武洪瑞1 崔丽霞2
山东省莘县华祥盐化有限公司 山东聊城 252429
摘要 聚丙烯（PP）是一种性能优良的热塑性合成树脂，是应用范围比较广的合成树脂之一。聚丙烯具有密度低、无毒、易加工、冲击强度高、耐弯曲、电绝缘等优点，广泛应用于电子产品、汽车、建材、医疗、包装等领域。根据聚合类型，聚丙烯生产工艺可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法，本文主要分析和探讨聚丙烯生产技术的进展。
关键词 聚丙烯；生产工艺；技术进步
引言
聚丙烯的化学性质比较稳定，而聚丙烯的物理性质是无臭、有毒、无味的乳白色结晶聚合物，密度相对较小，隔热性好，韧性好。即使在相对强烈的影响下，也没有任何变化。聚丙烯在强酸性环境中不会改变性能，也不溶于有机溶剂，这些聚丙烯的优势在于被广泛用于建筑材料、包装、医疗和汽车行业。
一、聚丙烯生产工艺介绍
（1）溶液法生产工艺
伊士曼有一个以溶液方式生产聚丙烯的生产工艺，这也是用于聚丙烯初始生产的工艺。该工艺使用改进的催化剂体系——将锂化合物添加到高温溶液聚合反应中。该过程催化剂组分、单体和溶剂连续加入聚合反应器中，在减压下从尚未参与反应的溶剂中选择和分离物质，然后加入一些额外的溶剂制成溶液，粘度降低。最后，通过过滤器过滤以除去未反应的催化剂。在溶剂浓度方面，主要由固体聚合物制成，使用各种类型的蒸发器和一套能够去除挥发物的设备。最大程度地纯化固体聚合物的一种方法是添加用于萃取的庚烷烃，以便最终可以形成聚丙烯。溶液法生产的聚丙烯不再使用乙醇，不再采用多次蒸馏工艺，具有一定的优势。溶液法生产聚丙烯主要用于生产一些浆料法产品无法比拟的低模量、高韧性的特殊产品。
（2）浆料生产工艺
随着工艺的继续进行，传统的浆液工艺的使用比例越来越小。对传统方法进行了改进。改进后的工艺采用了活性更高的二代催化剂，可以省去催化脱矿过程，同时也降低了无规聚合物的产率，因此在生产中常用均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物产品。
（3）气相生产工艺
近年来，气相生产工艺越来越多地用于生产聚丙烯。目前采用气相法生产聚丙烯的企业主要有BP的Innovene工艺和Chisso工艺。
第一，BP的Innovene流程
该工艺采用CD催化剂（由主催化剂TiC14和负载在MgCl2上的内部改性剂钛酸二正丁酯DNBP、助催化剂三乙基铝和硅烷外部改性剂组成）实现高活性、高取向能力，可控属性。Innovene技术主要是采用接近活塞流的卧式搅拌床反应器，该反应器生产的共聚物产品具有很好的刚性和抗冲击性。独特的反应器设计缩短了工艺产品的转化时间，更容易实现产品到产品的转化，转化产品更少。当原料从第一个反应器转移到下一个反应器时，该过程中使用的Gas Lock系统可以防止两个反应器之间发生错流。如果产品生产过程中出现紧急情况，可立即停止催化剂添加，迅速降低反应压力，使反应在几分钟内停止。
第二，智索公司的Chisso工艺
Chisso工艺基于Innovene技术，相似之处在于反应条件相似，反应器设计基本相同，但两种工艺也有以下区别：Chisso工艺有两个反应器垂直排列在顶部。另一方面，反应器的出料通过重力直接送入气闸装置，然后在丙烯压力下送入第二反应器。它不同于Innovene工艺中两个反应器的平行和水平布置。第一反应器的出料高处进入沉降槽，聚合物粉末通过重力分离进入气闸装置，利用丙烯压力送入第二反应器。Chisso工艺所用的THC-C催化剂具有高活性和选择性的特点，需要对催化剂进行预处理和浆料制备，避免产品细粉增加、流动性降低、共聚困难，加入少量丙烯进行预聚合。Innovene 工艺中使用的CD催化剂具有非常好的形态控制、高活性和选择性，并且不需要预处理。Chisso 工艺比Innovene 工艺设计更简单，能耗更低。
第三，Horizone工艺
Horizone工艺是一种气相工艺，是对Innovene工艺的改进，与Innovene工艺的区别在于两个反应器通过气闸装置上下垂直排列。该催化剂需要预聚合，以正己烷为溶剂，工艺复杂，能耗高，特别适用于NEWCON产品的生产。橡胶含量在30%-60%，主要用于汽车保险杠，可生产乙丙橡胶含量高的Newcon产品。国内只有武汉石化公司生产一般抗冲击产品。
第四，Novolen 工艺
Novolen工艺为气相工艺，反应器为立式，使用螺旋带式搅拌器。两种反应器的设计完全相同，投资小，占地面积小。该工艺的另一个特点是不在脱气室中失活，而是使用脱矿的失活残留催化剂添加到挤出机中，该催化剂通过真空脱气系统除去。
（4）本体法
本体聚丙烯工艺是将催化剂直接分散在液态丙烯中，不向反应体系中加入其他溶剂，进行丙烯液相本体聚合，乙烯和丙烯在流化床反应器中进行气相共聚。从技术上讲，均聚反应器主要有环流反应器和罐式搅拌反应器两种，共聚反应是在搅拌流化床中进行的。大宗聚丙烯生产工艺主要有巴塞尔的Spheripol工艺和三井石化的MPC工艺。
第一，巴塞尔的Spheripol 工艺
Spheripol 工艺是一种聚丙烯聚合工艺，结合了本体相和气相。该反应器体积小，材料要求低，设计制造简单。该反应需要催化剂预处理，过程长，启停操作复杂。仅适用于均聚物和无规共聚物的生产。抗冲共聚物的低乙烯含量和品牌转换产生的大转变。
第二，三井石化Hypol工艺
三井石化公司的Hypol工艺使用其获得专利的HY-HS-II钛催化剂作为主要催化剂，助催化剂（三乙基铝和硅烷）已市售，该过程不会灰化或随机化。材料可生产各种等级的聚丙烯，生产过程主要包括单体纯化、催化剂进料系统、反应器系统、单体闪蒸、循环、聚合物脱气和后处理。 Hypol 工艺使用四个串联的反应器来生产均聚和共聚产物。前两个反应器为液体搅拌罐，后两个反应器为气相流化床，还有一个预聚合反应器。一层聚丙烯被预聚合以防止催化剂表面上单个催化剂颗粒的过度活性。
二、聚丙烯工艺技术的发展
在当今的聚丙烯生产中，本体法和气相法相结合，呈现出二分法的趋势。在分析了现有的各种聚丙烯工艺后，得出以下的结论：最好的聚丙烯均聚物生产技术是环流反应器，流化床反应器对聚丙烯共聚技术具有更大的灵活性。因此，生产均聚物和无规共聚物的最佳解决方案是本体模式环流反应器，生产高抗冲共聚物的最佳解决方案是混合型。近年来，聚丙烯工艺和新设备迅速向产品规模化、高性能化方向发展，以降低投资和运行成本，提高设备经济性和竞争力。随着催化剂技术和装备制造能力的提升，单线年产30万吨已成为全球范围内的起点。随着我国聚丙烯消费需求的快速增长，国内聚丙烯生产无法满足这一需求，部分零部件仍需进口。正因为如此，我国聚丙烯工业化生产设备规模小、生产成本高、工艺技术单一、产品品牌降低、高端产品比例低等问题尤为突出。我国聚丙烯技术的发展需要进行以下的改进：第一，不同的工艺聚丙烯生产技术有自己的特点和优势，国内在建设聚丙烯项目时，需要与专利商进行深入的沟通后在确定使用的技术，从而更适合自身的发展需求；第二，聚丙烯装置正在朝着规模化、大型化的方向来发展，需要对现有的小装置进行扩展，提升产量，这样能够让企业获得更大的经济效益；第三，充分引进气相法的聚丙烯工艺，丰富我国的聚丙烯品种；第四，我国的聚丙烯生产企业在引进、使用国外的新技术、新装置时，需要进行创新，使其更加适合我国的发展需求。
结语
目前，世界各地的聚丙烯制造商都致力于新工艺、新催化剂和新产品的研发。我国聚丙烯技术也在快速发展，但与国外相比还存在一定的差距，如体积小、强度低、产品质量低、市场竞争力差等。因此，我国聚丙烯工艺在旧生产工艺的基础上，推动聚丙烯工业新发展，不断开发新工艺，提高生产能力，开发新催化剂，提高催化活性，开发新的产品。
参考文献
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