Spheripol工艺概述

Spheripol工艺概述1.工艺概况Spheripol工艺现属Basell聚烯烃公司所有。Basell公司成立于2000年10月，由原Montell、Elenac和Targor公司的聚烯烃业务合并组成，Shell和BASF公司各占50%股份。新组成的Basell公司在全球有28套5.7Mt/a的聚丙烯生产装置，16套2.65Mt/a的聚乙烯生产装置，18套680kt/a的共混物生产装置，3套360kt/a的Catalloy装置，其聚丙烯生产能力超过位居第二的BP一倍以上，是世界上最大的聚丙烯树脂生产商。Basell公司的业务遍布全球120个国家和地区，有雇员10000人。其总部位于荷兰的Hoofddorp，靠近Amsterdam。Spheripol工艺采用一组或两组串联的环管反应器生产聚丙烯均聚物和无规共聚物，再串联一个或两个气相反应器生产抗冲共聚物。该技术自1982年首次工业化以来，是迄今最成功、应用最广泛的聚丙烯工艺技术。经原Himont、原Montell公司的推广，截止2000年采用Spheripol工艺的聚丙烯装置有86套，总生产能力达到13.5Mt/a，分布在全世界30个国家，已建成73套装置，13套装置正在建设中。采用Spheripol工艺的聚丙烯装置总生产能力约占近20年来采用高产率工艺新建聚丙烯生产能力的45%。仅在1996年至2001年的5年中就转让了5.5Mt/a的生产能力。1980~1981年，Montedison和Mitsui公司合作开发出高效载体第四代聚丙烯球形催化剂和硅烷给电子体，使得开发一种全新的聚丙烯聚合工艺成为可能。Montedison公司着手组织开发采用第四代聚丙烯催化剂的新一代聚合工艺技术，目标是开发出能够实现工业化的最佳工艺技术。这种新的工艺技术将具有以下特征：①能生产市场所需的全范围产品，包括均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物，且能生产熔体流动速率更高的均聚物和更高橡胶相含量的高抗冲共聚物。②利用球形催化剂来控制聚合物的形态，使生产工艺更为简单，并能充分获得高产率和高等规指数。③具有最小的停留时间，以降低牌号切换时的过渡成本。④使进入挤压造粒的聚合物是完全惰性的（催化剂组分在聚合区域已失活），且不含轻质烃，可以避免危害下游操作并减少环境污染。经过大量的分析、讨论、比较，Montedison公司的工艺设计人员确定了以下是最合理的工艺方案：①采用连续的预接触和预聚合以保证预聚合产物质量的稳定性，防止因不同批次所早晨的装置波动。②较高的预聚合收率（50~100gPP/gcat甚至更高而不是当时通常的2~3gPP/gcat），使进入第一反应器的催化剂颗粒更高。③采用充满丙烯液体的液相本体环管反应器生产均聚物，这种反应器具有很多搅拌釜式反应器所没有的优点。④在能够用冷却水将丙烯冷凝的压力下闪蒸未反应的单体丙烯，用泵将丙烯循环回反应器，而不用能耗高的压缩机。⑤采用气相反应器生产抗冲共聚物的橡胶相，这是生产抗冲共聚物最经济灵活的方法。第一套采用Spheripol工艺的聚丙烯装置于1982年在意大利的Brindisi建成，只能生产聚丙烯均聚物，生产能力为60kt/a。新装置的建成投产证明了Spheripol工艺的成功。该装置成为Montedison和Hercules合资公司Himont公司的基础。Spheripol工艺的成功引起了美国最大的PP生产商Hercules的极大兴趣。Hercules在当时的世界聚丙烯市场上占有很大份额，正在寻找一种新的聚丙烯生产技术来更新其庞大但已过时的聚丙烯生产能力。当Hercules公司注意到Montedison一些最新的催化剂和工艺技术研究成果包括第一套Spheripol工艺装置的成功时，技术和资金及市场很快结合在一起。1983年11月，Hercules和Montedison成立聚丙烯合资公司Himont。由于美国市场对抗冲共聚物的大量需求，新成立的Himont公司在评估了Spheripol工艺的经济性之后，开发了抗冲共聚物生产系统，并决定立即在北美尽快建设一个新工厂，任何拖延都被认为是“等同于扔钱”。1985年，第一套带共聚反应器系统的spheripol工艺装置在LakeCharles建成，生产能力为200kt/a。1990年，Montedison购买了所有Hercules及公众拥有的Himont公司股票，使Himont公司成为Montedison公司的全资子公司。截止1995年2月，Himont共转让了50条Spheripol工艺的生产线。Spheripol工艺取得了极大的成功，该技术使聚丙烯生产成本大大降低，引发了聚丙烯生产工艺的革命。1995年4月，Montedison和RoyalDutchShell公司将两公司的PP和PE（不包括在美国的业务）业务合并组成MontellPolyolefins公司。Shell公司在美国的聚烯烃业务则于1996年卖给了UnionCarbide公司。Montell公司的成立解决了原Himont公司不足的单体供应和Shelll公司单体过剩的问题。与Himont公司一样，Montell公司成立后成为当时世界上最大的聚丙烯生产商。1998年，Montell公司成为RoyalDutchShell公司的全资子公司。为生产更广泛的产品，并着眼于为了15年左右技术进展的要求，Montell公司对Spheripol工艺作了系统的改进，于1995年推进了新一代Spheripol工艺技术。新一代Spheripol工艺大大拓宽了工艺操作窗口，能够生产双峰分布及其他高性能的均聚、无规和抗冲共聚产品，产品性能范围大大加宽。新工艺将环管反应器的操作压力从3.4Mpa提高到4.4Mpa，极大地提高了反应器溶解氢气的浓度，结合新的给电子体和主催化剂可以生产具有高结晶度、高刚性、分子量分布在3.2~12之间等高性能的一系列新产品。与老工艺相比，新一代Spheripol工艺作了很多工艺改进，如催化剂增加D-给电子体，新增氢气汽提和压缩循环系统，改进设计以提高汽蒸干燥的效率，降低事故情况下最大的火炬排放量，采用纯的添加剂加入系统以提高产品质量稳定性便于产品切换，等等。这些工艺改进适应了新催化剂的要求和新产品生产的需要，进一步提高了操作的可靠性和装置的安全性，巩固了Spheripol工艺在聚丙烯工艺技术方面的领先地位。1999年，原Montell公司在法国Berre投产了一套设计能力280kt/a的新一代Spheripol工艺聚丙烯装置。该装置设计有两个气相反应器，采用一台设计能力42t/h的W&P公司制造的挤压机，实际能力可达46t/h，装置满负荷操作的目标是350kt/a，这是世界上最大的单线聚丙烯装置。此外，Basell公司还有生产高档聚烯烃树脂的Catalloy工艺、Hivalloy技术。Spheripol工艺之所以取得巨大的成功并始终处于聚丙烯工艺技术的顶端，与该工艺背后的强大的催化剂研究开发力量和技术创新能力密切相关。早在Natta教授发明聚丙烯的时候就有很多Montecatini公司的研究人员协助，后来Montecatini公司成为Montedison公司后，催化剂相继成为Himont、Montell、Basell公司，虽然公司几经变更，但在聚丙烯的工艺技术、催化剂技术和产品技术方面长期处于领先地位，凝聚在那些科研人员身上的科学精神和他们对聚丙烯工业的革命性贡献却不断光大，有兴趣的读者可以参阅参考文献「3」。采用Spheripol工艺的聚丙烯装置见表3-1。表3-1采用Spheripol工艺的聚丙烯装置序号国家（地区），地点公司现生产能力／（kt/a）开车／改造时间1美国,akeCharlesBasell2401984/19962美国,akeCharlesBasell2201986/19963美国,Baport,TXBasell2201985/19884美国,Baport,TXBasell2201986/19885美国,Baport,TXBasell2601990/19986加拿大,VarennesBasell1701986/19887墨西哥,TampicoIndelpro17019928美国,Neal,W.VAAristech1501988/19949美国,LaPorte,TXAristech215199910美国,Baytown,TXExxon(halfHypol)140198911美国,Baytown,TXExxon(halfHypol)225199712美国,Baytown,TXExxon(halfHypol)270200013巴西,TriunfoOPP2001991/199514巴西,TriunfoOPP200199715美国，LsPorte,TXFinaOil240199816巴西，TriunfoIpiranga130199917智利,ConceptionPetroquim100199918巴西,MattaPolibrasil240200019美国，Freeport,TXDOW2402000美洲小计385020中国台湾，高雄TPP1051988/199221中国台湾，高雄TPP1301994/199622泰国，MapTAPutHMCPolymers1601989/199323泰国，MapTAPutHMCPolymers170199624马来西亚,JohoreTitanPolypropylene1201991/199325马来西亚,JohoreTitanPolypropylene200199926新加坡Exxon(halfHypol)315200127韩国，YeocheonHonamPetrochemical80198928韩国，UlsanSKCorp1501990/199229韩国，UlsanSKCorp100199630韩国，SosanHyundai1101991/199331韩国，SosanHyundai1101991/199332韩国，SosanHyundai160199733韩国，YeocheonDaelim1101993/199434韩国，YeocheonDaelim1101993/199435韩国，YeocheonDaelim120199636韩国，YeocheonHamwha100199737中国，淄博齐鲁石化70199038中国，上海上海石化1001990/199839中国，上海上海石化1001991/199940中国，抚顺抚顺石化901992/200041中国，大连大连西太平洋石化901996/200042中国，濮阳中原乙烯601996/200043中国，天津天津联化601995/199944中国，独山子独山子乙烯100199545中国，茂名茂名石化170199646中国，任丘中国石油50200147中国，惠州惠州乙烯240200548印度，NagothanePCL60198949印度，BarodaPCL75199750印度NOCIL（180）续建51印度，WestBengalHaldia190199952印度尼西亚PolytanaPropindo1501995/199753印度尼西亚Tirtamas（190）续建54日本JPO70199355土库曼斯坦Turkmenneftegas802001亚洲小计4145（4515）56意大利，BrindisiBasell1601983/198757意大利，BrindisiBasell240199858意大利，FerarraBasell1501983/198859意大利，TeniBasell2201984/198860法国，AubetteBasell350199961德国，KnapsackBasell240199162法国，LillebonneBasell2401990/91/9763西班牙，TarragonaTDP1401989/199164西班牙，TarragonaRepsol180199765比利时，FeluyPetrofina2551986/91/9766比利时，