内蒙古大唐多伦煤化工有限责任公司 内蒙古锡林郭勒盟多伦县 027300
摘要：聚丙烯(PP)作为通用塑料之一，具有质轻、透明度高、易加工等良好的物理化学性能。聚丙烯是日常生活中常见的材料，是一种经常会使用到的热塑性合成树脂，它的特点是具有很高的耐冲击性、耐化学药品腐性性强。在汽车行业、家用电器行业被广泛应用，已成为全球5种合成树脂中成长速度最快的化工产品之一。尤其是近年来，各种类型催化剂和不断创新的聚合工艺以及聚丙烯产品的持续推出都极大开拓了它的应用领域。
关键词：生产工艺；聚丙烯；生产技术
一、分子结构
PP作为高分子聚合物，13CNMＲ表征其具有螺旋结构，大分子链中主链上含有不对称叔碳原子，该原子上的甲基在空间有不同的取向，进而形成不同的空间异构体。等规PP(甲基均匀分布于主链一侧)是一种比较常见的结晶性热塑塑料，具有较高的结晶度和熔点，但是质硬、性脆，低温冲击性差，通常需要通过共聚或共混提高冲击性能。伴随着聚合技术的发展，其他形式的聚丙烯树脂也相继被人们所重视，在性能上与传统的等规PP有很大差异。
二、生产工艺技术概况及特点
1.Spheripol工艺特点
Spheripol生产工艺是目前使用十分灵活的聚丙烯生产制造技术。在Spheripol生产工艺中，特殊类型的无规则共聚物以及均聚物是由气相反应器互相联系的气相环流反应器生成的，而抗冲共聚物是由单独的或一对气相反应器串联而合成的。均聚反应利用环管反应器。它的降液浓度高，通常高于50%wt。并且反应器单程生产率高，可以达到50%-62%。使用气相法技术的流化床反应器进行多相共聚反应。它的催化剂粒径粗而圆，聚合物粒径大（约2mm），粒径分布窄并且颗粒是圆球形，反应过程中流动性好，填料密度高，通常大于450kg/m3。
2.Unipol工艺特点
Unipol法是上世纪八十年代初期联碳公司以及壳牌公司共同开发的一种特殊的气相流化床类型的聚丙烯工艺，这种方法是把流化床技术带入聚丙烯生产实际的一种技术。此类型工艺只有一个单独的流化床反应装置，但是就能够制造出均聚物以及无规共聚物相关联的产物，拥有较宽的调节操作条件，能够保持产出物性能稳定。这种工艺的显著优点是能够在极低的冷凝状态下运行，即上文提及到的气相超冷凝技术。因为超冷凝状态下的操作是特别有利于去除反应热的方法，它可以在不扩充反应器容积的条件下改进反应器的生产水平。例如，将反应器中的跟成分比例设定在40%左右，这种工艺使如今的制造能力再次增加2倍。
3.生产工艺简介
PP生产工艺主要有:溶液法、浆液法、本体法、气相法以及本体－气相法组合工艺。溶液法(Eastman公司的工艺技术)以及浆液法(美国Amoco工艺、意大利montedison工艺等)作为早期聚丙烯生产工艺技术，由于生产成本高、工艺流程繁杂等，目前PP生产商已不在选取这两种工艺技术。随着聚合工艺技术、催化剂的不断发展更新，大型设备制造能力的提高，本体法以及气相法操作简单，产品范围宽得到越来越多生产商的青睐，其中气相法PP生产工艺如:Novolen气相工艺、Innovene气相工艺、Unipol气相流化床工艺、Spherizone气相工艺、Hypol本体－气相工艺等，与其它生产工艺相比具有成本低、生产牌号多、安全性能好等特点。
众所周知，气相聚合法最早是由BASF公司进行工业化生产，根据反应器类型可以分为气相搅拌床工艺、流化床工艺，而气相搅拌床工艺又分为立式搅拌床和卧式搅拌床工艺两类。神华新疆公司采用Innovene气相聚丙烯工艺技术，流程短、能耗低、安全性好，可生产均聚物(HP)、无规共聚物(ＲCP)和抗冲共聚物(ICP)等多种高品质不同牌号的产品。其主要技术特点是两个直径10英尺的气相带搅拌的卧式反应器，结构设计独特，接近活塞流，产品切换比全混釜式或流化床式反应器快，过渡料少。这样可以提高产品的性能并且尽可能地减少了产品牌号的切换时间。另外一个特点是该技术通常选用高效载体CDi催化剂，活性以及选择性很高，能减少无规聚丙烯的生成，产品等规度高，粒度分布窄，灰分含量低。另外在整个工艺生产中该装置选用一流的DCS控制系统，从催化剂进料、聚合反应、到挤压造粒都处于精确的监控之下，从而确保产出理想化的高质量PP。S1003作为一种低熔指拉丝料，广泛应用于编织袋、篷布、渔网等日常生活用品以及粮食、水泥等工业用料的包装，全性能好等特点。众所周知，气相聚合法最早是由BASF公司进行工业化生产，根据反应器类型可以分为气相搅拌床工艺、流化床工艺，而气相搅拌床工艺又分为立式搅拌床和卧式搅拌床工艺两类。神华新疆公司采用Innovene气相聚丙烯工艺技术，流程短、能耗低、安全性好，可生产均聚物(HP)、无规共聚物(ＲCP)和抗冲共聚物(ICP)等多种高品质不同牌号的产品。其主要技术特点是两个直径10英尺的气相带搅拌的卧式反应器，结构设计独特，接近活塞流，产品切换比全混釜式或流化床式反应器快，过渡料少。这样可以提高产品的性能并且尽可能地减少了产品牌号的切换时间。另外一个特点是该技术通常选用高效载体CDi催化剂，活性以及选择性很高，能减少无规聚丙烯的生成，产品等规度高，粒度分布窄，灰分含量低。另外在整个工艺生产中该装置选用一流的DCS控制系统，从催化剂进料、聚合反应、到挤压造粒都处于精确的监控之下，从而确保产出理想化的高质量PP。
三、聚丙烯生产工艺的催化技术
1.茂金属催化剂
使用茂金属类型催化剂技术来进行生产的树脂陆续实现了商业化。这种茂金属催化剂具有单活性中心的特点，可以更准确地调节聚合物分子链内部的相对分子量和分子聚合状态分布、晶体类型和在聚合分子体中注入共聚分子的形式。茂金属以及单活性催化剂工艺改进了聚丙烯产品的性能，大大开拓了聚丙烯催化物科技的应用领域。如今埃克森美公司研发的Exxpol/Unipol、芭赛尔公司研发的的Metoeene以及Spherpol、伞菱公司研发的JPC、陶氏公司研发的Insite/Spheirpol、博雷利斯公司研发的Boereene、安脱菲纳公司研发的Atofina，以及三井化工研发的三井技术都能够使用茂金属以及单活性催化剂来制造高性能等规聚丙烯、冲击共聚、无规聚丙烯、间规聚丙烯以及弹性均聚聚丙烯。
2.Z-N催化剂
根据Chemsysems的报告，Z-N催化剂在聚丙烯领域的年消耗增长率为7%，至少在未来10年内将保持稳定增长。2016年，世界聚丙烯生产消耗了135千吨Z-N催化剂。位于世界前列的Basell公司生产的Z-Spiripol类型催化剂在全球聚丙烯生产中占据主导地位，陶氏SHAC和三井重工的催化剂也具有一定的竞争实力。预计未来几年聚丙烯催化剂的使用的集中区域会在亚洲以及中东地区。
结语
聚丙烯作为一种热塑性塑料，广泛应用于化工、家电、汽车、包装、建筑等诸多领域，我们应该专注于关键装置的大规模研发，学习并吸收欧美国家的先进生产技术并应用到实际生产，专注于化工设备的生产水平，降低设备的能源消耗，生产出高质量、高价值的聚丙烯产品，提高国内生产聚丙烯的核心竞争力。
参考文献
[1]曹泱.国内聚丙烯工艺技术现状及展望[J/OL].现代塑料加工应用, 2019(05):61-63[2019-10-21].