第三章聚丙烯生产

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1、第三章,聚丙烯生产,目 录,什么是聚丙烯？有什么用途？ 聚丙烯是怎么生产出来的？ 聚丙烯生产过程中的关键控制点是什么？,引 言,一、什么是聚丙烯？ 聚丙烯就是这样一种聚合物，它是由丙烯单体通过聚合反应制得的一种高分子化合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料）。,与聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯一样，聚丙烯属于热塑性塑料。 由于它是烯烃聚合的产物，因而属于聚烯烃树脂。它既可以用做单组分塑料，又可与聚乙烯等共混做为改性的复合塑料使用。,聚丙烯的结构是指高聚物内部组织。它有两层意义： 一是分子结构。 指聚丙烯内部的组织和形状。 二是聚集态结构。 指这些大分子聚集在一起的形态。,一、聚丙烯的性质与用途,

2、一、聚丙烯的性质与用途,无嗅、无味、无毒。 是常用树脂中最轻的一种。 具有可塑性： 很容易用挤出、注塑、吹塑、注射等方法直接加工 成型，并可回收重复利用。,机械性能优良。 PP的拉伸强度一般21-39兆帕；弯曲强度42-56兆帕，压缩强度39-56兆帕，断裂伸长率200一400，缺口冲击强度22-5kJm2，低温缺口冲击强度1-2kJm2。洛氏硬度R 95一105。,一、聚丙烯的性质与用途,耐热性良好，连续使用温度可达ll0-120。 化学稳定性好，除强氧化剂外，与大多数化学药品不发生作用。 耐水性特别好。 电绝缘性优良。 易老化，低温下冲击强度较差。,是仅次于聚氯乙烯、聚乙烯的第三大塑料，在

3、市场上占有越来越重要的地位。 广泛应用到化工、化纤、建筑、轻工、家电、包装、农业、国防、交通运输、民用塑料制品等各个领域，,汽车制造业-内外部部件。 在建筑业-建筑用模板，建筑装饰材料 在电气方面-家电和电线、电缆。,在印刷方面。 在农业、渔业方面。 食品工业方面,包装材料方面-扁丝、打包带、 BOPP薄膜 日常生活用品方面。 纺织工业-丙纶和无纺布。 医疗卫生方面。,二、聚丙烯装置技术简介 工艺简介,一、液相聚合工艺 1.浆液法工艺 1）连续式搅拌床反应器：Hoechst、Mitsui等工艺 2）环管反应器：Solvay工艺 2.本体法工艺 1）液相釜式反应器 2）液相环管反应器：Spher

4、ipol、Hoechst、Solvay、 Phillips、Borealis等工艺,二、气相法工艺 1)气相流化床反应器：Unipol、住友工艺 2)气相立式搅拌床反应器：Novolen工艺 3)气相卧式搅拌床反应器：Innovene、Chisso工艺,一、聚丙烯装置技术简介,大庆30万吨聚丙烯装置 （Basell工艺）,建议中的- 神华宁煤50万吨/年聚丙烯装置 （Basell工艺）,燕化20万聚丙烯装置 （美国AMOCO公司BP气相法生产工艺）,ABB气相搅拌釜式聚丙烯装置,小本体聚丙烯装置,五、聚丙烯装置工艺流程描,Basell的Spheripol工艺：该工艺是环管液相本体工艺和气相工艺

5、的组合。由Montedison公司1982年开发成功并工业化，现归Shall和BASF合并而成的聚烯烃公司Basell公司所有。 该工艺采用一个或多个环管本体反应器和一个或多个串联的气相流化床反应器。在环管反应器中进行均聚和无规共聚，在气相流化床中进行抗冲共聚物的生产。催化剂采用高性能的GF-2A或FT-4S球形催化剂，无需脱灰和脱无规物。 目前全球共有86套装置采用该工艺，生产能力超过13500kt/a，占全球生产能力的45%以上。,五、聚丙烯装置工艺流程描2,该工艺可生产宽范围的丙烯聚合物，包括均聚物、无规共聚物和三元共聚物，多相抗冲和专用抗冲共聚物（乙烯含量高达25%）以及高刚性聚合物。

6、产品质量极佳，并且投资费用和运转费用较低。 齐鲁石化、上海石化、抚顺石化、大连西太平洋、独山子、茂名石化、惠州乙烯均采用该工艺。,五、聚丙烯装置工艺流程描述2,Basell工艺包括单体净化 、催化剂配制、预聚合 、本体聚合 、挤压造粒等工序 1.单体净化（根据原料的规格设置） 同Novolen工艺 2.催化剂配制 助催化剂1是给电子体，在贮罐中是液态。 助催化剂2是三乙基铝，以100%的浓度存放在钢瓶中 .,五、聚丙烯装置工艺流程描述2,3.预聚合 第一步，催化剂泥浆与两种助催化剂在预接触罐D201内混合。 第二步，从预接触罐溢流出来的活化催化剂混合物与一股冷的液态丙烯在在线混合器中混合，并在

7、小环管反应器R200中作短暂停留，新鲜丙烯补充进R200，在此反应器中进行预聚合。此反应作为聚合的最初一步要在低温下进行，通过采用温和的条件，确保粒子的形态控制。,五、聚丙烯装置工艺流程描述2,4.本体聚合 聚合反应以液相状态在两个串联的环管反应器内进行。所有的原料物流以恒定的流速和合适的比例输送到环管反应器内，以保证生产出的聚合物达到所要求的性能。 来自R200的预聚合催化剂淤浆，与丙烯和用于分子量控制的氢气一起进入环管反应器R201。一部分丙烯聚合，未聚合的液态丙烯作为固体聚合物的稀释剂。循环泵P201保持反应器内物料的高速流动和非常均匀地混合。反应器内的淤浆浓度保持在50-55%。,五、

8、聚丙烯装置工艺流程描述2,从第一台聚合反应器出来的物流与新鲜的丙烯和氢气物流一起送入第二台聚合反应器R202。这两台聚合反应器的物理条件和几何形态是一样的。 从环管反应器R202的聚合物淤浆通过带蒸汽夹套的大闪蒸线，连续排至旋风分离式闪蒸罐D301，在聚合物输送过程中确保单体汽化，D301的操作压力在1.5-1.8MPa。,五、聚丙烯装置工艺流程描述2,当生产均聚物、无规共聚物或三元共聚物时，聚合物被收集在D301底部后送入袋式过滤器F301，F301的压力保持在近似大气压，从而使未反应的单体从聚合物中分离出来。 聚合物粉料靠重力从F301进入汽蒸器D501，在此注入直接蒸汽，蒸出游离单体丙烷

9、，并使残留的催化剂失活，以提高产品质量。蒸汽在通过洗涤塔T501后冷凝下来，从汽蒸器排入污水系统。,五、聚丙烯装置工艺流程描述2,聚合物在干燥器内用热氮脱除聚合物表面的水分。干燥后的聚合物由氮气闭合回路气流输送系统PK801输送到后加工单元的缓冲料仓。 5.挤压造粒 聚丙烯粉料和添加剂在挤出机EX801中被捏合、熔解、挤压和切粒，切下的颗粒靠循环流动的切粒水（脱盐水）送入离心干燥机D805，在这里颗粒被从水中分离出来，送到粒料分级筛S803，不合尺寸要求的细小颗粒和粗大颗粒被分离出来，合格的颗粒落入聚丙烯颗粒气流输送系统的聚丙烯颗粒受料斗，经气力输送系统PK802将颗粒送入产品的均化、掺混和贮

10、存部分。,五、聚丙烯装置工艺流程描述 Basell工艺流程简图,五、聚丙烯装置工艺流程描3,UCC的Unipol工艺技术：是气相流化床工艺的典型代表。Unipol聚丙烯工艺技术是UCC和Shell于80年代中期合作开发的，是一种聚丙烯生产新工艺。 该工艺流程中没有预聚工序，而是采用一个大的气相流化床反应器生产均聚物和无规共聚物，再串联一个反应器，可生产抗冲共聚物。采用Shell公司开发的超高活性催化剂SHAC。流程简单，并省掉了催化剂钝化、脱灰和脱无规物。 该工艺可生产熔融指数为0.1-3000g/10min，等规度高达99%的均聚物；乙烯含量最高达12%或丁烯含量达21%（摩尔分数）、具有宽

11、容体流动速率范围（从低于0.1到高于100g/10min）的无规共聚物以及具有好的刚性和抗冲击平衡性能的各种抗冲共聚物。 该工艺简单、直接，投资和运转费用较低，污染小，起火和爆炸危害极小，易于操作和维修。,五、聚丙烯装置工艺流程描述3,Unipol工艺主要包括原料精制、催化剂进料、聚合、聚合物脱气和尾气回收、造粒及产品储存、包装等工序。 1.单体净化（根据原料的规格设置） 同Novolen工艺 2.催化剂配制 将主催化剂配制成矿物油悬浮液，用桶装加入带搅拌的进料器中，再用催化剂进料泵把催化剂从进料器注入反应分布板上部注入口。催化剂的进料速度也就决定了反应速度，并控制了产量。助催化剂从反应器的底

12、部进入反应器。,五、聚丙烯装置工艺流程描述3,3.聚合反应 聚合反应系统可分成以下几个部分：第一反应器、抗冲共聚反应器、反应器出料、分离，如只生产均聚物和无规共聚物则只需要一个反应器系统。 产品性能通过反应条件来控制。调节循环气中氢气与丙烯的比例，可以控制产品的熔体流动速率。调节两种助催化剂比例可以调节产品的等规指数；调节乙烯对丙烯的比例，控制无规共聚物的乙烯含量、结晶度或等规指数。,五、聚丙烯装置工艺流程描述3,流化床反应器反应停留时间小于1.5h，并带强烈返混。因此，本系统牌号转换时间与本体法（一般为4h）相当，过渡产品量也较少。 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

13、阻聚剂以部分地或全部中止聚合反应。 第二反应器生产抗冲共聚物。这个系统的组成与第一反应器相同，包括一台流化床反应器、一台循环气冷却器和一台循环气压缩机，只是循环气流全部为气体。,五、聚丙烯装置工艺流程描述3,含有活性催化剂的均聚物间断地从第一反应器送入第二反应，乙烯、丙烯、氢气和循环单体也连续加入反应器中，在均聚物的基体上生成乙烯-丙烯共聚物。 随着催化剂和原料向反应器内的加入，聚丙烯不断生成，在流化床内累积，使床层升高。当床层升到预定的高度时，间歇出料的产品排放程序自动起动。,五、聚丙烯装置工艺流程描述3,流化床层的料位高度通过改变产品的出料频率得到控制。 从脱气仓底部排出的处理合格的聚合物送入挤压造粒系统。脱气设备排出的尾气进入尾气回收系统。,五、聚丙烯装置工艺流程描述 Unipol工艺流程简图,五、聚丙烯装置工艺流程描述 三种工艺简单对比,五、聚丙烯装置工艺流程描述 三种工艺简单对比,