一、聚丙烯工藝簡介
聚丙烯是以丙烯為單體經聚合反應而生成的聚合樹脂。四十多年來,聚丙烯技術一次又一次飛躍式的進步,極大地簡化了聚丙烯的工藝流程,使裝置的投資和生產成本降到很低的水平。聚丙烯常用工藝方法包括淤漿法工藝和本體法工藝。
①. 淤漿法工藝
又稱漿液法或溶劑法工藝,是世界上最早用于生產聚丙烯的工藝技術。從1957年第一套工業化裝置到現在一直是最主要的聚丙烯生產工藝。
②. 本體法工藝
開發始于20世紀60年代,1964年美國Dart公司采用釜式反應器建成了世界上第一套工業化本體法聚丙烯生產裝置。與采用溶劑的漿液法相比,工藝流程簡單,設備少,生產成本低,“三廢”量少,可以得到高質量的產品等優點。不足之處是反應氣體需要氣化、冷凝后才能循環回反應器。本體法不同工藝路線的區別主要是反應器的不同。反應器可分為釜式反應器和環管反應器兩大類。釜式反應器是利用液體蒸發的潛熱來除去反應熱,蒸發的大部分氣體經循環冷凝后返回到反應器,未冷凝的氣體經壓縮機升壓后循環回反應器。而環管反應器則是利用軸流泵使漿液高速循環,通過夾套冷卻散熱,由于傳熱面積大,散熱效果好,因此其單位反應器體積產率高,能耗低。
本體法生產工藝按聚合工藝流程,可以分為間歇式聚合工藝和連續式聚合工藝兩種。
1. 間歇本體法工藝
間歇本體法聚丙烯聚合技術是我國自行研制開發成功的生產技術。它具有生產工藝技術可靠、對原料丙烯質量要求不是很高、所需催化劑國內有保證、流程簡單、投資省、收效快、操作簡單、產品牌號轉換靈活、三廢少、適合中國國情等優點,不足之處是生產規模小,難以產生規模效益;裝置手工操作較多,間歇生產,自動化控制水平低,產品質量不穩定;原料的消耗定額較高;產品的品種牌號少,檔次不高,用途較窄。目前,我國采用該法生產的聚丙烯生產能力約占全國總生產能力的24.0%。
2. 連續本體法工藝
該工藝主要包括美國Rexall工藝、美國Phillips 工藝以及日本Sumitimo 工藝。
二、Dow化學公司Unipol 工藝
該工藝屬于Dow化學公司所有,Unipol聚丙烯工藝與聚乙烯工藝類似。工藝過程主要包括原料精制、催化劑進料、聚合反應、聚合物脫氣和尾氣回收、造粒、摻混和包裝碼垛等工段,Unipol聚丙烯工藝流程圖如圖2.17所示。
三、BASF公司的Novolen 工藝
該工藝是由BASF公司開發成功的。1999年,該工藝擁有者Targor公司達成協議。由ABB Lummus公司負責在全球范圍內推廣 Novolen工藝。Novolen 工藝包括原料精制、催化劑配制、聚合反應、聚合物粉料的凈化,擠壓造粒等工序,見圖2.18和圖2.19。
四、聚丙烯裝置的配管設計
主要是對塔、換熱器、罐、泵、反應器等設備的配管設計。