PP的生產(chǎn)工藝方法比較

聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)比較技術(shù)性經(jīng)濟(jì)性

3.1技術(shù)性

目前仍具有競(jìng)爭(zhēng)力和生命力的工藝技術(shù)主要是氣相法、本體法和二者的組合法技術(shù)，包括Spheripol工藝、Unipol工藝、Novolen工藝、BP的Innovene氣相法工藝、Chisso氣相法工藝、以及新出現(xiàn)的Borealis的Borstar工藝。幾種工藝的簡(jiǎn)要技術(shù)比較見(jiàn)下表。工藝

專(zhuān)利商項(xiàng)目Spheripol

工藝Bostar

工藝Unipol

工藝Novolen

工藝Innovene

工藝BasellBorealisUnivationABB/EQUISTARBP催化劑Mc系列催化劑BC催化劑SHACPTK催化劑CD催化劑預(yù)聚合小環(huán)管反應(yīng)器小環(huán)管反應(yīng)器無(wú)無(wú)無(wú)均聚反應(yīng)器雙環(huán)管反應(yīng)器1個(gè)雙環(huán)管反應(yīng)器+1個(gè)氣相流化床反應(yīng)器1個(gè)氣相

流化床反應(yīng)器1個(gè)立式

攪拌床反應(yīng)器1個(gè)臥式

攪拌床反應(yīng)器共聚反應(yīng)器流化床反應(yīng)器1個(gè)或2個(gè)流化床反應(yīng)器1個(gè)或2個(gè)1個(gè)氣相

流化床反應(yīng)器1個(gè)立式攪拌床反應(yīng)器1個(gè)臥式攪拌床反應(yīng)器產(chǎn)品類(lèi)型HP，RCP，ICP，三元共聚物(丙烯-乙烯-丁烯)HP，RCP，ICPHP，RCP，ICP，丙烯-乙烯共聚物HP，RCP，ICPHP，RCP，ICPMFR范圍寬寬較窄較窄較窄PI范圍寬寬較窄較窄較窄簡(jiǎn)要工藝技術(shù)比較表

*HP均聚物，RCP無(wú)規(guī)共聚物，ICP抗沖共聚物3.2經(jīng)濟(jì)性

化學(xué)系統(tǒng)公司對(duì)各種聚丙烯工藝技術(shù)的投資與操作費(fèi)用作過(guò)全面的比較，該比較假設(shè)工廠按照化工裝置的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。見(jiàn)下表。工藝SpheripolInnoveneChissoNovolenUnipolHypolSumitomoBostar工藝類(lèi)別本體-氣相氣相氣相氣相氣相本體-氣相氣相本體-氣相總投資，百萬(wàn)美元146.9142.8155.6152.4147.0159.3186.9157.31.裝置總投資117.5114.2124.5121.9117.6127.4149.5125.81)界區(qū)內(nèi)87.785.291.890.887.293.9113.191.92)界區(qū)外29.829.032.731.130.433.536.433.92.其它工程投資29.428.631.130.529.431.937.431.5可變成本，美元/噸423425426427431435434447

包括：原料402407407405408408409415

公用工程2118192223282534直接固定成本2322232323242723攤派固定成本2322232322242724總現(xiàn)金成本468469473474476483487495折舊5957626159637562生產(chǎn)成本527526535534534546562558投資回收（按10％計(jì)）7371787674809379經(jīng)濟(jì)性比較（抗沖共聚產(chǎn)品）

可以看出：除Borstar工藝之外，Spheripol，Unipol，Novolen，Innovene四種主要工藝的投資和生產(chǎn)成本相差不大，表明主流聚丙烯工藝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性非常接近。經(jīng)濟(jì)性比較的情況與目前工藝技術(shù)占據(jù)市場(chǎng)份額的情況并不完全一致。由于各種工藝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性相差并不顯著，在工藝技術(shù)選擇時(shí)其它影響因素就顯得比較重要，尤其是專(zhuān)利費(fèi)的高低，產(chǎn)品品種和性能范圍，產(chǎn)品切換的靈活性，大型裝置的業(yè)績(jī)等參考因素。第二章新技術(shù)開(kāi)發(fā)1.新催化劑

及聚合工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)1.1m-催化劑及其聚丙烯

茂金屬催化劑為聚丙烯替代其它材料和開(kāi)辟新領(lǐng)域提供新的機(jī)會(huì)。

5年前茂金屬催化劑進(jìn)入PP領(lǐng)域，但是從目前的市場(chǎng)看，用茂金屬催化劑生產(chǎn)的PP產(chǎn)品（m-PP）比例還很小、應(yīng)用范圍也比較窄。隨著開(kāi)發(fā)工作的不斷繼續(xù)，茂金屬聚丙烯產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域?qū)U(kuò)大，第二代茂金屬催化劑將生產(chǎn)一些新的茂金屬均聚、抗沖共聚以及無(wú)現(xiàn)共聚物牌號(hào)，預(yù)計(jì)到2003年，世界茂金屬PP產(chǎn)品的市場(chǎng)將達(dá)到50萬(wàn)噸。1.2耐高溫催化劑超臨界雙峰聚丙烯北歐化工簡(jiǎn)介北星雙峰聚丙烯是在北星雙峰聚乙烯技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的北星雙峰聚丙烯工藝，濕端環(huán)管氣相反應(yīng)器工藝的優(yōu)點(diǎn)（一）環(huán)管氣相反應(yīng)器工藝的優(yōu)點(diǎn)（二）北星雙峰聚丙烯

的循環(huán)量最少北星雙峰聚丙烯工藝特點(diǎn)北星雙峰聚丙烯技術(shù)特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)為環(huán)管氣相北星雙峰工藝設(shè)計(jì)的催化劑雙峰工藝對(duì)催化劑的要求北星雙峰聚丙烯催化劑1.3.1反應(yīng)器顆粒技術(shù)（ReactorGranuleTechnolgy，RGT）

原Himont公司從1980年代中期開(kāi)始進(jìn)行大量的高空隙率MgCI2載體聚丙烯催化劑的研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑3維結(jié)構(gòu)的控制，進(jìn)而控制聚合物的結(jié)構(gòu)。這種新技術(shù)被定義為“反應(yīng)器顆粒技術(shù)”。即在活性MgCI2載體催化劑上進(jìn)行的烯烴單體的可控制重復(fù)聚合反應(yīng)而形成的一個(gè)增長(zhǎng)的球形顆粒，成為一個(gè)多孔性反應(yīng)床，可加入其它單體聚合并生成聚烯烴合金。

研究表明：采用這種新技術(shù)可以極大地?cái)U(kuò)展傳統(tǒng)Z-N催化劑的聚合反應(yīng)條件和單體范圍，同時(shí)產(chǎn)品保持與外層聚合物有關(guān)的好的加工性。采用反應(yīng)器顆粒技術(shù)可以生產(chǎn)Spheripol工藝不能生產(chǎn)的產(chǎn)品，或改變聚合物的組成，拓寬產(chǎn)品的性能范圍。1.3.2Catalloy工藝

“Catalloy”工藝就是多相、多單體的聚烯烴工藝，采用3個(gè)獨(dú)立的氣相反應(yīng)器系統(tǒng)以提供最大化的反應(yīng)組成的靈活性，并使可溶聚合物對(duì)工藝的負(fù)面影響減到最小。Catalloy工藝結(jié)合獨(dú)特的反應(yīng)器顆粒技術(shù)，可以靈活地設(shè)計(jì)生產(chǎn)滿(mǎn)足現(xiàn)在市場(chǎng)以及未來(lái)市場(chǎng)需要的特殊組成聚合物的產(chǎn)品?？梢栽诜磻?yīng)器內(nèi)合成MWD更寬、等規(guī)度更高、共單體含量高達(dá)15％的無(wú)規(guī)共聚物、含70％以上多單體共聚物的多相聚烯烴合金等產(chǎn)品。

這類(lèi)產(chǎn)品過(guò)去要靠機(jī)械共混或熔融復(fù)合才能制得。這種技術(shù)的最明顯的優(yōu)點(diǎn)是可制得其它性能下降很少的低模量樹(shù)脂，而一般把彈性體引入PP中降低模量，其它性能也要隨之下降。例如，用這種技術(shù)可制得吹膜和流延膜的PP樹(shù)脂，這種樹(shù)脂柔性好，并具有與LDPE相當(dāng)?shù)牡蜏仨g性，同時(shí)撕裂強(qiáng)度和拉伸性能并不下降，在反應(yīng)器中用Catalloy工藝合成的PP樹(shù)脂，仍保持著傳統(tǒng)的PP樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)。和LDPE比較，它具有更高的使用溫度，容易進(jìn)行薄膜加工。

這些多相聚烯烴合金產(chǎn)品，可以和其它工程塑料如尼龍、PET、ABS、PVC競(jìng)爭(zhēng)，甚至在汽車(chē)領(lǐng)域可以和及其它一些高性能材料如鋼材競(jìng)爭(zhēng)。Catalloy工藝流程示意圖1.4Hivalloy技術(shù)

采用反應(yīng)器顆粒技術(shù)也使得在聚烯烴母體上引入并聚合非烯烴單體成為可能。

這種具有非常高的比表面積和非常高的反應(yīng)活性的多孔聚烯烴顆粒為非烯烴聚合提供了一個(gè)非常適應(yīng)的反應(yīng)基礎(chǔ)，可以很容易地通過(guò)自由基接枝共聚與含量在50Wt％以上的非烯烴單體反應(yīng)。原Himont稱(chēng)這種技術(shù)為Hivalloy技術(shù)。

用這種技術(shù)可以生產(chǎn)出用極性和非極性單體改性的聚烯烴基工程材料，由于是反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)的特殊材料，產(chǎn)品具有傳統(tǒng)共混方法生產(chǎn)的工程材料沒(méi)有的優(yōu)越性能。1.5改進(jìn)型Z-N催化劑

2000年，由三井化學(xué)公司開(kāi)發(fā)?；钚詾槠渌黅K催化劑活性的2倍以上，適合與均聚和工具聚丙烯，等規(guī)度更高一些。

更高活性的Z-N催化劑：RK100RK-100和TK-220性能對(duì)比催化劑活性，g/g催化劑II，％MFR，g/10minB.D.，g/mlRK-10012900（2.3）98.46.50.44TK-2205500（1.0）98.36.00.43國(guó)內(nèi)北京化工研究院，燕化高新在這方面進(jìn)行了研究。

實(shí)現(xiàn)無(wú)造粒聚丙烯工藝

高立體規(guī)則性的D-給電子體的開(kāi)發(fā)1999年德國(guó)及日本的化學(xué)公司開(kāi)發(fā)了D-給電子體，可使聚丙烯的規(guī)則性更好，并使TK催化劑的活性提高30％，但是它的氫敏感性不好。催化劑給電子體活性g/g催化劑H2NLC10不溶物含量，Wt％Tm℃BDg/mlMFRg/10minTKDC280