Novolen气相工艺生产聚丙烯

李妍梅

（国家能源集团宁夏煤业烯烃二分公司聚合车间，宁夏 银川 750400）

一、聚丙烯简介

聚丙烯（Polypropylene，缩写为PP），它是由丙烯单体通过聚合反应制得的一种高分子化合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料）。由于它是烯烃聚合的产物，因而属于聚烯烃树脂。它既可以用做单组分塑料，又可与聚乙烯等共混做为改性的复合塑料使用，与聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯一样，聚丙烯属于热塑性塑料。

二、聚丙烯的性质

（一） 聚丙烯的物理性质

1.聚丙烯树脂具有可塑性

聚丙烯是一种典型的热塑性塑料。它受热时（达到熔点）熔化，冷却时固化成型，且这一过程可以多次重复进行。由于这一特性，使聚丙烯加工成型十分方便，可以很容易用挤出、注塑、吹塑、注射等方法直接加工成型，并可以使加工边角料及废旧料回收重复利用。

2.聚丙烯树脂具有良好的耐热性能

它的熔点高，为164～170℃（纯等规度的熔点达176℃），软化点为150℃以上，即使在沸水中也不变形，不失去其结晶性。聚丙烯连续使用温度为120℃，在无负荷情况下，最高使用温度可达150℃。聚丙烯是通用树脂中耐热性能最好的一种。

3.聚丙烯树脂的密度小

聚丙烯的相对密度为0.90～0.91，是各种树脂中相对密度最小的。

4.聚丙烯树脂的物理机械性能良好

它的拉伸屈服强度一般可达30～38MPa，这也是通用合成树脂中最高的品种之一。它表面强度大，弹性较好，耐磨性良好。

（二）聚丙烯的化学性质

聚丙烯具有优良的化学稳定性，并随着其结晶度的增加稳定性也增加。它与绝大多数化学品接触几乎不发生作用，但发烟硫酸、发烟硝酸、氯磺、铬酸对聚丙烯有腐蚀作用。

聚丙烯的热化学稳定性好。在100℃温度下，大多数无机酸、碱、盐溶液除具有强氧化性质外，对聚丙烯几乎都无破坏作用。

三、聚丙烯的用途

聚丙烯树脂具有许多优良的特性和加工性能，它透明度高、无毒性、比重轻、易加工、抗冲击、强度高、耐化学腐蚀、抗扭曲性与电绝缘性好，并易于通过共聚、共混、填充、增强等工艺措施进行性能改进，使其能将韧性、挺性、耐热性等结合起来，因此它的用途很广，加上原料来源广、价格低廉，使聚丙烯的应用范围日益扩大。

（一）本文主要介绍Novolen气相工艺生产聚丙烯法

Novolen工艺是BASF公司最初开发成功的，是气相搅拌床工艺的典型代表。早期的Novolen工艺采用常规催化剂，因此聚合物中催化剂残渣较多。1990年BASF公司采用高效催化剂，更新了此工艺。新工艺不需脱无规物，省去了脱氯过程。可生产丙烯均聚物、无规共聚物，三元共聚物和分散橡胶颗粒高达50%的抗冲共聚物以及高刚性产品。

（二）工艺过程

1.工艺流程说明

Novolen聚丙烯工艺采用立式搅拌反应器，内装双螺带式搅拌器。其主要包括催化剂配制、聚合反应、挤压造粒工序等

高效催化剂与丙烯或白油在催化剂配制罐内混合，配制成催化剂浆液，然后通过重力进入计量罐，计量加入反应器。两种助催化剂可以采用纯的或者用有机溶剂配制后，然后用泵计量加入反应器。

在聚合单元，根据聚合级丙烯的规格，经过必要的精制后，加入反应器。聚合反应器为立式螺带式搅拌器，防止产生大块和床层骤降。聚合反应器在气相下连续进行，所以反应器压力和温度都应于气相丙烯的条件一致。均聚反应的温度在75-85℃，压力范围在2.8-3.2MPag，共聚反应应在较低的温度、压力下进行，抗冲共聚温度为70-80℃，压力范围在2.3-2.7MPag，抗冲共聚温度在65-75℃，压力范围在1.4-1.7MPag，具体的反应器条件要根据最终胜出的产品性能决定。聚合反应器热通过加入反应器的液相丙烯撤出，通过冷凝器将丙烯冷凝，循环回反应器。

聚合物粉料及夹带的丙烯气，从反应器内部的插入管靠压差连续排出进入排放仓。在排出管上安装一个阀门，随着反应器的料位的高低开启和关闭。反应器的排出的粉料在排放仓内降低到微正压，聚合物和夹带的大部分丙烯粉料，分离出的气体经压缩机压缩后返回反应器，若果含有乙烯，还需要冷凝、精馏。

排放仓中的粉料进入净化仓，粉料中残余的丙烯被氮气吹出，可以回收利用。粉料由闭路的氮气系统输送至挤压造粒系统。

本装置挤出工段采用日钢（JSW）的双螺杆挤出机，设计能力分别为32 t/h和45 t/h。下游干燥器出口粒料表面的水分含量小于300ppm。在挤出段通过加入固体、熔融、液体添加剂来改变产品的性能。在挤出机喉部加入过氧化物，通过在线分析的方式来控制产品的流变性能。

挤出机螺杆由三个区组成：进料段、熔融/混炼段和出料段，在熔融挤压段下游提供一个节流阀。

物料通过料斗由重力下落到挤压机进料段中，在筒体内输送一段距离，由摩擦热和热的筒体传导的热来加热物料。

然后物料在部分熔融状态下输送到混炼/熔融段，这个区域由挤压机螺杆将软化的无联系的粉料转换成挤压的熔融的物料。

挤压螺杆由挤压转子组成，捏合块可以对进入的物料给出较高的剪切力和挤压作用把它们变成连续熔融。节流阀安装在挤出机筒体出口，抑制熔融物料流向下游设备。

当节流阀打开形成一个狭窄的缝隙时，高的熔融流体压力（较高的能量）强制熔融树脂必须通过通道。

2.总之，选择低的螺杆转对应于低的产量和低的温度混炼。

（三）主要使用的原材料

1.氢气

氢气是无色无味无毒的气体，分子式为H2，极易着火爆炸，

2.乙烯

乙烯分子式为CH2=CH2，常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。

3.丙烯

丙烯是无色甜味，爆炸范围很宽的可燃气体，分子式为CH3—CH=CH2 ，分子量为42.081，高浓度的丙烯有麻醉作用。

4.催化剂

本装置采用Z-N（齐格勒-纳塔）型高效催化剂PTK 4320（用于生产各等级的聚合物，特别是高C2无规共聚物（＞ 4 %）、高C2抗冲共聚物）、LYNX 1000（适用于生产所有均聚物）两个系列，三乙基铝（TEA）作为助催化剂1（活化剂）。

5.造粒过程中的添加剂

（1）抗氧剂1010

（2）抗氧剂168具有微毒。

（3）硬脂酸钙

（四）生产的产品牌号

本装置可以生产均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物三种类型的产品，总共93个牌号，其中均聚牌号为46个， 无规共聚牌号为17个（包括一个无规嵌断共聚物），抗冲共聚牌号为：30个。

注释：

部分均聚产品牌号用PTK4320催化剂，部分均聚产品牌号用LYNX1010催化剂只有一个牌号3048TC用的给电子体的量为：0.01KG/TPP