特性

聚丙烯簡稱PP，是一種無色、無臭.半透明固體物質。 [4]聚丙烯是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，為無色半透明的熱塑性輕質通用塑料。具有耐化學性、耐熱性、電絕緣性、高強度機械性能和良好的高耐磨加工性能等，這使得聚丙烯自問世以來，便迅速在機械、汽車、電子電器、建筑、紡織、包裝、農林漁業(yè)和食品工業(yè)等眾多領域得到廣泛的開發(fā)應用。 [4]近年來，隨著我國包裝、電子、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展，極大地促進了我國工業(yè)的發(fā)展。 [5]而且因為其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制產品，高強度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機械功能。 另外聚丙烯具有良好的接枝和復合功能，在混凝土、紡織、包裝和農林漁業(yè)方面具有巨大的應用空間。 [6]小鼠以8g/kg劑量灌胃1～5次，未引起明顯癥狀。大鼠吸入聚丙烯加熱至210～220℃時的分解產物30次，每次2h，出現眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品。 [3]發(fā)展簡史1954年G·納塔首先將丙烯聚合成聚丙烯（采用鋁鈦的氯化物做催化劑），并創(chuàng)立了定向聚合理論，引起了人們的關注。 [4]1957年意大利的蒙特卡提尼公司和美國赫（Hecules）公司分別建立了6000t/a和9000t/a的聚丙烯生產裝置。 [4]20世紀60年代后期到70年代中期聚丙烯進入了大發(fā)展時期。 [4]80年代至今，聚丙烯產量在合成樹脂中居于前列，現在僅低于聚乙烯，居第2位。 [4]中國于1962年開始研究聚丙烯生產工藝。 [4]從20世紀80年代開始，聚丙烯在中國發(fā)展迅速。我國引進了一些先進的關于聚丙烯生產技術和生產設備，先后建立了燕山、揚子、遼陽等一批大中型聚丙烯生產設施，各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產設施，并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產規(guī)模的大幅度增加，促使我國聚丙烯樹脂生產進入了快速發(fā)展階段 [7]。2012年，我國PP生產能力達到1296.7萬噸。 [8] 2015年，我國PP產能為2013萬噸/年。 [9]供需現狀由于我國聚丙烯的供需差距較大，近年來，大多數新的大型煉油、乙烯聯(lián)產項目和煤烯烴項目都配備了聚丙烯裝置，因此，未來中國聚丙烯產能將大幅增加。同時，還需要考慮那些小型的落后聚丙烯安裝技術，尤其是間歇式小體法裝置將被逐步淘汰，估計等到2025年聚丙烯在我國的生產能力將達到更高的水平。隨著中國經濟快速發(fā)展，對各種化工原料的需求不斷增加，導致了對聚丙烯的消耗量達到有史以來最高水平，因此我國將成為世界上聚丙烯最大消費國家。2003年，我國聚丙烯的消耗量已經達到532萬噸；2007年率先達到1000萬噸；2008年受金融危機影響，略降至1079萬噸；2018年，在基礎設施投資和國內需求的推動下，增長至1232萬噸。 [7]生產工藝

聚丙烯樹脂是四大通用型熱塑性樹脂（聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）之一，以丙烯為原料，乙烯為共聚單體通過聚合反應生產制得。 [10]世界上用于生產聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類：溶劑法、溶液法，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相法。各工藝特點簡介如下： [10]溶劑聚合法

溶劑法（又稱漿液法或泥漿法、淤漿法）是最早采用的聚丙烯生產工藝，但由于有脫灰和溶劑回收工序，流程長，較復雜等缺點，隨著催化劑研究技術的進步，從八十年代起，溶劑法已趨于停滯狀態(tài)，逐漸為液相本體法所取代。 [10]工藝特點：（1）丙烯單體溶解在惰性液相溶劑中（如己烷中），在催化劑作用下進行溶劑聚合，聚合物以固體輸粒狀態(tài)懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應器；（2）有脫灰和溶劑回收工序，流程長，較復雜，裝置投資大，能耗高。但生產易控制，產品質量好；（3）以離心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經氣流沸騰干燥和擠壓造粒。 [10]溶液聚合法

工藝特點：（1）使用高沸點直鏈烴作溶劑，在高于聚丙烯熔點的溫度下操作，所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布；（2）高溫氣提方法蒸發(fā)脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠出造粒得粒料產品；（3）生產廠家只有美國柯達公司一家。 [10]液相本體法含液相氣相組合式，液相本體法聚丙烯生產工藝是聚丙烯生產中后期發(fā)展起來的新工藝。該生產工藝是聚丙烯1957年開始工業(yè)化生產七年之后問世的。 [10]采用液相本體法生產聚丙烯，是在反應體系中不加任何其他溶劑，將催化劑直接分散在液相丙烯中進行丙烯液相本體聚合反應。聚合物從液相丙烯中不斷析出，以細顆粒狀懸浮在液相丙烯中。隨著反應時間的增長，聚合物顆粒在液相丙烯中的濃度增高。當丙烯轉化率達到一定程度時，經閃蒸回收未聚合的丙烯單體，即得到粉料聚丙烯產品。這是一種比較簡單和先進的聚丙烯工業(yè)生產方法。液相本體法工藝代表著八十年代國際上聚丙烯生產的新技術、新水平。 [10]工藝特點：（1）系統(tǒng)中不加溶劑，丙烯單體以液相狀態(tài)在釜式反應器中進行液相本體聚合，乙烯丙烯在流化床反應器中進行氣相共聚；（2）流程簡單，設備少、投資省，動力消耗及生產成本低；（3）均聚采用釜式攪拌反應器（Hypol工藝），或環(huán)管反應器（Spheripol工藝），無規(guī)共聚和嵌段共聚均在攪拌式流化床中進行。 [10]采用液相本體法的典型代表是baseLL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術，采用齊格勒-納塔催化劑，可生產出保持韌性和加工性能同時又具有高結晶度、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物。Spherizone循環(huán)反應有二個互通的區(qū)域，不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應器所起的作用。這兩個區(qū)域能產生具有不同相對分子質量或單體組成分布的樹脂，擴大了聚丙烯的性能范圍。 [10]該工藝的核心設備為MZCR（多區(qū)循環(huán)反應器系統(tǒng)）反應器R230系統(tǒng)。該反應器由提升管和下降管兩部分組成。在提升管內聚合物通過反應氣體向上吹，形成流化，并送入下降管的上部經過旋風分離器后，粉料在收集在下降管內。反應氣體由離心式壓縮機通過外部的管線循環(huán)，反應熱依靠在外部循環(huán)管線上的循環(huán)器冷卻器來移出。反應器產品通過安裝在下降管下部的閥門排出。排出的粉料經過高壓和低壓脫氣后，在生產均聚物和無規(guī)共聚物時，直接進行汽蒸和干燥，得到粉料產品。生產抗沖產品時，經過高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應器。該反應器仍采用Spheripol II氣相反應器系統(tǒng)。共聚反應器為立式圓筒式容器，上、下為球形封頭，下部為沸騰床，主體材料為不銹鋼，內表面拋光。 [10]該工藝目前單線最大生產能力已達45萬噸/年。MZCR（多區(qū)循環(huán)反應器）抗沖共聚產品的乙烯含量可高達 22%（橡膠含量大于40%），還可生產含乙烯和1-丁烯的三元共聚產品。 [10]氣相本體法工藝特點：（1）系統(tǒng)不引入溶劑，丙烯單體以氣相狀態(tài)在反應器中進行氣相本體聚合；（2）流程簡短，設備少、生產安全，生產成本低；（3）聚合反應器有流化床、立式攪拌床及臥式攪拌床。 [10]采用氣相本體法的典型代表是DOW化學公司Unipol氣相工藝。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國聯(lián)碳公司（UCCP）和殼牌公司于二十世紀八十年代開發(fā)的一種氣相流化床聚丙烯工藝，是將應用在聚乙烯生產上的流化床工藝移植到聚丙烯生產中，并獲得成功。該工藝采用高效催化劑體系，主催化劑為高效載體催化劑，助催化劑為三乙基鋁、給電子體。 [10]UNIPOL工藝具有簡單、靈活、經濟和安全的特點；該工藝只用很少的設備就能生產出包括均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物在內的全范圍產品，可在較大操作范圍內調節(jié)操作條件而使產品性能保持均一。因為使用的設備數量少而使維修工作量小，裝置的可靠性提高。由于流化床反應動力學本身的限制，加上操作壓力低使系統(tǒng)中物料的貯量減小，使得該工藝比其它工藝操作安全，不存在事故失控時設備超壓的危險。 [10]此工藝沒有液體廢料排出，排放到大氣的烴類也很少，因此對環(huán)境的影響非常小，與其它工藝相比，該工藝更容易達到環(huán)保、健康和安全的各種嚴格規(guī)范。該工藝的另一顯著特點是可以配合超冷凝態(tài)操作，即所謂的超冷凝態(tài)氣相流化床工藝（SCM）。該技術通過將反應器內液相的比例提高到45%，可使現有的生產能力提高200%。由于液體含量多少不是流化床不穩(wěn)定、形成聚合物結塊的基本因素，因此該技術關鍵的操作變量是膨脹床的密度及膨脹松密度與沉降松密度的比例。由于超冷凝態(tài)操作能夠最有效地移走反應熱，它能使反應器在體積不增加的情況下提高2倍以上的生產能力，對于投資的節(jié)省是非常可觀的。抗沖共聚產品的乙烯含量可高達17% （橡膠含量大于30%）的抗沖共聚產品。 [10]該工藝的核心設備為氣相流化床反應器、循環(huán)氣壓縮機、循環(huán)氣冷卻器和擠壓造粒機組。流化床反應器是空心式容器，其頂部帶有擴大段，底部帶有分布器，第一反應器操作壓力為3.5MPaG，溫度67℃，第二反應器操作壓力為2.1MPaG，溫度70℃；循環(huán)氣壓縮機為單級、恒速、離心式壓縮機。