[发明专利]间歇液相本体法生产乙烯无规共聚聚丙烯的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及共聚聚丙烯生产工艺技术，具体涉及在间歇液相本体聚丙烯装置中生产乙烯无规共聚聚丙烯的设备和方法。

背景技术

聚丙烯作为通用型热塑性树脂具有耐热性优良、耐腐蚀性和电绝缘性优良、易加工、热变形温度高、价廉等特点，在各个行业中都得到了广泛的应用。但其韧性差，尤其是低温发脆，限制其在某些领域的应用。一般工业上都采用无规共聚和抗冲共聚的办法提高聚丙烯的韧性。

聚丙烯可以采用连续式聚合工艺和间歇式聚合工艺生产。连续式聚合工艺由于生产装置便于大型化，产品质量稳定，产品性能好是世界上普遍采用的聚丙烯生产方法。连续式聚合工艺一般都能生产均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和抗冲聚丙烯。不同的聚丙烯工艺主要是采用的反应器不同，如：Basell公司的Spheripol工艺均聚反应器为两个串联的环管式反应器，气相反应器采用密相流化床形式。DOW化学的Unipol工艺采用气相流化床，均聚和共聚在串联的两个流化床中进行。Borealis公司的Borstar PP工艺包括一个环管反应器和2～3个气相反应器。INEOS(原BP-Amoco)公司的Innovene气相法工艺采用两个卧式气相釜反应器，内有机械搅拌，物料的停留时间分布接近柱塞流形式。CBI公司的Novolen气相法工艺是采用两台立式气相搅拌釜，用串联的双釜可生产抗冲共聚物。三井油化的Hypol工艺采用搅拌液相聚合釜与气相反应器相结合的方式。

间歇液相本体法聚丙烯生产技术是我国自行研制开发成功的技术。该工艺主要包括原料精制、聚合反应、闪蒸去活、造粒与包装等工艺单元。聚合反应的工艺单元中，包括丙烯计量罐、活化剂加料罐、催化剂加料罐、氢气计量罐、聚合釜、热水槽、热水泵、冷水管线及蒸汽管线等设备。间歇液相本体法聚丙烯工艺对原料丙烯质量要求不是很高，流程简单，投资省、收效快，产品牌号转换灵活，特别适合我国炼厂气资源分散而丰富的特点和国情。间歇式液相本体法一般只能生产均聚聚丙烯。

间歇式液相本体法聚丙烯工艺也存在不少缺点。如：原料的消耗定额较高，装置手工操作较多，间歇生产，自动化控制水平低，产品质量不稳定等。其中最主要的缺点是产品种类单一，这是因为均聚聚丙烯低温脆性高，只适合于用来制造低挡次塑料制品，用途较窄。

无规共聚物是聚丙烯的一种，它在聚丙烯分子链中加入乙烯单体进行改性，能改进聚丙烯的光学性能(增加透明度、减少浊雾)，提高抗冲击性能等。生产无规共聚聚丙烯的关键是控制共聚过程中乙烯聚合的量，如果聚合的乙烯含量过少，则对聚丙烯的产品性能没有改进；若聚合过多则使聚丙烯可溶物过多，在后续的出来过程中聚丙烯发粘，使生产难于进行。连续法聚丙烯生产装置通过控稳聚合速率和乙烯加入量通常都能够生产无规共聚聚丙烯。而间歇式液相本体法聚丙烯工艺反应过程中丙烯的聚合速度变化大，反应很不均匀，通常都不能生产无规共聚物。因为按照间歇式聚丙烯的过程，如果初期乙烯和丙烯一起加入反应器，由于乙烯的较高聚合速率，乙烯将在反应初期迅速聚合使聚合物发粘。如果乙烯按照稳定流量加入聚合釜，由于催化剂的聚合动力学行为前高后低，在前期聚合速率高时乙烯的聚合量过低，在后期聚合速率低时乙烯聚合量过高使聚合物发粘。

抗冲聚丙烯(或称嵌段共聚聚丙烯)是在均聚聚丙烯中加入橡胶相制备出的聚丙烯，橡胶相在受到撞击时引发银纹吸收能量，从而提高材料的韧性。抗冲聚丙烯生产需要两步：第一步先合成丙烯均聚物，可以采用液相本体聚合或气相聚合工艺；第二步合成乙丙共聚物(橡胶相)，为最终产品提供韧性，共聚阶段一般采用气相共聚工艺。

专利公开CN1817919A公开了一种聚丙烯的制备工艺及其反应装置，主要特点是在聚合釜内进行丙烯均聚反应70～80分钟后，经聚合釜的外循环系统向聚合釜内通入乙烯气体进行共聚反应，乙烯气体的通入量为丙烯用量的5～7％。当釜内压力低于0.05Mpa时反应结束。得到的聚丙烯的低温脆性有了很大改善，缺口或无缺口冲击强度有了明显提高。该发明适合应用在中型和小型间歇式聚丙烯生产装置中。从该方法反应结束的压力看乙烯共聚基本是在气相进行。而反应前期又有一个比较长的均聚阶段，因此该方法制得的聚丙烯是抗冲共聚的聚丙烯。