聚丙烯（PP）塑料因其具有良好的耐高温性、耐腐蚀性、电绝缘性，且密度低，加之原料价格低廉，来源丰富，使其应用在近些年来得到了迅猛的发展，随着聚丙烯工业的突飞猛进，它已成为五大工程塑料中居于重要位置的一个品种。



　　国外几种典型的生产聚丙烯的工艺技术



　　1.Montell公司液相、气相组合式聚丙烯工艺技术



　　Spheripol工艺是Himont公司（现为Montell公司）开发成功的，采用高效催化剂的聚合工艺，它是当今聚丙烯行业中比较先进、比较成熟的方法之一。Himont工艺的生产过程简述如下：



　　原料单体在与催化剂混合后进入小环管，在20℃，3.4MPa条件下进行预聚合。预聚之后进入大环管反应器，在70℃，3.4MPa条件下进行聚合反应，大环管反应器可以是单环或双环，停留时间2小时。聚合之后生成的粉料“漂浮”于液态丙烯中，形成淤浆，该淤浆经闪蒸后实现聚合物粉料与单体丙烯的分离，单体丙烯再经洗涤、压缩、冷却之后得以回收，而聚合物粉料经脱活、干燥、造粒、筛分、贮存、掺

混之后包装出厂。



　　该工艺特点为：（1）在聚合方面Spheripol工艺采用液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺。采用特殊设计的环管反应器，该反应器具有传热系数大；单位体积的传热面积大；单位体积的产率高；单程转化率高；流速快的特点。Spheripol工艺的共聚反应采用气相法，反应器是一个或两个串联的密相流化床反应器，且在共聚部分不需再加催化剂。



　　（2）Himont工艺原料消耗定额的预期值为1.01kg／kg聚丙烯，属于单耗较低的一种工艺。



　　（3）Himont工艺的产品品种比较全，牌号多，用途广，无需脱氯、脱灰、脱无规物，其粉料产品的熔体指数范围宽（一般可在0.1～400g／10min之间），容易严格控制，结晶度高，粉料产品呈圆球型，表观密度大，流动性好。



　　2.Amoco气相法工艺1979年12月，Amoco公司在美国得州建立了{dy}套气相均聚反应装置。Chisso公司随后对此工艺进行了改进，增加了抗冲共聚物的生产。Amoco与Chisso公司于1990年联合申报了这项技术的专利，命名为Amoco／Chisso工艺。合作已于1995年终止，Amoco独自拥有此项专利。Amoco采用的高效催化剂不需预聚合，也不需脱灰和脱氯，其催化剂的典型活性为40000kg聚丙烯／kg催化剂。

Amoco工艺生产过程简单，装置投资少，生产控制容易，聚合反应的压力相对较低，安全性较高。它能稳定地生产抗冲共聚物，并能很好地保持产品低温冲击强度与刚性之间的平衡。



　　该工艺的生产过程简述如下：原料单体和催化剂首先加入{dy}反应器，在71℃，2.25MPa下进行聚合反应，生成的粉料经过气锁系统进入第二反应器，第二反应器的操作条件基本与{dy}反应器相同。反应产物经过滤脱气、脱活干燥、造粒筛分、贮存掺混之后包装出厂。



　　其工艺特点：



　　（1）独特的聚合反应器设计。



　　Amoco气相工艺的反应器是一种卧式带机械搅拌的压力容器，它具有良好的径向混合和低的轴向分散，反应器上有多个气相和液相进料点，作为催化剂、液体丙烯及气体进料线。



　　（2）科学合理的反应撤热方式。搅拌床反应器的反应热是靠液体丙烯汽化带走的。



　　（3）气锁系统。气锁系统用于把物料从{dy}反应器输送到第二反应器，使两个反应器相对独立，避免反应器相互串流。



　　（4）还有一个重要特征是停止催化剂进料后，聚合反应能被很容易且平稳地停止，并且反应器中的组分能被保存很长时间，而树脂的性质不会发生变化，直到重新开始生产。



　　（5）原料消耗一般为1.015kg／kg聚丙烯，是一种单耗较低的工艺。



　　（6）Amoco工艺可生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物的全范围产品。该工艺对生产抗冲共聚物具有突出优势，可得到综合性能良好的产品。



　　3.其他几种有代表性的聚丙烯生产工艺（1）UCC／Shell公司的Unipol工艺是UCC公司和Shell公司合作开发的一种气相流化床聚丙烯工艺。该工艺采用两台带扩径的气相流化床反应器，{dy}反应器生产均聚产品，第二反应器生产共聚产品。催化剂活性高，不需预聚合，无脱灰、脱氯工序。生产流程短，设备少，能耗低，产品质量均匀。



　　（2）Chisso公司与Amoco公司曾有过良好的合作，其生产工艺与Amoco工艺基本相同，采用两台卧式带搅拌的气相反应器。一器生产均聚和无规产品，二器生产抗冲产品，采用液态丙烯循环气化方式取走反应热。装置流程短，设备少，产品切换迅速，可生产高质量的抗冲共聚产品。



　　（3）Targor公司的Novolen工艺采用两台立式带搅拌的气相反应器，可生产均聚物、无规共聚物和高乙烯含量、高性能的抗冲共聚物产品。其单台反应器的{zd0}体积可达75立方米。{zd0}单线生产能力可达22.5万吨／年。该工艺的生产流程简单，无闪蒸干燥和溶剂回收等工序，因此，设备台数相应减少，基建投资和生产成本较低。



　　（4）三井油化采用液、气相本体法组合工艺生产聚丙烯。催化剂需预聚合。用一液一气两台反应器生产均聚产品，用两液两气四台反应器生产抗冲产品。该工艺生产流程较长，设备多，一次投资大。



　　（5）北星双峰聚丙烯技术是在其聚乙烯技术基础上发展而来。{dy}个北星双峰聚丙烯工厂已于2000年5月于奥地利投产，生产能力是20万吨／年。



　　国内聚丙烯生产技术的发展



　　1962年北京化工研究院开始研制聚丙烯，1965年建成60吨／年聚丙烯中试装置。1964年兰化公司从英国吉玛公司引进首套5000吨／年溶剂法聚丙烯装置，1970年投产，生产均聚产品。1973年，北京燕山石化公司从日本三井油化公司引进8万吨／年溶剂法聚丙烯装置，1976年投产，从此，有了耐抗冲共聚产品的生产。到80年代，随着中国石化工业的迅速发展，聚丙烯的生产也得到巨大发展。从1983年南京扬子石化公司从日本三井油化引进的14万吨／年本体法高效催化剂

PP装置开始，中国陆续引进了十几套采用第三代高活性、高等规度催化剂的Himont公司Spheripol聚丙烯和三井油化Hypol聚丙烯生产工艺。至1990年，全国已有近60套小本体聚丙烯装置，分建在50多个生产厂家，遍布全国，但开工率及生产负荷都较低。1996年燕化公司又引进了一套年产20万吨的Amoco气相法聚丙烯装置，该装置于1999年投产，是国内生产能力{zd0}的一套聚丙烯装置，另外，在建的两套分别是扬

子石化公司引进的20万吨／年Amoco工艺的聚丙烯装置，上海金山石化公司由国内自行设计的20万吨／年Himont工艺聚丙烯装置。目前国内的聚丙烯行业现状可以概括为：各类小规模的生产装置多，而生产能力大的装置少，生产通用料的装置多，而生产专用料的装置少。

　　

　　我国近年来聚丙烯的生产能力和产量增长迅速，生产能力由1991年的100万吨扩大到1999年的285万吨，以每年12.3％的速度跃升，产量由1991年的57.59万吨猛增到1999年的264.7万吨，平均年增长率达到18.5％。但由于聚丙烯应用领域的不断拓展，我国的聚丙烯市场目前仍处于供不应求状态，缺口较大，进口量近几年都在百万吨／年以上。



　　另外，我国近年来在引进装置催化剂的国产化方面也取得了较大的成果。国外几家有代表性的PP生产工艺都是采用各自的专用催化剂，价格十分昂贵，以Himont公司的GF2A催化剂为例，其价格约400万元／吨，而现已工业化的国产N型催化剂和国产CS－Ⅱ催化剂均为200万元／吨，价格上有明显优势。从活性上看，GF2A为20～30kgPP／g催化剂，而N型催化剂的活性为23kgPP／g催化剂，CS－Ⅱ催化剂可达40kgPP／g催化剂，而且CS－Ⅱ催化剂生产BOPP专用料有优势，等规度可调性强；N型催化剂生产纺丝料有优势，其灰分小，等规度高，加氢量小。目前国内某些研究机构正在抓紧新一代催化剂的研制，据悉，CS－Ⅲ已进入中试阶段。但国产催化剂的使用稳定性不如进口的好，从而使操作成本上升，对产品质量也有不利影响。



　　聚丙烯产品的应用与市场预测



　　40年来，以聚合物为基础的丙烯已经成为为用户提供价格优惠、性能优良的树脂家庭中的一员。聚丙烯以其浓度低、拉力强；焊接温度高；刚性和撞击强度平衡性好；应力裂缝阻力强；化学抗阻性高；承受温度不变形等特性为用户提供了经济实惠的效用。聚丙烯树脂有三种类型：均聚物，无规共聚物和抗振共聚物。



　　树脂可适应于许多不同的纺丝工艺，如挤压，热成型，注入成型，吹模成型。聚丙烯广泛用于生产绳、索所用的纤维和长丝；地毯背面和发货麻袋打包的包裹等所用机织织物；消耗品如菱形花纹盖布和医用服装所用非机织织物；用于卷烟和食品包装的弹性膜；汽车内部装潢，家庭用具，小型器具，洗碟机衬里，冷冻机衬里，箱包和玩具的吹膜部件。



　　聚丙烯树脂不断寻找着适合多种经营市场新的应用，替换成本较高的材料，如ABS、尼龙、垫塑高弹体（TPE）等。由于其价格、性能的要求，树脂这个家庭已经很满意其在近20年来产品每年增长近10％的成绩，而且1996年全球产量达22.7百万吨的优异成绩。



　　进入新千年，聚丙烯的前途以其高于GNP增长的速度成长还会是很光明的。亚洲东南部地区和太平洋周边国家具有巨大的增长潜力，因为其人口密集，市场广阔，经济增长迅速，平均收入和消费水平等方面都很有潜力。在亚洲东南部地区（不包括日本）人均聚丙烯的消费大约为1.85kg，而欧洲西部为11.2kg，日本为19.6kg，美国为20.9kg。全球聚丙烯年需求量增长为6％，亚洲南部地区的增长速度更高一些（10％）。



　　在中国，1996年，聚丙烯的需求为220万吨，中国为世界第三大市场，仅次于美国和日本，进口大约44％。中国现有的大多数聚丙烯工厂生产规模不大，而且主要生产均聚物。近年来，工厂建设规模扩大，均聚物，无规共聚物和抗冲共聚物产量大幅增加。虽然我国聚丙烯工业发展迅速，但仍不能满足国内市场对聚丙烯的需求。从80年代初开始，我国每年都要进口几十万吨的聚丙烯树脂，到90年代，聚丙烯的

进口量以平均每年11.3％的速度增长。1995年我国聚丙烯进口量突破100万吨，1999年达到147.3万吨。



　　预测2005年，聚丙烯生产能力将达到400万吨／年，产量为370万吨，需求量为540万吨，缺口170万吨；到2010年聚丙烯生产能力将达到510万吨／年，产量为480万吨，需求量为670万吨，预计缺口190万吨。



　　我国聚丙烯的消费以编织袋和捆扎绳为主，注塑、薄膜、纤维等所占比例较小，说明我国聚丙烯消费市场还不成熟。



　　预计未来十年中，我国聚丙烯的应用结构将逐渐接近发达国家的水平，用于工业、汽车、家电制品的注塑级聚丙烯将有明显增长，纤维级聚丙烯、BOPP、家用电器专用料、汽车专用料的需求将会有较大的增长，编织袋消费的比例将下降。同时丙纶纤维及无纺布将是我国聚丙烯树脂发展潜力{zd0}的一个市场，并且在医疗卫生材料方面的消费增长将大幅度地增加。



　　80年代以后，世界聚丙烯生产技术的发展有以下特点：（1）本体法Montell的Spheripol工艺和Amoco、UCC的气相法工艺占有优势，生产工艺趋向简化，建设投资及生产成本逐步降低。



　　（2）茂金属催化剂技术使产品的性能得到显著改进，将进一步扩大聚丙烯的应用领域。改进的Ziegler－Nattta催化剂也使聚丙烯产品的性能得到很大改进。



　　（3）聚丙烯催化剂的发展已经导致以丙烯为基础的工程塑料的发展，如Himont的Catalloy和Hivalloy工艺，通过这些技术生产的聚合物大大拓宽了产品的应用范围。



　　（4）新开发的丙烯／乙烯嵌段共聚PP、高乙烯含量抗冲PP共聚物、高熔体强度热成型PP、超高流动性PP等共聚物改进了聚丙烯的性能，开辟了新的市场，许多高增长率的聚丙烯的应用都要求采用共聚物，共聚物性能比均聚物好并且更稳定，共聚物的应用领域正在逐步扩大。



　　（5）聚丙烯改性产品的消耗量正在不断增加，改性可使聚丙烯在很宽的应用范围内适应市场的要求。



　　（6）近年来我国聚丙烯行业也得到了十分迅猛的发展，而且潜在的市场空间仍十分广阔。随着石化行业的发展，我国的聚丙烯技术必将迅速达到{sjlx}水平。