摘要：气相法聚丙烯生产工艺具有操作简易、安全性较高、单线生产能力大、工艺流程简单以及生产灵活性好等特点，此外，该工艺的设备投资较省，因此该工艺备受青睐。由此可见，气相法工艺在今后的一段时间内，将会得到快速的发展，还可能在世界聚丙烯新增产能工作当中占有重要的位置。本文对气相法聚丙烯生产工艺技术进展研究进行了探讨。
关键词：气相法；聚丙烯生产；工艺技术；进展研究
1 引言
气相法聚丙烯生产工艺具有操作简单、流程简单、灵活性好及单线生产能力大等特点，受到企业越来越多的关注。未来，在世界聚丙烯生产中，气相法工艺所占比重也会也来越大，同时研究重点应该放在进一步改进工业化技术、催化剂及预测模型的研发等，并且还应该不断降低生产成本。
2 聚丙烯简述
聚丙烯（Polypropylene ），英文简称为PP，属于一种半结晶热塑性塑料，由于其耐冲击性较强，机械性质比较强韧，在医疗、工业等领域广泛应用。近些年来，由于聚丙烯高效催化剂技术的快速发展，气相法聚丙烯生产工艺已经引起人们的重视，在生产聚丙烯的过程中，通过应用气相法，能够保证聚丙烯的生产质量，减轻生产人员的工作压力，提高生产效率。在生产聚丙烯的过程中，尽量避免掺入强氧化剂，常见的有氯、高锰酸钾等，聚丙烯的内部结构比较复杂，其产品弹性较大，具有较好的耐磨性。另外，聚丙烯产品的湿强与干强接近，是制作渔网的最佳材料。
3 气相法聚丙烯生产工艺技术进展研究
3.1 Unipol工艺
Unipol 采用气相流化床反应系统，配合先进的催化剂系统，只用两台串联的反应器系统就能够灵活的生产全范围的聚丙烯产品。该工艺具有如下主要特征。
（1 ）由于采用了先进的气相流化床技术和先进SHAC 催化剂系统，形成一个比较稳定而灵活的系统，可以在较大的操作范围内调节操作条件而使产品的性能保持均匀；（2 ）配合超冷凝态气相流化床工艺（SCM ），能使反应器在体积不增加的条件下提高很大的生产能力；（3 ）当聚合反应不正常时，可以用杀死系统向反应器中注入很少量的CO 阻聚剂以部分的或全部中止聚合反应，待系统操作正常后，再把CO 从反应器里吹出去，使催化剂的活性立刻恢复，以继续进行反应而不产生等外品；（4 ）单套装置产能大。Unipol 工艺采用的是流化床反应器，粉料在反应器中的流动形式接近全混型，PP 粉料在反应器中的停留时间分布宽，聚合物的分子量分布很宽，在生产聚丙烯共聚物时每个宏观颗粒所含有的不同高分子共混物的比例有很大差别，造成宏观颗粒之间存在不均匀性。此外，在流化床反应器中，聚合物会由于产生静电、出现“热点”等原因而产生结块现象。
3.2 Innovene工艺
其显著特点是配备了特殊的反应器，该反应器和活塞流相似。该搅拌床反应器停留时间相对较短，基本和串联搅拌器所用时间相同，所以牌号之间进行切换时可以迅速完成同时所需过渡物料比较少。在工艺流程中，Innovene 方法所需的工作压力和消耗量均比较低，这是该生产方法的显著优点。但是在最终产品中乙烯含量较少，不能获得抗冲牌号较高的产物，这时Innovene 方法的唯一缺点。在生产过程中采用ＣＤ 催化剂，该催化剂具有如下优点：选择性良好、形态控制能力强、活性非常高等，因此可以对丙烯生成产生良好的控制性，产生的产品同样具有较高的指数。此外，CD 催化剂同样适用于全部产品的生产。
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3.3 Chisso 气相聚丙烯工艺
Chisso气相聚丙烯工艺主要指的是在搅拌器内部加入适量的催化剂，并结合粉料的反应情况，合理设计反应器，进一步提高产品的生产质量。通过在搅拌器内部加入一定量的催化剂，能够减少能源消耗，降低生产成本。为了保证Chisso气相聚丙烯工艺得到更好的优化，提高粉料的反应速度，工作人员可以将搅拌器与反应容器进行有效结合，减少反应时间，提高聚丙烯产品的生产效率。
在运用Chisso气相聚丙烯工艺的过程中，工作人员可以在反应器的一端注入适量的催化剂，反应完毕的粉末从另一侧排出。另外，也可以将两台搅拌器进行串联，保证反应容器内部的粉料充分反应，提高抗冲共聚物的生产质量。研究表明，气相流化床在正常运行时，在催化剂的作用之下，会保证反应的连续性，提高聚合反应效率，提高聚丙烯的生产效率。与液相聚丙烯生产工艺相比，气相聚丙烯生产工艺的操作更加简单，工作人员更容易控制反应速度。
3.4 Novolen工艺
该工艺采用的是立式搅拌反应器，搅拌器的形式是底伸式宽螺带、无中心轴、顶端带刮壁杆的搅拌器。在搅拌器的作用下，反应器中的催化剂和反应单体可以充分的混合均匀，而且可以消除“热点”，防止聚丙烯粉料粘壁结块。同时PP 粉料在螺带式搅拌器的搅拌下，停留时间分布要好于单纯的气相流化床反应器，因此用Novolen 工艺生产出来的PP 粉料分子量分布比Unipol 工艺要窄，但比Innovene 工艺要宽。第三，Novolen工艺能用抗冲共聚反应器生产均聚产品（与第一均聚反应器串联 ），使均聚物的生产能力可以提高30%。无规共聚物也可以用串联反应器生产。第四，Novolen 工艺还具有反应器操作模式灵活的特点，两个反应器可以设计成可切换模式，即两个反应器串联操作生产抗冲共聚物，也可以并联操作生产均聚物和无规共聚物。
Novolen 工艺中虽然设计了很多防止粉料结块的措施，如在粉料脱气仓中设计了搅拌器、在粉料仓设计了一条粉料小循环线以保证粉料处于流动状态，但是实际生产表明，Novolen工艺确实比较难操作，尤其是生产抗冲共聚物时，更容易发黏结块。此外，该工艺的第一反应器和第二反应器之间没有设置气锁装置，PP 粉料从第一反应器出来后在压差的作用下直接进入到第二反应器中，粉料中夹杂的气相单体容易对第二反应器中的气体组分产生影响，从而影响抗冲产品的质量。
3.5 Spherizon 气相聚丙烯生产工艺
Spherizon气相聚丙烯生产工艺是目前比较先进的聚丙烯生产工艺，Spherizon气相聚丙烯生产工艺与Spheripol生产工艺的反应器不同，Spherizon生产工艺主要运用的是循环反应器，通过将一个反应器分为若干个独立的反应区域，在催化剂的作用下，气相丙烯进行聚合反应。在循环反应器内部，受反应温度、单体浓度的影响，聚合物需要在反应容器中进行多次循环反应，有效提高了聚丙烯的生产质量。
在运用Spherizon气相丙烯生产工艺的过程中，工作人员要严格控制反应容器内部单体浓度，当单体浓度过大时，会影响聚合反应的顺利进行，单体浓度过小，则会降低聚丙烯的生产质量。通过合理运用Spherizon气相聚丙烯生产工艺，能够保证产品的生产质量，降低加工成本。Spherizon工艺也有不足之处，例如，在高温的作用下，反应器内部局部很容易形成热点，聚合物结块，严重影响反应速度。另外，当反应器内部的循环速度较快时，会增加反应难度，降低产品的生产质量。
4 结语
总而言之，在日后的发展过程中，我们应当进一步强化对高附加值产品的相关开发，并以此来进行高档聚乙烯产品的设计与开发，提高装置自身的产品附加值，才能更好的顺应市场竞争需要。
参考文献：
[1]梁聚龙.气相法聚丙烯生产工艺技术研究进展[J].化工管理.2016（22 ）
[2]王新慧，王雷雷.气相法聚丙烯生产工艺技术研究[J].化工设计通讯.2016（09 ）
[3]苗伟.探讨气相法聚丙烯生产工艺技术及其产品应用进展[J].化工设计通讯.2017（09 ）
论文作者:魏仁翰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/4
标签：聚丙烯论文; 反应器论文; 气相论文; 工艺论文; 催化剂论文; 生产工艺论文; 搅拌器论文; 《基层建设》2018年第29期论文;