新疆天利高新石化股份有限公司 独山子 833699
摘要：介绍了聚丁烯-1(PB-1) 树脂的原料现状及PB-1管材特性，总结了近年来国内外PB-1树脂生产工艺的现状，并对其发展趋势作了展望。
关键词 ：聚丁烯-1；管材特性；生产工艺；前景
1前言
随着近年我国百万吨级乙烯裂解装置的扩建，致使C4馏分不断增加，虽然丁二烯、异丁烯已经得到了有效利用，但是仍有相对部分1-丁烯作为民用液化气和丁烷一起被烧掉 [3]。丁烯-1有效地利用途径之一就是合成高性能的聚丁烯-1树脂，该树脂对环境安全无污染，被人们誉为“塑料黄金 ” [1]。目前PB -1 树脂主要用作热水管道，用其制得的管材综合性能非常优异且环保卫生，可在 90 ～100 ℃环 境下长期使用，使用寿命不低于50年，在美国 、日本、加拿大等地已经被广泛采用。由于价格昂贵，国内只有高档酒店和高档小区别墅使用。
2聚丁烯-1原料现状
丁烯-1主要来自乙烯裂解及炼厂催化裂化装置，分别占乙烯裂解C4的20％左右和炼厂催化裂化C4的15％左右。近年来，随着乙烯扩建和原油加工能力的不断提高，C4资源不断扩大，如大庆石化公司120 万 t／a 乙烯装置，丁烯-1 的生产能力将达到 6.8 万t／a ，只有部分用于线性低密度聚乙烯 (LLDPE ) 共聚单体，其中3.5万t／a 需靠外销解决，且外销困难。目前丁烯-1的利用率较低，仅少量用作LLDPE和高密度聚乙烯(HDPE )的共聚单体和生产仲丁醇等化学品，同时，随着己烯-1作为共聚单体在合成树脂中的成功应用，丁烯-1资源将严重过剩。独山子石化两套丁烯-1装置产能分别为3.3万吨/年和1万吨/年，独石化生产线性低密度聚乙烯自用约2万吨，多余的聚合级丁烯-1返混合C4中供天利高新用于生产MTBE。丁烯-1有效地利用途径之一就是合成高性能的聚丁烯-1树脂，既解决了丁烯-1资源问题又提高了其附加值。
3 PB-1管材特性
(1)对高温水的耐久性。可耐110℃的高温。将材料暴露在220℃的氧气流内，PB管经受35.78 min氧气诱导时间，说明 PB管具有高度氧化稳定性能。
(2) 低温下优良的柔韧弯曲性能、抗脆裂性能和抗冲击性能。由于PB管与其他塑料管相比具有明显小的弯曲弹性系数，在不加外力时自然弯曲,可进行 360°旋转。另外，由于PB管的抗脆裂性好，在-20℃时管子不会冻裂。
(3) 薄的管壁和大的管道内径提供了良好的液体流动条件。 PB管可以有最小的壁厚而不影响安全可靠性。PB管管壁光滑、不结垢、噪音低。
(4 ) 微量的蠕变延长和良好的热伸缩性利于连接和管道铺设。由于 PB 材料对应力裂纹具有很大的抵抗能力，因此在管子的连接过程中，在连接部位的管子的抗拉强度和密封压力不会随时间而减弱。
(5 ) 抗紫外线能力强，能防藻类物生长。PB具有很高的化学稳定性，微生物不能寄生滋长，是目前世界上最符合卫生标准的饮用水给水设施[2]。
4国内外生产工艺的研究现状
目前聚丁烯-l树脂主要是由Basell、日本三井、韩国ylem这三家生产。国内山东东方宏业产品尚处在市场推广阶段，没有大规模商品在售。山东滕州瑞达聚丁烯-1项目尚处在建设期。国内常见产品牌号见表1
PB-1 树脂可采用本体法、气相法、反应挤出法或淤浆法制备。目前国外 PB -1树脂的工业化生产已趋于成熟，现今文献上报道的只有荷兰 Basell公司、日本三井公司和韩国ylem公司开发了 PB-1 的工业化生产装置。
Basel公司采用了新的聚合生产工艺在荷兰建成年产量4.5万t的生产装置。与老工艺相比，不但催化剂活性有了较明显提高，也大大简化了后处理装置，使得聚合产物更易得到，现已开发出多牌号产品，产品等规度可从很低调至 99．2％。 2008年，Basell公司又对在荷兰的 PB-1生产规模进行扩建，使其年产量达到了 6.7 万t[3]。
2008年底，天津石化引进100万t级乙烯项目并欲通过引进Basell公司技术来生产PB-1，其原料来源于天津石化的1-丁烯，生产规模在2.5万t／a。但该项目没有成行[6]。
2010 年，经过多年自主研发，韩国艾联公司采用全新技术和生产体系，年产量为8000 t，成功产业化PB-1。同年该公司被韩国爱康理美特公司全面收购。爱康理美特公司因此成为第三家具备自主产权规模化生产PB-1。在2011年，爱康生产的PB-1 开始进入中国市场。但与Basell公司、日本三井公司相比其在中国市场 PB-1占有量仍较小 。
2010年，黑龙江省齐化集团通过改造现有的产量为2万t/a的聚丙烯生产装置试生产PB-1 树脂。但结果并未达到预期，存在催化效率低于预期，全同含量较低并未达到国外标准以及聚合釜内温度波动较多问题[4]。
青岛科技大学通过十多年的不懈研究取得较大成果，山东东方宏业化工有限公司与该校联手开发，并于2014年初建成国内第一套 PB-1生产装置，但生产规模较之国外仍较小，大约为 5 kt／a[5],2016年东方宏业又新建一套规模号称5万吨/年，但由于产品质量不够稳定，市场认知度较低。采用本体聚合方式，工艺流程类似于本体聚合聚丙烯装置。
2013年山东滕州瑞达投资13亿人民币，引进美国IP公司的技术，建设年产能6万吨聚丁烯-1项目（一期3万吨/年），是山东省2016年重点建设项目，2015年8月开工建设，目前处于投料试生产阶段[7]。
5 前景
聚丁烯-1管作为热水管道具有优异的性能，但过高的售价限制了其使用。Basell凭借优异的产品质量及先入为主的市场优势，基本垄断了这一市场。由于市场容量较小，未来随着采用美国技术的滕州瑞达项目的投产，产品价格将会逐步下降。
参考文献：
[1] 吴念，代占文．聚丁烯(PB)管道的生产和应用[J]．塑料制造，200 8(12 )：90—95．
[2]李军，任合刚，邹恩广，姜进宪. 管材级聚丁烯树脂的发展前景分析[J]．炼油与化工.2014(4):1-2.
[3]闫义彬 ，徐拥军，任合刚，贺强.聚丁烯-1 树脂研究新进展[J]．工程塑料应用.2015(8):115-117.
[4] 华树森，黄宝琛. 小本体聚丙烯装置改造进行1-丁烯聚合.科技创新导报.2010(24)
[5] 赵永仙. 聚丁烯-1材料学研究. 青岛科技大学博士学位论文
[6] http://www.huaxia.com/jtzq/2008/00797445.html
[7] http://www.investzz.gov.cn/gongzuodongtai/2016/1018/2148.html
论文作者:于文涛,吕海涛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/21
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