国外主流聚丙烯装置工艺技术比较和选择

2012-03-07 14:40:53 来源: 编辑:中国煤化工网人评论

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        自1957年聚丙烯浆液法工业化生产以来,40年来聚丙烯生产工艺不断发展。六十年代出现了本体聚合工艺,解决了不用溶剂问题;七十年代又开发成功高效催化剂,实现了无脱灰的工艺流程;1980年高效催化剂在本体聚合工艺上应用,因产品等规度高,可省去脱无规物工序,装置投资及生产成本大大降低。八十年代以来,由于催化剂体系的进一步发展,聚丙烯的工艺流程不断完善,各种公用工程的消耗量进一步下降,在聚丙烯产品质量提高的同时降低了生产成本,节省了建设投资。
        进入九十年代,世界各地,特别是亚太地区已经建成或正在建设一大批新的聚丙烯装置。大量新增的聚丙烯能力正在改变西方国家传统聚丙烯出口国的地位。为保住利润,保持在竞争中的优势,世界主要聚丙烯生产公司加大了技术开发力度,采用先进技术,千方百计降低成本,以保证其产品的竞争力。以茂金属催化剂、双峰聚丙烯和球形粒子为代表的第二代聚丙烯技术,以及以气相流化床、超冷凝态操作技术、超临界浆液法技术和高温性能的聚丙烯催化剂技术为代表的第三代聚烯烃技术,将是本世纪聚丙烯工业的发展方向。
        目前,根据反应介质及反应器构型的不同,聚丙烯生产工艺主要有三大类:
        1)浆液法工艺:
        该类工艺是将丙烯溶于惰性烃类稀释剂(如丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷)中进行聚合。按反应器形式划分有如下专利技术:
        连续式搅拌床反应器:Hoechst、Mitsui等工艺;
        间歇式搅拌床反应器:三菱工艺;
        环管反应器:Solvay工艺;
        沸腾丁烷反应器:壳牌工艺。
        由于催化剂体系的发展和其活性的大幅度提高,九十年代以后的新建大型聚丙烯装置已基本不使用浆液法。但目前世界上许多浆液法工艺的聚丙烯装置仍在操作,用来生产合金型的高质量特种树脂。
        2)本体法工艺:
        该类工艺是使液态丙烯发生聚合反应,生成聚丙烯。按反应器形式划分有如下专利技术:
        液相釜式反应器:Exxon、Mitsui、Shell、住友、Rexene等工艺;
        液相环管反应器:Spheripol、Hoechst、Solvay、Phillips、Borealis等工艺;
        液相本体法聚丙烯工艺最早由Phillips石油公司发明,并于1964年由美国Dart公司首先采用第一代TiCl3催化剂及釜式反应器实现工业化。七十年代以后,许多大的化工公司,如日本三井油化,美国Elpaso公司等都实现了液相本体聚丙烯工业化。
        最早的液相法工艺,由于催化剂活性低,需脱灰及脱无规物工序,与传统淤浆法工艺类似。1975年,三井油化与Himont公司(Basell公司的前身)联合开发成功HY-HS催化剂,实现了不脱灰工艺,并提高了聚合物的立构规整度。
        液相本体法工艺是在反应体系中不加任何其他溶剂,将催化剂直接分散在液相丙烯中,进行丙烯液相本体聚合反应。以催化剂颗粒为中心的聚丙烯粉末在液相丙烯中不断生长,悬浮在液相丙烯中,随催化剂停留时间增长,聚丙烯颗粒在液相丙烯中的浓度增高。作为连续生产工艺,催化剂连续计量加入反应器。聚丙烯颗粒随液相丙烯(浆液)从反应器中不断流出,经闪蒸回收未聚合的丙烯单体,即得到粉末聚丙烯产品。液相本体法的代表工艺有Spheripol工艺、Hypol工艺、北星双峰聚丙烯工艺和菲利普工艺。
        a. Spheripol工艺
        拥有Spheripol工艺的Basell公司是壳牌公司(Shell)的全资子公司Montell与巴斯夫公司(BASF)的全资子公司Targor以及Elenac(BASF与Shell的各占50%股份的合资公司)在聚烯烃业务领域联合组建的公司,成立于1999年。
Spheripol工艺采用两种类型聚合反应器,在第一阶段采用环管反应器进行聚合反应,而第二反应器采用气相反应器。该两步法技术是液相和气相聚合反应的结合,提供了一个具有很宽产品范围的灵活性,其均聚产品的熔体流动指数范围为0.1-200。

 

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