聚丙烯生产工艺及影响聚合反应的杂质分析.pdf

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1、聚丙烯生产工艺及影响聚合反应的杂质分析张鑫方(中国石油化工股份有限公司茂名分公司，广东525000)莫力根(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：作为一种高分子材料，聚丙烯在许多领域都有着广泛的应用，对于其本身质量的要求也在不断提高。而就目前而言，在聚丙烯材料的生产中，存在着许多影响聚合反应顺利进行的杂质，其对于聚丙烯的品质影响巨大。本文结合聚丙烯的生产工艺，对影响聚合反应的杂质进行了简单分析。关键词：聚丙烯；生产工艺；聚合反应；杂质聚丙烯属于一种由丙烯经聚合反应生成的一种热塑性树脂，多呈无色半透明

2、固体，无味无毒，具有耐高温、耐腐蚀的特性，而且密度较小，自重轻，通过改性还能够有效克服耐低温冲击性差及容易老化的缺陷，在化工、建筑等领域发挥着非常重要的作用，保障聚丙烯产品的生产质量和效率，是相关技术人员需要深入研究的课题。1聚丙烯生产工艺聚丙烯是以丙烯为原料，以聚合反应为基本原理得到的一种高分子材料，在聚合反应的过程中，包含了四个主要阶段，一是活化反应，主要是利用催化剂的氧化还原反应，将原本的+4价钛还原为+3价，对钛进行激活；二是链引发，丙烯分子开始自主介入到活性中心，形成聚丙烯链条；三是链增长，更加

3、大量的丙烯分子加入到活性中心，聚合链开始从表面向外逐渐增长；四是链终止，这是氢分子自主介入活性中心的阶段，可以在其尾端形成一cH3，使得聚合链得以终止。氢分子可以通过对聚合物分子链的控制，有效掌握熔融指数，同时不会影响到活性中心的聚合反应⋯。在当前的技术条件下，聚丙烯生产工艺主要包括了本体法、溶液法、气相法和浆液法四种，这里主要针对连续式液相本体法工艺进行分析。具体来讲，需要首先对丙烯进行精制，放置在反应器中，注入相应的催化剂，完成液相本体的聚合反应。液化状态下的催化剂粉末会随着聚合反应的持续进行，不断生

4、长同时引发悬浮现象。而伴随着反应时间的延长，催化剂的积累会使得液相丙烯中产生的聚丙烯粉末不断增加，浓度也会随之提高。聚合反应结束后，可以对液态的丙烯进行回收利用，得到了聚丙烯粉末经提取和过滤后，进行闪蒸，去除其中没有发生聚合反应的丙烯单体，就可以得到纯净的聚丙烯产品。在上述生产工艺中，聚合反应是核心内容，主要是利用聚合反应器，在其中加入计量后的精丙烯以及由三苯基二甲氧硅烷、液态三乙基铝等组成的催化剂，同时注入氢气，在设定好的温度下进行连续聚合。而聚合反应完成后的闪蒸操作，是指通过蒸汽加热的方式，从反应得到

5、的聚丙烯粉料中分离出气化的丙烯，以提升粉料的纯度和品质。确认聚丙烯粉料合格后，以挤压工艺进行造粒，就形成了市场上常见的聚丙烯原料。2影响聚合反应的杂质在聚合反应中，如果丙烯原料的纯度不足，水、硫、砷等的杂质的含量超标，在反应过程中就可能会导致催化效率的下降，进而影响聚丙烯的产量。在这种情况下，需要进一步提升丙烯原料的精制效果，尽可能提高纯度，降低杂质含量，才能够切实保证聚丙烯的质量和产量o，。2．1水在连续式液相本体法生产工艺中，液相丙烯原料的含水量直接影响着催化剂的活性，也影响着聚合反应的效率。在聚合反

6、应中，采用的是三乙基铝活化剂以及较为高效的催化剂，其本身的活性较高，在遇水时会发生相应的化学反应，导致活性的降低，难以充分发挥催化剂本身的活性作用。因此，在进行液相丙烯原料精致环节，需要对其中的含水量进行严格控制，确保不能超出5×10“的限值。可以通过脱水处理的方式，去除其中多余的水分，具体来讲，就是以固体碱进行初步脱水，去除绝大部分水杂质，将丙烯原料中的水分控制在150ppm以内，然后再利用分子筛，实现进一步的精脱水。一般情况下，想要确保聚合反应的顺利完成，需要将原料中的水含量控制在5ppm以下。相关研

7、究表明，在其他杂质含量合格且固定的情况下，原料中的水含量与催化剂的消耗量呈正增长关系，换言之，含水量越大，催化剂的消耗也越大。2．2硫硫和硫化物对于聚合反应的影响尤其巨大，甚至可能导致聚合反应链的提前终止。如果在丙烯原料中，硫杂质的含量较高，则催化剂的活性将会迅速降低，想要满足聚丙烯生产的需求，就必须增加催化剂的投入量，这样不仅导致了成本的增大，而且会降低聚丙烯的产量和品质，引发塑料化块等问题。尤其是在以高效催化剂进行聚合反应时，原材料中硫含量的影响更加显著。结合相关研究，应该尽可能将原料中硫的含量控制在

8、5×10。以下，如果硫含量过高，就需要做好必要的脱硫处理。通常来讲，可以以常温水解剂进行初步脱硫操作，其主要载体为Al：O，，其上附着有作为催化剂的氧化锌，可以初步脱除原料中的硫杂质，然后以专用的脱硫剂进行二次脱硫，将原料中的硫含量控制在5ppm以内，才能真正满足聚合反应的实际需求91。2。3砷在聚合反应中，砷是一种危害性较大的杂志，其不仅会严重影响催化剂的活性，还可以与钛发生反应，引发催化剂中毒，进一步降低催化剂的活性。对此