(2)第一聚合反應(yīng)單元
臥式攪拌床反應(yīng)器在一定的溫度和壓力下，以丙烯為主要原料，以氫氣為相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，在催化劑體系的作用下，經(jīng)氣相反應(yīng)聚合生成聚丙烯粉料。
(3)反應(yīng)器粉料輸送單元
兩套氣鎖系統(tǒng)把第一反應(yīng)器產(chǎn)生的粉料輸送到第二反應(yīng)器，并將夾帶的氣體分離后返回第一聚合反應(yīng)單元，同時(shí)還能隔離兩個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)之間的循環(huán)氣物流。
(4)第二聚合反應(yīng)單元
其設(shè)置及控制方法基本與第一聚合反應(yīng)單元相同，目的是提高催化劑的利用效率，同時(shí)利用第二聚合反應(yīng)單元與第一聚合反應(yīng)單元的串聯(lián)特點(diǎn)，加入乙烯，生產(chǎn)抗沖共聚物。
(5)粉料脫活和干燥單元
粉料中的氣體與粉料分離，將粉料中的殘余催化劑水解脫除活性，同時(shí)帶走揮發(fā)組分。并將脫活及干燥后的聚丙烯粉料輸送到造粒單元。
(6)丙烯回收系統(tǒng)單元
尾氣中的氮?dú)馀c丙烯氣等的混合氣通過(guò)選擇性高分子膜進(jìn)行分離，氮?dú)饪梢曰厥赵俣扔糜诜哿系拿摶钆c干燥，丙烯氣體則回收到裂解裝置再利用。
(7)擠壓造粒單元
干燥后的聚丙烯粉料中加入穩(wěn)定劑等各種添加劑，以改善產(chǎn)品的物化性能，并由混煉機(jī)加工成合格形狀粒料。
(8)粒料摻合和儲(chǔ)存單元
將粒料送至摻合料倉(cāng)，進(jìn)行粒料的摻合，改善每批產(chǎn)品物性的均勻程度，并將摻合合格的粒料輸送到包裝車(chē)間料倉(cāng)。
(9)原料精制單元
原料丙烯進(jìn)行脫硫、脫砷、脫氧和脫水處理后輸送至各個(gè)用戶(hù)，同時(shí)，提供聚合反應(yīng)抑制劑和原料丙烯。
(10)公用工程單元
蒸汽、氮?dú)?、儀表風(fēng)、工廠風(fēng)、鹽水、循環(huán)水、工藝水的引入，蒸汽冷凝液進(jìn)行回收處理，進(jìn)行火炬氣的收集與排放。
2．工藝流程
本裝置包括兩個(gè)臥式攪拌床氣相反應(yīng)器，三種催化劑加入第一反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)精制的丙烯加入兩個(gè)反應(yīng)器，乙烯和氫氣根據(jù)牌號(hào)不同加入第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器。氣鎖系統(tǒng)用于在兩反應(yīng)器之間傳送粉料和隔離反應(yīng)器以避免循環(huán)氣的相互串流。聚合反應(yīng)之后，粉料在袋濾器中與氣體分離，在脫氣倉(cāng)中脫活和干燥，然后進(jìn)入混煉機(jī)／齒輪泵系統(tǒng)，加入穩(wěn)定劑，進(jìn)行混煉和造粒。成型的粒料被送去摻合，進(jìn)行均化處理，然后送至儲(chǔ)罐，準(zhǔn)備包裝。
(二)化字反應(yīng)過(guò)程
1．結(jié)構(gòu)與性能
由于聚丙烯主鏈上含有不對(duì)稱(chēng)碳原子，造成其叔碳上的甲基在空間有不同的排列方式，因而存在三種不同立體結(jié)構(gòu)的PP，即等規(guī)、間規(guī)和無(wú)規(guī)結(jié)構(gòu)，如圖5—5所示。
主鏈上的甲基全部排列在分子鏈一側(cè)的為等規(guī)PP(1PP)(如圖5—5a)；如甲基在主鏈兩側(cè)交替排列，則為間規(guī)PP(SPP)(如圖5—5b)；如甲基不規(guī)則地排列于鏈的兩側(cè)，則稱(chēng)為無(wú)規(guī)PP(APP)(如圖5—5c)。等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯是能夠結(jié)晶的，而無(wú)規(guī)聚丙烯為非晶材料。目前工業(yè)生產(chǎn)的PP大多為等規(guī)聚丙烯，以等規(guī)結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)也含有立構(gòu)嵌段物(有規(guī)和無(wú)規(guī)鏈段)及少量的無(wú)規(guī)物和間規(guī)物。具體的組成結(jié)構(gòu)與所使用的催化劑和聚合反應(yīng)條件有關(guān)。
2．聚合反應(yīng)機(jī)理
使用第四代AmocoCD催化劑體系進(jìn)行的丙烯聚合反應(yīng)，可以用下面四個(gè)基本反應(yīng)步驟來(lái)敘述：
(1)活化反應(yīng)：助催化劑與TICl4作為載體催化劑的表面上反應(yīng)，將鈦的化合價(jià)從十4還原到+3，形成以Ti為活性中心的TEAL—TiCl4絡(luò)合物；
(2)鏈引發(fā)：一個(gè)丙烯分子在活性中心自行插入，形成聚丙烯鏈；
(3)鏈增長(zhǎng)：丙烯分子在活性中心依次插人，聚合鏈從催化劑顆粒表面向外增長(zhǎng)；
(4)鏈終止：一個(gè)氫分子在中心自行插入，在鏈的末端形成一個(gè)甲基，使鏈終止。
3．反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
使用AmocoCD催化劑和DIBDMS外部改性劑的丙烯均聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型如下所述，模型建立基礎(chǔ)如下：
(1)所有催化劑顆粒在反應(yīng)器中的停留時(shí)間相同；
(2)反應(yīng)器與增加的聚合物顆粒等溫；
(3)不存在傳質(zhì)阻力。
在這些條件下(只能在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)到)實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)后，首先發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率與丙烯單體摩爾濃度的一次方成正比，即
(四)催化劑組分
氣相法聚丙烯工藝采用的AmocoCD高效催化劑(HAC)體系由下述組分組成：
1．主催化劑：AmocoCD催化劑
2．助催化劑：三乙基鋁(TEAL)
3．改性劑：二異丁基二甲氧基硅烷(DIBDMS)或二異丙基二甲氧基硅烷(DIPDMS)
AmocoCD催化劑包括TiCl4和載于MgCl2，之上的二正丁基酞酸酯(DNBP)，DNBP作為一種內(nèi)部立體定向控制改性劑加入催化劑。
三乙基鋁(TEAL)作為助催化劑使用，在沒(méi)有TEAL的情況下聚合反應(yīng)將不能發(fā)生。除了作為助催化劑，TEAL還起到凈化劑的作用，對(duì)于單體、礦物油和所有其他原料，TEAL還用于脫除其中痕量的催化劑抑制劑。
DIBDMS和DIPDMS是作為外部改性劑使用，其能夠?yàn)榇呋瘎╊w粒中的內(nèi)部改性劑提供附加的立體定向控制，在沒(méi)有DIBDMS或DIPDMS的情況下，聚合反應(yīng)將生成過(guò)量的無(wú)規(guī)組分，硅烷的另一個(gè)有利作用是抑制催化劑的衰減，使反應(yīng)可以持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。
在生產(chǎn)均聚物(Hp)和無(wú)規(guī)共聚物(RCP)時(shí)使用的外部改性劑是DIBDMS，生產(chǎn)抗沖共聚物(1CP)時(shí)使用的外部改性劑是DIPDMS，DIPDMS能生成具有較高韌性的抗沖共聚材料，而且是在最終產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)所要求的韌性和抗沖擊性能平衡所必要的。
