聚丙烯Spherizone工藝技術(shù)及產(chǎn)品介紹

1、    聚丙烯spherizone工藝技術(shù)及產(chǎn)品介紹    李江龍摘 要：介紹了聚丙烯spherizone工藝技術(shù)，簡(jiǎn)述了多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器的工藝流程和聚合原理。介紹了spherizone工藝產(chǎn)品的特點(diǎn)，主流牌號(hào)及用途。關(guān)鍵詞：聚丙烯;spherizone;多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器中沙（天津）石化有限公司裝置采用lyondellbasell公司開發(fā)的spherizone聚丙烯工藝技術(shù)，年生產(chǎn)能力45萬(wàn)t，年操作時(shí)間8000h，能夠生產(chǎn)均聚物、無(wú)規(guī)共聚物和抗沖共聚物全范圍的聚丙烯本色粒料產(chǎn)品。1 工藝簡(jiǎn)述spherizone工藝是lyondellbasell公司在sph

2、eripol工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)，主要特點(diǎn)在于采用單一多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器代替環(huán)管反應(yīng)器，屬于氣相聚合反應(yīng)。2002年l0月，lyondellbasell公司在意大利公開了多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)（mzcr），注冊(cè)商標(biāo)為spherizone。多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器分為上升段和下降段 ，聚合物粒子每一循環(huán)周期遠(yuǎn)小于聚合物粒子在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間。在下降段頂部設(shè)有阻隔區(qū)，可通過(guò)阻隔區(qū)加入阻隔液實(shí)現(xiàn)單一反應(yīng)器的分區(qū)，2個(gè)反應(yīng)區(qū)的壓力相同，但溫度和以及氣相組成包括共聚單體和氫氣濃度不同。這種反應(yīng)器的設(shè)計(jì)改變了聚合物粒子的生長(zhǎng)機(jī)理，因而spherizone工藝可以生產(chǎn)全范圍的具有高性能的均聚物、無(wú)規(guī)共聚

3、物及抗沖共聚物等單峰或雙峰的聚丙烯產(chǎn)品。2 多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器工藝流程和聚合原理簡(jiǎn)述2.1 工藝流程簡(jiǎn)述催化劑預(yù)先在r200中被活化，然后加入到r210中同經(jīng)過(guò)在線混合器進(jìn)入的丙烯進(jìn)行預(yù)聚合反應(yīng)，預(yù)聚合反應(yīng)的目的是為了防止大量聚合物細(xì)粉的形成。預(yù)聚物和未反應(yīng)的丙烯從預(yù)聚合反應(yīng)器r210進(jìn)入到mzcr（多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器）r230中，該反應(yīng)器具有兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)段，其特點(diǎn)是具有不同的流體動(dòng)力學(xué)特征。mzcr由兩段不同的反應(yīng)區(qū)組成，固體在其間循環(huán)。反應(yīng)器上升段是一快速流化床，聚合物在其中通過(guò)反應(yīng)氣由下向上運(yùn)動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)內(nèi)部的一個(gè)旋風(fēng)分離器分離后，粉料進(jìn)入堆積床的下降段向下移動(dòng)。經(jīng)過(guò)頂部旋風(fēng)分離器分離出的氣體

4、通過(guò)外部的一個(gè)離心式壓縮機(jī)c250保持循環(huán)，反應(yīng)熱通過(guò)循環(huán)回路上的一個(gè)立式管殼式換熱器e230撤除。預(yù)聚合的物料進(jìn)入多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器的上升段，聚合物產(chǎn)品則由安裝在下降段底部的三個(gè)排料閥中的一個(gè)閥排出。2.2 聚合原理簡(jiǎn)述2.2.1 基本原理mzcr可使聚合物粒子在一個(gè)反應(yīng)器的兩個(gè)反應(yīng)區(qū)中連續(xù)循環(huán)，每一循環(huán)周期遠(yuǎn)小于聚合物粒子在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間。催化劑和各種單體進(jìn)入反應(yīng)器后，在兩個(gè)反應(yīng)區(qū)之間循環(huán)。兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的壓力相同，溫度和氣相組成不同。反應(yīng)器改變了聚合物粒子的生長(zhǎng)機(jī)理，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)均勻的聚合物。2.2.2 “多區(qū)”原理多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器可以在均一的氣體組成“單峰”條件下操作，也可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)反

5、應(yīng)器中形成兩個(gè)不同反應(yīng)區(qū)“雙峰”的操作，后者需要將阻隔的丙烯流加到反應(yīng)器下降段的上部，由此改變兩段的氣體組成。寬分子量分布聚合物的制備，主要是通過(guò)改變上升段和下降段兩個(gè)反應(yīng)區(qū)不同的氫氣濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器下降段頂部設(shè)有阻隔區(qū)，可通過(guò)阻隔區(qū)加入阻隔液實(shí)現(xiàn)單一反應(yīng)器的分區(qū)。阻隔液進(jìn)入阻隔區(qū)后受熱汽化在下降段的頂部形成向上運(yùn)動(dòng)的氣流，將上升段進(jìn)入下降段頂部氣相單體中的氫氣進(jìn)行汽提分離。以此來(lái)降低下降段氣相單體中的氫氣濃度，生成寬分子量分布的聚合物。3 工藝產(chǎn)品特點(diǎn)spherizone工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品剛性高、分子量分布窄，適宜生產(chǎn)專用熱成型、高速紡纖維產(chǎn)品。例如：均聚熱成型料可代替聚苯乙烯，用其

6、制作的一次性水杯透明性好，剛性高;spherizone工藝反應(yīng)器的兩個(gè)區(qū)h2加入量比列可達(dá)1：100，spheripol工藝兩個(gè)環(huán)管h2加入量比列1：10，這樣spherizone工藝就能生產(chǎn)更寬分子量分布的產(chǎn)品?？商岣弋a(chǎn)品加工性能，適宜生產(chǎn)專用管材、高線速度的bopp薄膜和注塑產(chǎn)品;spherizone工藝生產(chǎn)的無(wú)規(guī)共聚產(chǎn)品，乙烯含量可達(dá)到7%，乙烯含量高提高了產(chǎn)品的透明性及熱封性能，可生產(chǎn)高性能的包裝產(chǎn)品;spherizone工藝生產(chǎn)的抗沖共聚物產(chǎn)品同時(shí)改善了低溫抗沖性與剛性的平衡，剛性不變低溫抗沖性提高15%，低溫抗沖性不變剛性提高10%。乙烯含量可達(dá)到22%，產(chǎn)品的彎曲摸量、低溫抗沖擊

7、強(qiáng)度都很高，可與聚氯乙烯管競(jìng)爭(zhēng)。用于生產(chǎn)下水管，高剛性抗沖共聚物料可替代聚苯乙烯ps用于制作電插頭，可生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠原料;spherizone工藝能生產(chǎn)均聚+無(wú)規(guī)共聚產(chǎn)品，達(dá)到了乙烯含量與二甲苯可溶物的良好平衡，這種平衡是其他工藝目前達(dá)不到的。如用于生產(chǎn)bopp薄膜的xh1356料，其均聚部分改善了膜強(qiáng)度和阻隔性，無(wú)規(guī)共聚部分改善了膜透明性及加工性。4 主流牌號(hào)及用途介紹4.1 均聚物牌號(hào)及用途介紹，見表14.2 無(wú)規(guī)共聚物牌號(hào)及用途介紹，見表24.3 抗沖共聚物牌號(hào)及用途介紹，見表35 結(jié)束語(yǔ)國(guó)內(nèi)首套spherizone工藝技術(shù)在中沙（天津）石化有限公司投產(chǎn)后，因spherizone工藝產(chǎn)品

8、優(yōu)良獨(dú)特的產(chǎn)品性能，迅速得到了市場(chǎng)的高度認(rèn)可。同類型牌號(hào)spherizone工藝的產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格比其他工藝每噸高出300500元人民幣，spherizone工藝技術(shù)也因此受到了廣大聚烯烴生產(chǎn)商的追捧。近幾年spherizone工藝技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，目前全球產(chǎn)能已超過(guò)450萬(wàn)t。國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)生產(chǎn)的企業(yè)有中沙（天津）石化有限公司、大慶煉化、中海殼牌。國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)在建的企業(yè)有延長(zhǎng)中煤榆能化、中科煉化、寶來(lái)石化、浙江石化、遼陽(yáng)石化、京博石化，鎮(zhèn)海煉化、寶豐能源。由此預(yù)見，未來(lái)幾年spherizone工藝技術(shù)將成為新建聚丙烯項(xiàng)目的主選工藝之一。參考文獻(xiàn)：1余學(xué)恒，劉健，洪定義，等.聚丙烯一原理、工藝和技術(shù)m.北京：中國(guó)石化出版社，2011.2孫春燕，劉偉，費(fèi)建奇，等.多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)及在烯烴聚合中的應(yīng)用j.合成樹脂及塑料，20