針對聚丙烯,如今世界公認最為先進的生產工藝,就是氣相法聚丙烯工藝,它是依據氣相流化床里面的丙烯直接聚合的方式,最終獲取到固體聚丙烯產品,其中,Unipol工藝最具代表性,其不但流程非常簡單,還具備投資成本低的優勢,并且實際的操作安全性也非常高,近幾年來,得到了迅猛的發展。
1?Unipol聚丙烯工藝
1.1?Unipol聚丙烯工藝簡介
Unipol聚丙烯生產技術是以Univation聚乙烯生產技術為基礎發展而來,將氣相流化床工藝得以應用。Unipol聚丙烯工藝是將立式反應器生產的粉料樹脂顆粒在流化床內流化,將反應熱移出系統。該工藝最早階段由聯碳公司和殼牌公司聯合開發,經轉讓等一系列的過程,現階段工藝的主要擁有者是Grace公司。
1.2?Unipol聚丙烯工藝特點
Unipol聚丙烯工藝最大的優勢就是整體的流程相對簡單,由流化床反應器、循環氣壓縮機和循環氣冷卻器形成流化床反應回路,通過產品出料系統將反應生成的粉料樹脂轉移到下游系統,具備很高的持續生產可靠性。具體體現為以下幾方面:
第一點,反應器的整體結構簡單。采用目前公認最具簡捷性能的流化床聚合反應器,通過2臺串聯的反應器系統,就可對全范圍的聚丙烯產品進行靈活的生產。
第二點,生產效率高。通過使用超冷凝態操作使反應器產生的熱量快速移出,根本性提高了反應器的生產效率。
第三點,生產操作簡單。通過控制各種原料、助劑的進料實現反應組分的平衡,通過調節冷卻水溫度實現反應器溫度的平衡。
第四點,安全性高。在生產過程中,若出現任何的意外事故,只需切斷所有反應進料,快速注入一氧化碳,對反應器進行泄壓,就可以確保反應器的安全,把風險降至非常低的水平。
第五點,兼容性好。生產過程中需要使用不同的催化劑時,切換不同的催化劑都具備較好的兼容性,提高切換過程的平穩性和操作簡便性。
2?Unipol工藝聚丙烯產品
衡量聚丙烯工藝的重要尺度,就是聚丙烯產品。Unipol工藝可以全面滿足對常見的均聚和無規等聚丙烯產品的生產。在對 均聚和無規聚丙烯產品進行生產的過程中,只需應用單臺流化床反應器就可以達到生產要求;在對 抗沖聚丙烯產品進行生產的過程中,則應用兩臺流化床反應器系統串聯達到生產要求。Unipol聚丙烯工藝產品覆蓋的應用領域非常廣,可以在很寬的范圍內實現產品熔融指數和等規度的調節,尤其是在乙烯和丙烯的共聚物之中,實際的 橡膠相含量可以達到35%,使產品的抗沖性能大幅度提升上來。
3 Unipol聚丙烯工藝催化劑
在聚丙烯工業中,最為重要的核心就是催化劑。如今,在全球市場中Unipol工藝取得了巨大成功,與催化劑有著密不可分的關系。
3.1?SHAC系列催化劑
SHAC催化劑先進的ADT系列外給電子體,具備的操作性能極為優異,具體表現為以下幾點:
第一點,通過ADT系類外給電子體的應用,可以對極端反應器故障情況進行充分的適應,涵蓋大范圍的溫度變化;
第二點,就是將一種催化劑與不同給電子體進行復配,實現任意產品的有效組合;
第三點,就是對比傳統的外給電子體,可以使在線時間有效提升。
對于SHAC系列催化劑而言,根據氣相反應流化床工藝的特點將一種采用高比表面的乙氧基鎂載體設計出來。應用傳統的鄰苯二甲酸類內給電子體的方式,配套最為先進的ADT系列外給電子體,實現外給電子體。 其中,用于生產均聚聚丙烯的催化劑,主要有SHAC201系列;生產無規聚丙烯產品的是SHAC205催化劑。對于SHAC系列催化劑而言,其最大的優勢和特點,就是具備較好的顆粒形態,整體的催化劑活性相對較高,實際的細粉相對較少,操作穩定性相對高,非常適用于氣相流化床工藝。
相關企業,還將復配的ADT系列外給電子體開發進來,其最大的優勢和特點,就是可以以硅烷和單脂類化合物為依據,進行復配,提高催化劑定向能力的同時,實現等規度的調節,還能最大化避免反應器活性出現波動的情況,防止反應器內粉料粘結。
當前在整個市場之中, 應用最為廣泛的外給電子體是ADT5500和ADT5100,前者主要生產拉絲系列產品,后者主要生產薄膜系列產品。
3.2?CONSIST系列催化劑
隨著人們對于聚丙烯催化劑的性能要求越來越高,相應其安全性能要求也越來越高。在工業之中,常用催化劑的內給電子體均為鄰苯二甲酸二酯類化合物,從結構角度來看,這類化合物與人體性激素非常相似,其會對生物體的內分泌進行干擾,導致一些微量的化合物存在于環境之中,同時,借助呼吸道、皮膚、食物鏈等渠道進入到人的體內,導致人體本身荷爾蒙的含量受到影響,嚴重情況下,會導致人體本身的內分泌失調,并且降低人體自身的生殖功能。因此,將具備綠色和安全特性的給電子體開發出來,對二酯類化合物進行充分的替代,是當務之急。
將綠色安全的酚酯類化合物應用于新一代非鄰苯二甲酸型的CONSIST系列催化劑被研發了出來,其整體的催化活性非常高,不但具備抗沖性的特點,還具備高韌性的優勢,可以對高熔融指數的聚丙烯產品進行大范圍生產。主要有以下優勢和特點:
第一點,產品本身質量輕,最大化降低消耗,提高包裝效率;
第二點,產品本身熔融指數高,提高擠出速度;
第三點,產品的清潔度更高,催化劑殘留更少,不損害人體健康;
第四點,產品本身透明性好、剛性高,與其他系列催化劑進行對比,不論是活性、操作性能,還是相容性能,都更為優異。
CONSIST系列催化劑為此預制配套的D7000外給電子體,充分延續了SHAC外給電子的特點,同時提升聚丙烯產品的性能,不需要對催化劑進行更換,就可以使熔融指數提高大約三四倍,使成本進一步降低,滿足市場要求。
4 結束語
總而言之,Unipol聚丙烯工藝作為世界上最為先進的聚丙烯生產工藝之一,有機結合了流化床技術和高效的催化劑應用,在全球,屬于非常具有代表性的氣相法聚丙烯生產技術,不但具備投資相對較低的優勢,還具備操作穩定的特點。此外,整體的系統也相對簡單,具備較高的安全性,極為環保,滿足環境保護需求,在具體生產流程中,涵蓋的路線相對較短,最大化節省空間,提高生產率。對于氣相法聚丙烯催化劑而言,本文列舉的兩種系列催化劑,都具備非常優異的性能,尤其是后者,具備較高的環保性能,還能有效降低成本。
經過全面整合國外的先進經驗,結合我國Unipol聚丙烯生產裝置的實際情況,國內的催化劑生產商進行大膽的研發和創新,當前已經實現了氣相法聚丙烯部分配套催化劑的國產化。但是在聚丙烯催化劑領域,我國整體的研究和開發程度還相對落后,在未來發展過程中,必須要加大投入力度,充分掌握相關核心技術,實現催化劑的全面國產化,進一步降低聚丙烯生產成本,提升產品性能。
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