1. 聚丙烯工(gong)藝的技(ji)術(shu)發展
聚(ju)丙烯(xi)（Polypropylene，PP）是以(yi)丙烯(xi)為單體(ti)經聚(ju)合反應而(er)生成的(de)聚(ju)合樹脂。已經成為我(wo)國經濟建設(she)中不可缺少的(de)材料。具體(ti)應用(yong)(yong)在包裝材料、服裝用(yong)(yong)料、產業用(yong)(yong)料、過(guo)濾用(yong)(yong)料、衛(wei)生用(yong)(yong)料和(he)煙(yan)用(yong)(yong)絲束等(deng)。
四十(shi)多年(nian)來，聚丙(bing)烯的(de)催化劑不斷開(kai)發，不斷改性(xing)，尤其是(shi)近二十(shi)年(nian)來，其技術一次(ci)(ci)又一次(ci)(ci)飛躍式(shi)的(de)進步，極大地簡化了聚丙(bing)烯的(de)工(gong)藝(yi)流程，使(shi)裝置的(de)投資和生產成(cheng)本降到很(hen)低的(de)水平。
聚丙烯常用工藝方法包括淤漿法工藝和本體法工藝。
①. 淤(yu)漿法(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)（Slurry Process）又稱漿液法(fa)或溶劑法(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)，是世界(jie)上最(zui)早用于生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)聚丙(bing)烯(xi)(xi)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)技術。從1957年第一套工(gong)(gong)(gong)業化裝(zhuang)置到現在一直是最(zui)主要的(de)(de)聚丙(bing)烯(xi)(xi)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。典型工(gong)(gong)(gong)藝(yi)主要包括意(yi)大利 Montedison 工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、美(mei)國(guo)Hercules 工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、日(ri)本三井東壓化學工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、美(mei)國(guo)Amoco 工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、日(ri)本三井油化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)以及索維爾工(gong)(gong)(gong)藝(yi)等(deng)。這些工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)開發都基于當時的(de)(de)第一代(dai)催化劑，采用立(li)式攪拌釜反(fan)應(ying)器(qi)，需(xu)要脫(tuo)(tuo)灰和(he)(he)脫(tuo)(tuo)無規物，因采用的(de)(de)溶劑不同，工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程和(he)(he)操(cao)作(zuo)條件有所不同。近(jin)年來，傳統的(de)(de)淤(yu)漿法(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)(de)比例明(ming)顯(xian)減(jian)少(shao)，保(bao)留的(de)(de)淤(yu)漿產(chan)品主要用于一些高(gao)(gao)價值領域，如(ru)特種BOPP薄膜、高(gao)(gao)相對(dui)分子質量吹塑膜以及高(gao)(gao)強度管(guan)材等(deng)。近(jin)年來，人們對(dui)該(gai)方法(fa)進行了改(gai)進，改(gai)進后(hou)的(de)(de)淤(yu)漿法(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)使用高(gao)(gao)活性的(de)(de)第二代(dai)催化劑，可(ke)刪(shan)除(chu)催化劑脫(tuo)(tuo)灰步驟，能(neng)減(jian)少(shao)無規聚合(he)物的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)，可(ke)用于生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)均聚物、無規共聚物和(he)(he)抗沖共聚物產(chan)品等(deng)。目前世界(jie)淤(yu)漿法(fa)PP的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力約(yue)占全球PP總生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力的(de)(de)13％。
②. 本(ben)體(ti)(ti)法工(gong)藝的(de)(de)研究開發始于20世(shi)(shi)紀60年代(dai)，1964年美國(guo)Dart公司采用釜式反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)建(jian)成了世(shi)(shi)界上第(di)一(yi)套工(gong)業化本(ben)體(ti)(ti)法聚(ju)(ju)(ju)(ju)丙烯生(sheng)產(chan)(chan)(chan)裝(zhuang)置。1970年以(yi)后，日本(ben)住(zhu)友、Phillips、美國(guo)EI Psao等公司都實(shi)現了液(ye)(ye)相(xiang)本(ben)體(ti)(ti)聚(ju)(ju)(ju)(ju)丙烯工(gong)藝的(de)(de)工(gong)業化生(sheng)產(chan)(chan)(chan)。與采用溶(rong)(rong)劑的(de)(de)漿液(ye)(ye)法相(xiang)比，采用液(ye)(ye)相(xiang)丙烯本(ben)體(ti)(ti)法進行聚(ju)(ju)(ju)(ju)合具(ju)有不(bu)(bu)使(shi)用惰性(xing)(xing)溶(rong)(rong)劑，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)系統(tong)內(nei)(nei)單體(ti)(ti)濃度高(gao)，聚(ju)(ju)(ju)(ju)合速率(lv)快，催(cui)化劑活性(xing)(xing)高(gao)，聚(ju)(ju)(ju)(ju)合反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)轉(zhuan)化率(lv)高(gao)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)時(shi)空生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能(neng)力更大，能(neng)耗低，工(gong)藝流程簡單，設備(bei)少(shao)，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)成本(ben)低，“三廢(fei)”量(liang)少(shao)；容易除去聚(ju)(ju)(ju)(ju)合熱，并使(shi)撤熱控制簡單化，可以(yi)提高(gao)單位反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)(ju)合量(liang)；能(neng)除去對產(chan)(chan)(chan)品(pin)性(xing)(xing)質有不(bu)(bu)良影響的(de)(de)低分(fen)子量(liang)無規聚(ju)(ju)(ju)(ju)合物和催(cui)化劑殘渣，可以(yi)得到高(gao)質量(liang)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)等優點。不(bu)(bu)足之處(chu)是反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)氣體(ti)(ti)需要氣化，冷凝后才能(neng)循環(huan)回(hui)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)內(nei)(nei)的(de)(de)高(gao)壓液(ye)(ye)態烴(jing)類物料(liao)容量(liang)大，有潛在(zai)的(de)(de)危險性(xing)(xing)。此(ci)外，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)中乙(yi)烯的(de)(de)濃度不(bu)(bu)能(neng)太高(gao)，否則在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)中形成一(yi)個單獨的(de)(de)氣相(xiang)，使(shi)得反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)難以(yi)操(cao)作(zuo)，因而所得共聚(ju)(ju)(ju)(ju)產(chan)(chan)(chan)品(pin)中的(de)(de)乙(yi)烯含量(liang)不(bu)(bu)會太高(gao)。
本體(ti)法不同(tong)工藝(yi)路(lu)線的(de)區別主要(yao)是反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)不同(tong)。反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)可分為釜式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)和環(huan)管(guan)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)兩大類。釜式反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)是利(li)用(yong)液體(ti)蒸發(fa)的(de)潛熱(re)來除去反(fan)應(ying)熱(re)，蒸發(fa)的(de)大部分氣(qi)體(ti)經循(xun)環(huan)冷凝后返(fan)回到反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)，未冷凝的(de)氣(qi)體(ti)經壓(ya)縮機升壓(ya)后循(xun)環(huan)回反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)。而環(huan)管(guan)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)則是利(li)用(yong)軸流泵使(shi)漿液高速(su)循(xun)環(huan)，通(tong)過夾套(tao)冷卻撤熱(re)，由(you)于(yu)傳熱(re)面積大，撤熱(re)效果(guo)好，因此其單位反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)體(ti)積產率高，能耗低(di)。
本(ben)體法生產工藝(yi)(yi)按聚合(he)(he)工藝(yi)(yi)流程，可以分(fen)為間(jian)歇式(shi)聚合(he)(he)工藝(yi)(yi)和連續式(shi)聚合(he)(he)工藝(yi)(yi)兩種。
a. 間歇式(shi)本體法(fa)工藝
間歇(xie)本體法(fa)聚丙(bing)烯(xi)聚合技(ji)術(shu)是我(wo)國自(zi)行研制(zhi)開(kai)發成功的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)技(ji)術(shu)。它具(ju)有生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工(gong)藝技(ji)術(shu)可(ke)靠，對(dui)原料(liao)丙(bing)烯(xi)質量要求不(bu)是很高(gao)，所需催化(hua)劑國內有保證，流程簡單，投資省、收效快，操作簡單，產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)牌號轉換靈活、“三(san)廢少”，適合中國國情等優點，不(bu)足(zu)之處是生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)規(gui)模(mo)小，難以(yi)產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)規(gui)模(mo)效益；裝置手工(gong)操作較多(duo)，間歇(xie)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)，自(zi)動化(hua)控制(zhi)水平低，產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)質量不(bu)穩(wen)定(ding)；原料(liao)的(de)消耗定(ding)額較高(gao)；產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)品(pin)(pin)種牌號少，檔次不(bu)高(gao)，用途較窄。目前，我(wo)國采用該(gai)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)聚丙(bing)烯(xi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)力約占全國總生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)力的(de)24％。
b. 連續式本體(ti)法工藝
該工(gong)藝(yi)主(zhu)要(yao)包括美國(guo)Rexall工(gong)藝(yi)、美國(guo)Phillips工(gong)藝(yi)以(yi)及日本(ben)Sumitimo 工(gong)藝(yi)。
2. Dow化學公司Unipol 工藝
該工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)屬于Dow化學公司所有，Unipol聚丙烯工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)和(he)其聚乙烯工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)類似。工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程主要包(bao)括原(yuan)料精制、催化劑進料、聚合反(fan)應、聚合物脫氣(qi)和(he)尾氣(qi)回收、造粒、摻混和(he)包(bao)裝(zhuang)碼垛等工(gong)(gong)(gong)段。
Unipol聚丙烯工藝流程，如圖(tu)5-107所示。
3. BASF公司的(de)Novolen 工(gong)藝
該(gai)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)是由 BASF公(gong)(gong)司(si)(si)開發成(cheng)(cheng)功(gong)的。1999年(nian)，該(gai)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)擁有者 Targor 公(gong)(gong)司(si)(si)和ABB Lum-mus公(gong)(gong)司(si)(si)達成(cheng)(cheng)協議(yi)。由ABB Lummus 公(gong)(gong)司(si)(si)負(fu)責(ze)在全(quan)球范圍內推廣(guang)Novolen工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。2000年(nian)9月(yue)，被ABB公(gong)(gong)司(si)(si)和Equistar公(gong)(gong)司(si)(si)所組成(cheng)(cheng)的合資公(gong)(gong)司(si)(si) Novolen Technology Holding（簡稱(cheng)NTH）收(shou)購。2008年(nian)，由CB＆-I整體收(shou)購了 Lummus，Novolen 工(gong)藝(yi)(yi)(yi)由新(xin)成(cheng)(cheng)立的CB＆-ILummus負(fu)責(ze)全(quan)球轉讓。
Novolen 包(bao)括原料(liao)精制、催(cui)化劑配制、聚(ju)合(he)反應、聚(ju)合(he)物粉料(liao)的凈(jing)化、擠壓造粒等工序，如(ru)圖5-108和圖5-109所示。
4. 某國外工程聚丙烯裝(zhuang)置布(bu)置實例（圖5-110）
