黃華(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

BASF 公司開發(fā)的Novolen 氣相法聚丙烯工藝是氣相工藝中工業(yè)化歷史最悠久的一個工藝，于1967年建成中試裝置，1969年首次實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2000年，ABB 公司作為主出資方完成了對該工藝技術的收購，并于2007年將其出售給CB&I公司[1,2]，2018年，CB&I 公司將其出售給美國Mcdermott 公司。Novolen 氣相法聚丙烯工藝采用兩個帶螺帶式攪拌的反應器，兩個反應器并聯(lián)操作生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物，兩個反應器串聯(lián)操作生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物。

1 Novolen工藝簡介

兩臺反應器串聯(lián)操作，生產(chǎn)均聚物時，催化劑、助催化劑加入第一反應器，丙烯和氫氣加入兩臺反應器。生產(chǎn)無規(guī)共聚物時，共聚單體乙烯也加入兩臺反應器。聚丙烯粉料通過壓差由第一反應器轉移到第二反應器并繼續(xù)聚合反應。生產(chǎn)抗沖共聚物時，在第一反應器中生產(chǎn)出均聚物母體，進入第二反應器后，加入乙烯繼續(xù)反應生成乙丙橡膠體(EPR)，EPR 的產(chǎn)量由異丙醇控制，工藝流程如圖1 所示。聚丙烯粉料從第二反應器進入粉料出料倉，然后在脫氣倉中用氮氣和低壓蒸汽吹向粉料，進一步分離其中夾帶的單體和使殘余催化劑失活，從脫氣倉排出的尾氣經(jīng)干燥后送入膜回收系統(tǒng)。粉料經(jīng)脫氣倉后通過閉路氮氣系統(tǒng)送入粉料料倉，經(jīng)旋轉閥重力下料至擠壓機。另外，有些工廠為了追求更大的產(chǎn)能，選擇兩臺反應器并聯(lián)操作，但是只能生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物，生產(chǎn)均聚物時，催化劑、助催化劑、丙烯和氫氣加入兩臺反應器。生產(chǎn)無規(guī)共聚物時，共聚單體乙烯也加入兩臺反應器，聚丙烯粉料通過壓差由第一反應器轉移到第二反應器并繼續(xù)聚合反應。

2 國內Novolen工藝聚丙烯進展

2.1 裝置規(guī)模

從2008年開始引進Novolen 聚丙烯工藝，國內已經(jīng)建成投產(chǎn)和在建裝置規(guī)模如表1 所示。

圖1 兩臺反應器串聯(lián)布置的工藝流程圖

表1 裝置規(guī)模

2.2 催化劑

2008—2014年Novolen 工藝專利商推薦使用LYNX 系列催化劑來生產(chǎn)均聚物，PTK 系列催化劑生產(chǎn)共聚物，2014年以后推薦使用第四代齊格勒納塔催化劑NHP401 系列，也可以提供最新改良的第五代齊格勒納塔催化劑NHP402 系列，用專有的非鄰苯二甲酸酯成分作為內給電子體，所生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品應用于食物行業(yè)。最新開發(fā)的Novocene 茂金屬催化劑生產(chǎn)的聚丙烯牌號具有較窄的分子量分布、均勻的單體配合、低溶劑萃取物、立構性優(yōu)異等特點。2011年由中石化北京化工研究院開發(fā)的BCND-Ⅱ催化劑在該工藝裝置上進行了工業(yè)應用試驗，共計生產(chǎn)1102K 牌號PP 產(chǎn)品2152.36 噸，2012年試用了NG催化劑，2015年科萊恩( 中國) 公司生產(chǎn)的CMAX325 催化劑在該工藝裝置上進行了為期6 天的工業(yè)應用試驗，任丘市利和科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的PG 型催化劑于2015年進行了應用試驗[3-6]。目前Novolen 工藝專利商推薦使用催化劑NHP4010 進行裝置開車生產(chǎn)，從以上介紹中可以看到工藝配套催化劑及國產(chǎn)催化劑都能很好的應用產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

2.3 工藝中用到的設備

大榭石化最新引進的30 萬噸/年Novolen 工藝聚丙烯裝置，裝置內共有設備155 臺(套)，其中所有靜設備，如反應器、塔器、換熱器、過濾器、料倉等，在滿足工藝要求和保證安全穩(wěn)定的前提下，裝置內設備盡可能國產(chǎn)化，國外訂貨的設備主要是專利商有特殊要求或結構復雜國內無法制造的關鍵設備，裝置內靜設備包括反應器、塔器、換熱器、過濾器、料倉等非定型設備112 臺(套)。裝置內動設備需連續(xù)8000 小時無故障運轉，且一些關鍵設備無備機，需有很高的可靠性，由于轉動設備在生產(chǎn)操作中所輸送的物料大多為易燃、易爆或含有固體粉料的液體和氣體，因而對機械設備及其配套設備的設計、制造和控制系統(tǒng)要求嚴格，尤其對易損件、軸封和軸承等關鍵部位有特殊要求，動設備共有43 臺(套)。最新工藝與以往不同，在第一反應系統(tǒng)和第二反應系統(tǒng)增加了丙烯深冷器，可以生產(chǎn)高熔指的聚丙烯產(chǎn)品。

2.4 單體消耗

大榭石化最新引進的30 萬噸/年Novolen 工藝聚丙烯裝置，以生產(chǎn)1t 聚丙烯粒料計，單體消耗指100%單體的凈消耗量，消耗量因牌號而異，原料典型消耗如表2 所示，從數(shù)據(jù)中可以看到典型單耗為1.001t/t PP，此工藝單耗很低，與其它工藝對比也有很大優(yōu)勢，在以后的生產(chǎn)中能較大的降低生產(chǎn)成本。

表2 原料典型單耗

2.5 能耗達標

大榭石化最新引進的30 萬噸/年Novolen 工藝聚丙烯裝置，根據(jù)《石油化工設計能耗計算標準》(GB/T 50441—2016)計算結果，均聚(1100N)能耗是90.02kg 標油/噸產(chǎn)品，無規(guī)共聚(3248R)能耗是90.68kg 標油/噸產(chǎn)品，抗沖共聚物(2240S)能耗是101.91kg 標油/噸產(chǎn)品，以上不同產(chǎn)品牌號的能耗指標均滿足新建聚丙烯裝置能耗準入值要求。

2.6 產(chǎn)品達標

2020年全世界Novolen 工藝聚丙烯產(chǎn)量超過1180 萬噸/年，Novolen 氣相法工藝有很好的操作彈性和經(jīng)濟效益。該工藝產(chǎn)品包含均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物以及三元共聚物，抗沖共聚物的產(chǎn)品范圍很廣泛，橡膠含量可達到50%(質量分數(shù))，熔融指數(shù)范圍通常在0.3 到120g/10min 之間。通過擠壓機真空脫氣單元除去熔融聚合物中的揮發(fā)物質，能夠根據(jù)客戶的要求提供低氣味的產(chǎn)品，在食品應用領域擁有領先地位。大榭石化引進此工藝裝置可以生產(chǎn)均聚牌號為75 個，無規(guī)共聚牌號為25 個，抗沖共聚物牌號為34 個。

3 結語

國內工廠在引進生產(chǎn)工藝時，會重點關注裝置規(guī)模、催化劑、設備、單耗、能耗和產(chǎn)品，從文中介紹可以看出，Novolen 氣相法聚丙烯工藝裝置串聯(lián)生產(chǎn)達到30 萬噸/年滿足了國內主流裝置規(guī)模，工藝配套催化劑及國產(chǎn)催化劑均能成熟應用生產(chǎn)，設備配置合理，新增加深冷器滿足了高熔指聚丙烯抗沖產(chǎn)品的生產(chǎn)，單耗和能耗都達到了先進值，可以很好的降低裝置生產(chǎn)成本，產(chǎn)品牌號豐富，可以生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物三種類型的產(chǎn)品。