能更加優(yōu)良的雙峰聚丙烯，另一方面，得到的聚丙烯產(chǎn)品均勻性更好。

2.3 Borstar工藝

Borstar聚丙烯合成工藝是北歐化工在Basell公司的聚丙烯合成工藝的基礎(chǔ)上，在雙環(huán)管結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，同時(shí)串聯(lián)氣相流化床反應(yīng)器，由此生產(chǎn)出了性能更加優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品。在此之前，所有的聚丙烯合成工藝將反應(yīng)溫度控制在70℃左右，避免生產(chǎn)過程中氣泡的產(chǎn)生，使聚丙烯產(chǎn)品更加均質(zhì)。而北歐化工設(shè)計(jì)的Borstar的工藝，允許更高的操作溫度，甚至可以超過丙烯操作的臨界值，溫度的提高也促進(jìn)了操作壓力的提升，并且該過程中幾乎不產(chǎn)生氣泡，是一種性能更為優(yōu)良的聚丙烯合成工藝。目前該工藝的特點(diǎn)概括如下：第一，催化劑活性更高;第二，在雙環(huán)管反應(yīng)器的基礎(chǔ)上串聯(lián)了氣相反應(yīng)器，能夠?qū)铣纱蠓肿拥姆肿淤|(zhì)量以及大分子形態(tài)進(jìn)行更便捷的調(diào)控;第三，在進(jìn)行雙峰聚丙烯的生產(chǎn)時(shí)得到的每個(gè)峰都能實(shí)現(xiàn)較窄的分子質(zhì)量分布，雙峰產(chǎn)品質(zhì)量更好;第四，提高了操作溫度，避免了聚丙烯分子溶解于丙烯的現(xiàn)象，不會(huì)出現(xiàn)聚丙烯產(chǎn)品粘連在反應(yīng)釜內(nèi)壁的情況。

2.4 Novolen聚丙烯工藝

Novolen聚丙烯工藝可以生產(chǎn)全范圍的聚丙烯產(chǎn)品，采用PTK催化劑，以液相丙烯為載體，通過特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備加入到反應(yīng)器中?？缮a(chǎn)融指（MFR）在0.2～100g/ 10min

之間的聚丙烯樹脂，等規(guī)度高達(dá)90%～99%，且產(chǎn)品拉伸模量較高，Novolen工藝兩個(gè)反應(yīng)器即可串聯(lián)操作生產(chǎn)抗沖共聚物，也可并聯(lián)操作生產(chǎn)均聚物和無規(guī)物。

2.5 Unipol聚丙烯工藝

Unipol工藝采用氣相流化床技術(shù)，其特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，裝置布置緊湊，所需設(shè)備不多，項(xiàng)目投資也相對(duì)較少。另外，Unipol工藝還可進(jìn)行超冷凝態(tài)氣相流化床工藝操作，反應(yīng)器在體積不增加的情況下可大大提高生產(chǎn)能力，實(shí)驗(yàn)證明如果將反應(yīng)器內(nèi)液相的比例提高到45%，則反應(yīng)器生產(chǎn)能力能提高到200%，兩臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器生產(chǎn)的抗沖共聚產(chǎn)品分子量分布很寬，抗沖共聚物乙烯含量最高可達(dá)21%，橡膠相含量為35%。

3 聚丙烯工藝技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用情況

聚丙烯技術(shù)在我國長(zhǎng)期的實(shí)踐與運(yùn)用中已經(jīng)由最初的不成熟不便利的階段逐漸轉(zhuǎn)變成技術(shù)相對(duì)成熟，生產(chǎn)工藝多樣化的階段了，因?yàn)樵诓捎镁郾┥a(chǎn)工藝時(shí)會(huì)貼合我國自己的業(yè)務(wù)水平以及實(shí)際情況，并通過不斷的深入研究，所以我們已經(jīng)積累到了較多的適合我國本土使用的生產(chǎn)技術(shù)。

從現(xiàn)有的技術(shù)水平和方法來看，我國使用的還主要是本體法、氣相法兩種工藝，有的企業(yè)在經(jīng)濟(jì)實(shí)力較好的情況下，為了進(jìn)一步提高聚丙烯的生產(chǎn)產(chǎn)量和反應(yīng)速率，就會(huì)將兩種工藝相結(jié)合使用，應(yīng)用本體法--氣相法相結(jié)合工藝。我國聚丙烯的生產(chǎn)工藝在不斷完善與提高，要實(shí)現(xiàn)充分利用生產(chǎn)材料，最大化節(jié)約生產(chǎn)成本的目的，就需要繼續(xù)提高與優(yōu)化聚丙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)，并做到本體法--氣相法結(jié)合工藝的推廣與普及，以便創(chuàng)造出更大的使用價(jià)值。

4 結(jié)語

現(xiàn)在國內(nèi)較大的聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備普遍使用國外研發(fā)的生產(chǎn)工藝以及聚丙烯催化劑。我們應(yīng)該專注于關(guān)鍵裝置的大規(guī)模研發(fā)，學(xué)習(xí)并吸收歐美國家的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)并應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)，專注于化工設(shè)備的生產(chǎn)水平，降低設(shè)備的能源消耗，生產(chǎn)出高質(zhì)量、高價(jià)值的聚丙烯產(chǎn)品，提高國內(nèi)生產(chǎn)聚丙烯的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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