张广春
中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司化工生产二部 广东 揭阳 522000
摘要：聚丙烯是我国服装、毛毯、医疗器械、汽车生产等领域中的重要原材料，对我国各领域的发展有着极其重要的作用。为优化气相法生产聚丙烯的效果，本研究以国内发展现状为实践基础，探究其气相法制备聚丙烯的具体技术与环保措施，以期为我国工业制造工艺的发展提供理论参考。
关键词：气相法；聚丙烯；生产工艺
引言：聚丙烯是热塑性合成树脂，具备良好的工业性能，能够满足许多领域的工业生产要求。社会的发展提升了工业生产的规模，工业规模的扩大对聚丙烯的制备规模也提出了更高的要求。利用气相法制备聚丙烯是我国生产聚丙烯的常用手段，研究这一手段的生产工艺技术有利于推动我国聚丙烯生产的发展。
一、气相法制备聚丙烯的国内发展现状
本研究所指的气相法为Unipol工艺，即GRACE 气相法。该方法采用2台气相流化床立式反应器，聚合反应热是靠液态丙烯汽化撤出，可生产均聚、无规、抗冲等多种牌号。目前我国已实现通过Unipol工艺制备聚丙烯的企业有：抚顺石化公司、神华煤制油化工包头煤化工分公司、大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司、四川石化公司?陕西延长中煤榆林能源化工公司以及中煤陕西榆林能源化工公司、大同煤矿、东莞巨正源、广东石化。如表1所示。
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二、气相法制备聚丙烯工艺技术分析
气相法制备聚丙烯主要采用气相流化床连续聚合反应技术和催化剂技术，前者的特点是稳定而灵活、设备操作简单、原料相对无毒、操作条件吻合、反应器制造简单和可国产化，后者的特点是采用高效采用高效的CONSISTA催化剂(C-501/601)、无需脱灰、脱无规物、工艺中不需要预聚合、催化剂活性最高可达41500kg/kg Cat等。
（一）技术特点
具体地说，气相法具备以下技术特点：
1.产品易于控制
利用气相法制备聚丙烯可在宽范围内调节产品品种，具备较大的产品类型选择空间；气相反应器能够实现较佳的丙烯分子量与共聚单体量把控效果，可利用这一把控手段生产这两项指标较高的产品，也可生产乙烯含量较高的无规共聚物。
2.易于切换牌号
相较于其他制备方法，气相法制备聚丙烯能够使牌号切换的过程更加简便，大幅缩减过渡的消耗时间和产品种类。因为流化床反应器带有强烈的返混，氢浓度的改变要比液相系统提高的快。
3.适宜抗冲聚丙烯的生产
浆液法生产聚丙烯利用溶液的溶解属性，将制备过程中产生的无规物溶解，提升器皿内的物料粘度，从而阻碍物料之间的搅拌与混合。在生产高抗冲共聚物的时候，溶剂会溶解橡胶，取得较好的制备效果。正因如此，气相法较为适合生产抗冲聚丙烯，其生产工艺与其生产需求较为契合。
4.无需丙烯闪蒸分离
反应器是气－固相出料；没有液相单体需要气化，反应器出口可直接得到干燥的产品；生产过程中不需要闪蒸分离或离心干燥，蒸汽消耗量少。
（二）工艺流程
气相法制备聚丙烯的工艺流程为：乙烯精制——氮气精制——氢气精制——T2系统——丙烯精制——再生氮气。具体内容如下。
（1）乙烯精制：乙烯来自乙烯装置，其作用为装置主要原料，用于无规、抗冲聚丙烯产品的生产。
（2）氮气精制：氮气来自气体合资公司空分装置，其作用为反应系统氮气分压的调整及总压的控制；物料的输送、氮封、反吹；开停工系统的置换。
（3）氢气精制：氢气来自POX装置；其作用为链终止剂，用于调节产品的熔融指数，用于丙烯精制中的脱炔反应和脱砷床的还原。氢气精致的反应原理如下所示：
CO+3H2——CH4+H2O
CO2+4H2——CH4+H2O
O2+2H2——2H2O
（4）T2系统：材料来自外购，装置正常生产时应储备三个月的用量，其作用是与主催化剂形成活性中心；消除反应系统中的杂质，主要是水、氧。
（5）丙烯精制：丙烯来自120万吨乙烯装置（54.73万吨丙烯/年）及110万气体分馏装置（26.53万吨丙烯/年），其中47.59万吨用于50万吨/年聚丙烯装置，15.05万吨用于丙烯腈装置，剩余18.62万吨。丙烯为装置主要原料和聚合单体。脱除反应的原理如下所示：
2AsH3+3CuO——Cu3As+As+3H2O
2AsH3+3CuO——3Cu+2As+3H2O
脱炔的反应原理如下所示：
C3H4+H2—C3H6
C3H5+H2—C3H6
（6）再生氮气：再生氮气需要利用再生氮气压缩机、再生氮气冷却器、再生氮气加热器、丙烯精制床、乙烯干燥床、氮气脱CO床、氢气干燥床、高压火炬等设备。
三、催化剂进料系统的控制与分析
催化剂进料系统的控制器共有6个，相互配合完成整个进料工作。这6个控制器所搭载的测量仪表制式相同，均为艾默生高准确率质量流量计。该仪表以科里奥利力为基本原理，以此直接测量进料系统中的物料质量与流量。流量计由两部分组成，分别是信号测量传感器以及信号转换器。在日常的生产过程中，在反应器中催化剂的使用量直接决定了反应过程的生产负荷大小。对于主催化剂，其流量控制需要几个步骤，首先通过质量流量计进行测量，将实际值与最初设定值进行比较，因此可以得到误差的大小并与P、I、D相互作用，经过电气控制使主催化剂继续进料，保证主催化剂量的准确。淤浆催化剂进入反应器控制系统中主要通过不同回路进行进料量的控制。首先利用流量控制器对其转速通过改变频率进行控制，紧接着利用另一台流量控制器同样通过改变频率进行二次控制。通过两次流量控制最终实现进料的控制。
四、结论
综上所述，气相法制备聚丙烯的生产工艺具备安全性高、操作简单、稳定灵活的特点，能够实现较好的生产效果，已在我国取得了较为可观的成绩。我国相关从业者需在未来贯彻生产过程中安全环保的原则，全面提升气相法制备工艺，推动我国聚丙烯制备技术的发展。