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聚丙烯树脂是四大通用型热塑性树脂(聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)之一,以丙烯为原料,乙烯为共聚单体通过聚合反应生产制得。
世界上用于生产聚丙烯的工艺方法按类别划分主要有以下几大类:溶剂法、溶液法,液相本体法(含液相气相组合式)和气相法。
溶剂法(又称浆液法或泥浆法、淤浆法)是早采用的聚丙烯生产工艺,但由于有脱灰和溶剂回收工序,流程长,较复杂等缺点,随着催化剂研究技术的进步,从八十年代起,溶剂法已趋于停滞状态,逐渐为液相本体法所取代。 [10]
工艺特点:(1)丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中(如己烷中),在催化剂作用下进行溶剂聚合,聚合物以固体输粒状态悬浮在溶剂中,采用釜式搅拌反应器;(2)有脱灰和溶剂回收工序,流程长,较复杂,装置投资大,能耗高。但生产易控制,产品质量好;(3)以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒再经气流沸腾干燥和挤压造粒。
采用液相本体法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本体法工艺。Spherizone是一种气相循环技术,采用齐格勒-纳塔催化剂,可生产出保持韧性和加工性能同时又具有高结晶度、刚性和更加均一的聚合体。它可在单一反应器中制得高度均一的多单体树脂或双峰均聚物。Spherizone循环反应有二个互通的区域,不同的区域起到由其它工艺的气相和液相环管反应器所起的作用。这两个区域能产生具有不同相对分子质量或单体组成分布的树脂,扩大了聚丙烯的性能范围。 [10]
该工艺的核心设备为MZCR(多区循环反应器系统)反应器R230系统。该反应器由提升管和下降管两部分组成。在提升管内聚合物通过反应气体向上吹,形成流化,并送入下降管的上部经过旋风分离器后,粉料在收集在下降管内。反应气体由离心式压缩机通过外部的管线循环,反应热依靠在外部循环管线上的循环器冷却器来移出。反应器产品通过安装在下降管下部的阀门排出。排出的粉料经过高压和低压脱气后,在生产均聚物和无规共聚物时,直接进行汽蒸和干燥,得到粉料产品。生产抗冲产品时,经过高压脱气后的粉料排入气相流化床反应器。该反应器仍采用Spheripol II气相反应器系统。共聚反应器为立式圆筒式容器,上、下为球形封头,下部为沸腾床,主体材料为不锈钢,内表面抛光。
工艺特点:(1)系统不引入溶剂,丙烯单体以气相状态在反应器中进行气相本体聚合;(2)流程简短,设备少、生产安全,生产成本低;(3)聚合反应器有流化床、立式搅拌床及卧式搅拌床。
采用气相本体法的典型代表是DOW化学公司Unipol气相工艺。Unipol气相聚丙烯工艺是美国联碳公司(UCCP)和壳牌公司于二十世纪八十年代开发的一种气相流化床聚丙烯工艺,是将应用在聚乙烯生产上的流化床工艺移植到聚丙烯生产中,并获得成功。该工艺采用催化剂体系,主催化剂为载体催化剂,助催化剂为三乙基铝、给电子体。