淺述聚丙烯技術(shù)的發(fā)展

梁長海

中國石油天然氣公司大慶石化分公司化工三廠

0前言

聚乙烯是目前產(chǎn)量增長速率最快的樹脂之一，聚乙烯具有以下特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣、密度小、耐高溫等特點(diǎn)，最重要的是聚乙烯具有較好的電性能與化學(xué)穩(wěn)定性。聚丙烯是由丙烯單體進(jìn)行聚合作用而得來的，所以聚丙烯工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與丙烯技術(shù)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。隨著聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，聚丙烯生產(chǎn)的工藝技術(shù)也將得到十足的發(fā)展。

1聚丙烯工藝的簡介

在聚丙烯工業(yè)中，有兩種發(fā)展較好的工藝：1）本體工藝：通過在液體丙烯中進(jìn)行聚合反應(yīng)從而得到聚丙烯，按照反應(yīng)類型將本體工藝分為本體環(huán)管反應(yīng)器與攪拌釜反應(yīng)器，本體環(huán)管反應(yīng)器主要代表Spheripol工藝，而攪拌釜反應(yīng)器則代表Hypol工藝。

2聚丙烯工藝及其發(fā)展

2.1本體工藝

2.1.1Spheripol工藝

Spheripol工藝通過使用有兩大國際知名公司開發(fā)的高效催化劑，可以生產(chǎn)全系列如：聚丙烯均聚物、無規(guī)共聚物和三元共聚物等產(chǎn)品。而Spheripol工藝采用液相氣相組合的方式，使得Spheripol工藝反應(yīng)管具有：大傳熱系數(shù)、高傳熱效率、高轉(zhuǎn)化率等特點(diǎn)。

丙烯均聚的單程轉(zhuǎn)化率為55%～65%；流速快，可使聚合物漿液攪拌均勻、催化劑體系均勻、聚合質(zhì)量分布均一，而且不容易產(chǎn)生熱點(diǎn)和發(fā)生粘壁;環(huán)管反應(yīng)器的反應(yīng)條件容易控制；產(chǎn)品轉(zhuǎn)換快,反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時間一般為2h,產(chǎn)品牌號的轉(zhuǎn)換時間較短；結(jié)構(gòu)簡單、材質(zhì)要求低，可用低溫碳鋼。

2.1.2Hypol技術(shù)

Hypo1工藝采用高收率、高立體定向性的催化劑HY-HSII,不需要脫無規(guī)物,也不需要脫催化劑殘?jiān)?能生產(chǎn)MFR為0.3～80的產(chǎn)品；抗沖共聚物中乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到25%,橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)40%。Hypo1工藝能夠生產(chǎn)出用途廣泛的各類聚丙烯產(chǎn)品牌號,產(chǎn)品的灰分含量和氯含量低。均聚物產(chǎn)品具有較高的等規(guī)度和剛性,能夠生產(chǎn)光學(xué)性能出色的薄膜制品、具有較好可成型性和尺寸穩(wěn)定性的纖維產(chǎn)品,此外不經(jīng)熱降解可制得高熔體指數(shù)的產(chǎn)品。

3世界聚丙烯技術(shù)發(fā)展方向

在1990年時，聚丙烯工藝技術(shù)的主要發(fā)展方向是以增強(qiáng)裝置經(jīng)濟(jì)性為主。通過新型催化劑的研制以及增大反應(yīng)容器設(shè)備，在基本保持原有工藝的情況下，提高聚丙烯的單線生產(chǎn)能力，使得經(jīng)濟(jì)效益得以提高。并且開進(jìn)行了高附加值產(chǎn)品的開發(fā)，主要有以下幾種：高熔體流動性均聚物，高抗沖共聚物等。由于社會的發(fā)展與進(jìn)步，對于聚丙烯產(chǎn)品的需求量在逐漸增大，這使得聚丙烯技術(shù)依舊快速發(fā)展，通過對高效新型催化劑的使用，產(chǎn)品涉及的范圍以及市場占有率都將持續(xù)的擴(kuò)大。為進(jìn)軍通用產(chǎn)品市場，降低產(chǎn)品成本，要加強(qiáng)工藝技術(shù)的完善，研制新型的控制、預(yù)測模型使得相關(guān)企業(yè)之間具有更好的合作。

3.1研制新型催化劑

3.1.1傳統(tǒng)催化劑

傳統(tǒng)的催化劑主要有齊格勒-納塔催化劑以及鉻催化劑。前者在近期內(nèi)一段時間主要是以開拓產(chǎn)品市場并新增電子體系；它的性能主要有以下幾點(diǎn)：1）在反應(yīng)器具中可以不經(jīng)減粘裂化獲得具有較高熔體流動速率的產(chǎn)品：2）通過對催化劑的改進(jìn)，增強(qiáng)聚合物的結(jié)晶性與等規(guī)度以產(chǎn)出剛性較強(qiáng)的產(chǎn)品；3）可以有有效降低產(chǎn)品的熱封溫度；4）可以改進(jìn)產(chǎn)品的光學(xué)性能；5）采用兩段聚合雙峰樹脂生產(chǎn)技術(shù)使聚丙烯樹脂的分子量分布變寬,已達(dá)到使產(chǎn)品具有較好的剛性以及抗沖擊性。在不就的將來，由茂金屬和傳統(tǒng)齊格勒-納塔催化劑的所混合的催化劑體系也會有進(jìn)一步的發(fā)展。但是在現(xiàn)階段主要的發(fā)展方向是在單個反應(yīng)器中生產(chǎn)雙峰分布的聚丙烯樹脂，由于工藝控制更加方便，且分子量分布更加穩(wěn)定，從而使得產(chǎn)品的柔韌性更大。

3.1.2茂金屬催化劑

在1990年以后，茂金屬催化劑成為關(guān)注度最高的烯烴聚合催化劑。由于茂金屬催化劑在工業(yè)上的廣泛使用，使得生產(chǎn)的聚丙烯樹脂物理機(jī)械性能得到一定的改變。

3.1.3非茂單活性中心催化劑

在最近幾年才開始發(fā)展的非茂單活性中心催化劑由于其生產(chǎn)過程相對容易且具有較高的生產(chǎn)效率，這對降低催化劑的成本非常有幫助。根據(jù)目前的情況來看，非茂單活性中心催化劑由于其特點(diǎn)，有望成為本世紀(jì)關(guān)注度最高的烯烴聚合物催化劑，與其他傳統(tǒng)的催化劑共同促進(jìn)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。

3.2隨著聚丙烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速發(fā)展，在抗沖共聚物的推動下使得聚丙烯市場以及其應(yīng)用領(lǐng)域顯著增長。在最近幾年，由于聚丙烯共聚物以及聚丙烯共混物的快速房展，使得聚丙烯樹脂也在快速增長。這主要是因?yàn)榫郾┕簿畚镌谧⑺艹尚汀⒈∧ひ约按邓艹尚偷刃袠I(yè)進(jìn)行了新的市場開發(fā)。由于聚丙烯具有易于與其他材料共混或合金化的特性，使得聚丙烯的共混物、合金產(chǎn)品的需求量持續(xù)加大。這兩大類產(chǎn)品開拓了聚丙烯的使用范圍，使其在應(yīng)用領(lǐng)域中，因可以根據(jù)用戶的具體需求提供性價比較高的產(chǎn)品，所以具有較強(qiáng)的競爭力。在市場競爭更加激烈的今天，某些大公司逐步將目光從聚丙烯挪到聚丙烯共混物、合金產(chǎn)品的開發(fā)上。

4結(jié)語

通過上文的闡述，在進(jìn)入21世紀(jì)這個科技與經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時代，隨著市場對化工產(chǎn)品需求量的不斷增加，聚丙烯技術(shù)以及其相關(guān)的產(chǎn)業(yè)會有更大的發(fā)展，并且可能在將來繼續(xù)成為合成樹脂發(fā)展最注重的領(lǐng)域。新型催化的開發(fā)以及原有催化劑的升級將會是聚丙烯技術(shù)發(fā)展的重要手段。大型裝置的廣泛使用將會是聚丙烯技術(shù)發(fā)展的趨勢，與此同時與聚丙烯緊密相關(guān)的聚丙烯共聚物、配混物和合金產(chǎn)品等也會得到快速的發(fā)展。

[1]全國合成樹脂及塑料工業(yè)信息總站，《塑料工業(yè)》編輯部.《2002-2003年國外塑料工業(yè)進(jìn)展》塑料工業(yè)，第32卷第3期：5

[2]周韋慧.《中國聚烯烴工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展》中國塑料第16卷第10期：20-21

[3]洪定一.《聚丙烯—原理、工藝與技術(shù)》：343-344