1. 聚(ju)丙烯工藝的技(ji)術(shu)發展


  聚丙烯(Polypropylene,PP)是以丙烯為(wei)(wei)單體經聚合反(fan)應(ying)而(er)生成(cheng)的聚合樹脂。已經成(cheng)為(wei)(wei)我國經濟建設(she)中不可缺少(shao)的材料(liao)。具體應(ying)用(yong)(yong)(yong)在包(bao)裝材料(liao)、服(fu)裝用(yong)(yong)(yong)料(liao)、產業用(yong)(yong)(yong)料(liao)、過濾用(yong)(yong)(yong)料(liao)、衛生用(yong)(yong)(yong)料(liao)和煙用(yong)(yong)(yong)絲束等。


  四十多年(nian)來,聚(ju)丙烯(xi)的(de)(de)催化劑不斷開發,不斷改性,尤其(qi)是(shi)近二(er)十年(nian)來,其(qi)技術(shu)一(yi)次(ci)又一(yi)次(ci)飛躍式的(de)(de)進步,極大地(di)簡化了聚(ju)丙烯(xi)的(de)(de)工藝流程,使(shi)裝置(zhi)的(de)(de)投(tou)資和(he)生產成(cheng)本降到(dao)很低的(de)(de)水平。


  聚丙烯常用工(gong)藝(yi)(yi)方法(fa)包括淤漿法(fa)工(gong)藝(yi)(yi)和本體法(fa)工(gong)藝(yi)(yi)。


  ①. 淤(yu)(yu)漿(jiang)法工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(Slurry Process)又稱漿(jiang)液法或溶(rong)劑(ji)法工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi),是世(shi)界上最(zui)早用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)聚(ju)丙烯的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)技術。從(cong)1957年(nian)第一套工(gong)(gong)(gong)(gong)業化(hua)裝置(zhi)到現在一直是最(zui)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)丙烯生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。典型工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)主要(yao)包括(kuo)意(yi)大利 Montedison 工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)、美國Hercules 工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)、日本(ben)三(san)井東壓(ya)化(hua)學工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)、美國Amoco 工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)、日本(ben)三(san)井油化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)以及(ji)索(suo)維爾工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)等。這些工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)都(dou)基于(yu)當時的(de)(de)(de)(de)(de)第一代催化(hua)劑(ji),采用(yong)(yong)立式攪拌釜反應器,需(xu)要(yao)脫灰和脫無(wu)規物,因采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji)不同,工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)流程和操作條件有所不同。近年(nian)來,傳統的(de)(de)(de)(de)(de)淤(yu)(yu)漿(jiang)法工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)在生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)比例明顯減少,保留的(de)(de)(de)(de)(de)淤(yu)(yu)漿(jiang)產(chan)(chan)品主要(yao)用(yong)(yong)于(yu)一些高(gao)價值領域(yu),如特(te)種(zhong)BOPP薄膜(mo)、高(gao)相(xiang)對分子質(zhi)量吹(chui)塑膜(mo)以及(ji)高(gao)強度(du)管材(cai)等。近年(nian)來,人們對該方法進(jin)行了改進(jin),改進(jin)后的(de)(de)(de)(de)(de)淤(yu)(yu)漿(jiang)法生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)使用(yong)(yong)高(gao)活(huo)性的(de)(de)(de)(de)(de)第二代催化(hua)劑(ji),可刪(shan)除催化(hua)劑(ji)脫灰步驟,能(neng)減少無(wu)規聚(ju)合物的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng),可用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)均聚(ju)物、無(wu)規共聚(ju)物和抗沖共聚(ju)物產(chan)(chan)品等。目前世(shi)界淤(yu)(yu)漿(jiang)法PP的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)約占全(quan)球PP總生(sheng)產(chan)(chan)能(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)13%。


  ②. 本(ben)體法(fa)工藝的(de)研究(jiu)開發始(shi)于20世紀60年代,1964年美國Dart公(gong)司采用(yong)(yong)釜式反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)建成了世界(jie)上第一套工業(ye)(ye)化本(ben)體法(fa)聚(ju)(ju)丙(bing)烯生產(chan)(chan)(chan)裝置。1970年以后,日本(ben)住友、Phillips、美國EI Psao等公(gong)司都實(shi)現了液(ye)相(xiang)(xiang)本(ben)體聚(ju)(ju)丙(bing)烯工藝的(de)工業(ye)(ye)化生產(chan)(chan)(chan)。與(yu)采用(yong)(yong)溶劑的(de)漿液(ye)法(fa)相(xiang)(xiang)比(bi),采用(yong)(yong)液(ye)相(xiang)(xiang)丙(bing)烯本(ben)體法(fa)進(jin)行聚(ju)(ju)合(he)具有不(bu)使(shi)用(yong)(yong)惰性(xing)溶劑,反應(ying)(ying)(ying)(ying)系(xi)統(tong)內(nei)單(dan)(dan)體濃度高(gao),聚(ju)(ju)合(he)速率(lv)快,催化劑活(huo)性(xing)高(gao),聚(ju)(ju)合(he)反應(ying)(ying)(ying)(ying)轉化率(lv)高(gao),反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)時空生產(chan)(chan)(chan)能力更大,能耗低,工藝流程簡單(dan)(dan),設備少,生產(chan)(chan)(chan)成本(ben)低,“三(san)廢”量(liang)少;容易除去(qu)聚(ju)(ju)合(he)熱,并使(shi)撤熱控制簡單(dan)(dan)化,可以提(ti)高(gao)單(dan)(dan)位反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)聚(ju)(ju)合(he)量(liang);能除去(qu)對(dui)產(chan)(chan)(chan)品(pin)性(xing)質有不(bu)良影響的(de)低分子量(liang)無規聚(ju)(ju)合(he)物和催化劑殘渣,可以得到高(gao)質量(liang)的(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)等優(you)點。不(bu)足之處是反應(ying)(ying)(ying)(ying)氣體需要氣化,冷凝后才能循(xun)環(huan)回反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)。反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)內(nei)的(de)高(gao)壓(ya)液(ye)態烴類物料容量(liang)大,有潛在的(de)危險性(xing)。此外,反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)乙(yi)烯的(de)濃度不(bu)能太高(gao),否(fou)則在反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)中(zhong)形成一個單(dan)(dan)獨的(de)氣相(xiang)(xiang),使(shi)得反應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)難(nan)以操作,因而所得共聚(ju)(ju)產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)的(de)乙(yi)烯含量(liang)不(bu)會太高(gao)。


  本體(ti)法(fa)不同工藝路線的(de)區別主要是反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)不同。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)可分為釜式反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)和環管(guan)(guan)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)兩大(da)類。釜式反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)是利(li)用液體(ti)蒸發的(de)潛熱來除(chu)去(qu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)熱,蒸發的(de)大(da)部分氣體(ti)經循環冷凝后(hou)返回(hui)到反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi),未冷凝的(de)氣體(ti)經壓縮機升壓后(hou)循環回(hui)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)。而(er)環管(guan)(guan)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)則(ze)是利(li)用軸流泵使漿(jiang)液高(gao)速循環,通過夾套(tao)冷卻撤熱,由(you)于傳熱面積(ji)大(da),撤熱效果好,因此其單位(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)體(ti)積(ji)產(chan)率高(gao),能耗低。


  本(ben)體(ti)法生產工藝按聚(ju)(ju)合工藝流程,可(ke)以分為間歇式聚(ju)(ju)合工藝和連續(xu)式聚(ju)(ju)合工藝兩種(zhong)。


  a. 間(jian)歇式本體法工藝


    間歇本體法聚丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)聚合技術(shu)是(shi)我(wo)國(guo)自(zi)(zi)行研制開發(fa)成功的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)技術(shu)。它具(ju)有(you)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝技術(shu)可靠,對原(yuan)料(liao)丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)質(zhi)量要求(qiu)不是(shi)很高,所需催化(hua)劑國(guo)內有(you)保證,流程簡(jian)單(dan),投資(zi)省、收效快,操作簡(jian)單(dan),產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)牌號轉換靈活(huo)、“三廢少(shao)”,適合中(zhong)國(guo)國(guo)情等優點,不足之(zhi)處是(shi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)規模(mo)小,難以產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)規模(mo)效益;裝置手工(gong)(gong)操作較(jiao)多,間歇生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan),自(zi)(zi)動化(hua)控制水平低,產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量不穩定(ding);原(yuan)料(liao)的消耗定(ding)額較(jiao)高;產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)的品(pin)種牌號少(shao),檔次不高,用途較(jiao)窄。目(mu)前,我(wo)國(guo)采用該法生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)的聚丙(bing)烯(xi)(xi)(xi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)能力約占全國(guo)總生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)能力的24%。


  b. 連續(xu)式本體法工藝(yi)


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



2. Dow化(hua)學(xue)公(gong)司Unipol 工(gong)藝


   該(gai)工(gong)藝屬于(yu)Dow化(hua)學公司所有(you),Unipol聚(ju)(ju)(ju)丙烯工(gong)藝和(he)(he)其(qi)聚(ju)(ju)(ju)乙烯工(gong)藝類似(si)。工(gong)藝過程主要包括原料精制、催化(hua)劑進料、聚(ju)(ju)(ju)合反應、聚(ju)(ju)(ju)合物脫氣(qi)和(he)(he)尾氣(qi)回(hui)收、造粒、摻混和(he)(he)包裝碼垛等工(gong)段。


   Unipol聚丙烯工藝流程,如(ru)圖5-107所示。


107.jpg


3. BASF公司的Novolen 工藝


   該工藝(yi)是由(you) BASF公(gong)司(si)開發成(cheng)(cheng)功(gong)的(de)(de)。1999年,該工藝(yi)擁有者 Targor 公(gong)司(si)和(he)ABB Lum-mus公(gong)司(si)達成(cheng)(cheng)協(xie)議。由(you)ABB Lummus 公(gong)司(si)負責在全球范圍內推廣Novolen工藝(yi)。2000年9月,被ABB公(gong)司(si)和(he)Equistar公(gong)司(si)所組成(cheng)(cheng)的(de)(de)合(he)資公(gong)司(si) Novolen Technology Holding(簡稱NTH)收購。2008年,由(you)CB&-I整體收購了 Lummus,Novolen 工藝(yi)由(you)新成(cheng)(cheng)立的(de)(de)CB&-ILummus負責全球轉讓。


   Novolen 包括(kuo)原(yuan)料精制(zhi)、催化(hua)劑(ji)配制(zhi)、聚合反應(ying)、聚合物粉料的凈化(hua)、擠壓造粒等工(gong)序,如圖(tu)5-108和圖(tu)5-109所示。



4. 某國外工程聚丙烯裝置(zhi)布置(zhi)實例(圖(tu)5-110)




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