2019年10月8日，全球最大的聚烯烴技術授權商--利安德巴塞爾公司宣佈，山東京博中聚新材料有限公司為其一個世界級規模的項目選擇了利安德巴塞爾先進聚丙烯工藝。
這一世界級規模的項目建設地點位於中國山東省濱州市，將包括一套40萬噸/年PP裝置，將採用利安德巴塞爾的Spheripol工藝，一套20萬噸/年PP裝置將採用利安德巴塞爾的Spherizone工藝。
Spherizone多區循環反應器（MZCR）為生產結構新穎、產品性能提高的PP產品提供了獨特的創新平臺。由於這一特點，超過15家Spherizone工廠在亞洲獲得了許可。
Spheripol是領先的PP工藝，擁有超過2500萬噸的許可生產能力。最新的第五代Spheripol技術包括進一步提高操作效率的工藝改進。
這兩套裝置都將使用利安德巴塞爾公司的齊格勒-納塔Avant催化劑。
2 Spherizone 裝置建成情況
國內已投產Spherizone工藝裝置
預計投產的Spherizone工藝裝置
浙江石化二期的兩個45萬噸/年聚丙烯（PP）裝置將採用其Spherizone工藝技術；
延長中煤榆能化二期40萬噸/年聚丙烯將採用Spherizone工藝技術；
寶來石化20萬噸/年聚丙烯將採用Spherizone工藝技術；
遼陽石化30萬噸聚丙烯選用Lyondellbasell的Spherizone工藝，計劃2020年中交；
恆力石化20萬噸聚丙烯選用Spherizone工藝；
鎮海煉化30萬噸的聚丙烯工廠，該工廠將利用LyondellBasell公司的Spherizone PP工藝技術；
中科煉化20萬噸/年聚丙烯將採用Spherizone工藝技術....
1 Spherizone 工藝特點
該工藝採用多區循環反應器MZCＲ技術，將一個反應器分成可以獨立控制反應條件的兩個反應區域，在聚合反應器內實現多區循環聚合反應。在多區循環反應器內，催化劑與丙烯進行氣相反應，反應物料在兩個反應區域多次進行循環，反應溫度、氫氣濃度、單體濃度可以分別加以控制，逐步增長的聚合物顆粒在兩個反應區域內快速多次循環，實現聚合物顆粒內類似“洋蔥"狀的均勻混合，生產出質量均一、分子量分佈很窄到很寬的均聚物產品，綜合性能更好的無規共聚物產品，以及一些全新的多相聚合物。
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( 1) 根據碎片模型，Spheripol 等傳統工藝最終的聚合物顆粒具有兩層洋蔥結構( 如圖1 所示) 。
在這種情況下，如果聚合物的分子量或結晶度差異較大，加工時就難以有效地混合，
容易形成 “凝膠”，使薄膜或管材製品中出現 “魚眼”，嚴重影 響製品的機械性能和光學性能。Spherizone 工藝最終的聚合物顆粒具有多層的洋蔥結構，在加工過程中，這種聚合物顆粒的 每一層將破碎成更小的碎片，其平均尺度為層的厚度，即聚合 物熔體中以"海島" 形式存在的最小尺寸。這種 “海島” 阻止了任何更大尺寸的不均勻微區的形成，從根本上避免了因加工而產生的“魚眼”或“凝膠”。
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( 2) Spherizone工藝採用多區循環反應器，可以在同一臺反應器內生產雙峰產品，生產的聚合物粒子具有很好的均勻性，特別是生產雙峰產品粒子的均勻性好，其產品綜合性能優於 Spheripol 等工藝。
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( 3) Spherizone 工藝反應器的兩個區 H2 加入量比例可達 1∶100，而 Spheripol 等工藝兩個環管 H2 加入量比例 1∶10，
這樣Spherizone 工藝就能能生產更寬分子量分佈的產品，可提高產品加工性能。而且由於是氣相反應技術，氫氣、乙烯的加入量不受限制，生產的產品範圍更寬，不僅所有在Spheripol 等工藝中生產的產品都能生產，而且也能生產在Spheripol 工藝中不能生產的全新產品，如均聚和無規的組合產品。4
( 4) Spherizone工藝反應收率高，催化劑活性在40000 kg / kgcat 以上，主催化劑、助催化劑消耗低。使用一種普通催化劑( ZN118) 絕大部分產品都能生產，而 Spheripol 等工藝若生產高性能產品 ( 如高剛性、高透明性) 必須使用琥珀酸脂催化劑。琥珀酸脂催化劑不僅活性低，而且價格比普通催化劑( ZN118) 高 30% 。
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( 5) Spherizone工藝聚合反應的停留時間在1h左右，產品切換時間短，過渡料少。
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( 6) Spherizone 工藝生產的聚丙烯產品，其中無規共聚產品中乙烯的含量可高達 7% ，橡膠相高達40% 以上，抗衝共聚物中乙烯高達 25% 以上，乙烯含量高提高了產品的透明性及熱封性能。Spherizone 工藝能生產均聚加無規共聚產品，達到了乙烯含量與二甲苯可溶物的良好平衡，這種平衡是其他工藝目前達不到的。
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( 7) 在停電等事故情況下，反應器無須大量排放，減少了大量丙烯損失。
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( 8) Spherizone工藝產生的細粉量是Spheripol等工藝的1 /10，適宜生產抗衝共聚產品。
目前Spherizone工藝已日趨成熟，該技術可以更顯著地改進產品性能，更進一步拓展產品應用，生產出性能更好的可以取代其它材料的產品，提供一種更廣闊研究開發新產品的發展潛力。該技術在增加產品強度和改善聚合物性能，以及提升減小停留時間，提升反應體積有效性，改進生產操作效率和提高 生產靈活性等方面發揮出更為顯著的優勢。
相較於其他的生產 工藝，Spherizone所具有的性能和質子分佈狀況更為優化，且不易受到各種條件的生產限制，同時其聚合中對於丙烯的含量需求只有五分之三，能夠藉助於較少的燃料損耗實現高質量、 高數量的聚丙烯產品製備。就目前來看，Spherizone工藝下製作的聚丙烯的產量，大致佔據了全球聚丙烯製作總量的一半以上，因此，此種工藝已經成為一種主導工藝。
2 Spherizone工藝簡單描述
Spherizone工藝跟 Spheripol 雙環管工藝都採用模塊化流程設計，生產抗衝共聚物需要在多區循環反應器下游安裝氣相流化床反應器，其工段包括:
( 1) 催化劑進料及活化本單元主要進行催化劑的配製及進料，並與助催化劑預接觸，在預聚合反應器與丙烯發生預聚合，然後進入多區循環反應器的提升段與氣相丙烯聚合。
( 2) 聚合單元
一是在多區循環反應器( MZCＲ) 內的聚合反應，丙烯及少量氫氣和乙烯在此反應，生產均聚及無規共聚物。二是在氣相流化床反應器內進行氣相聚合，生產非均相抗衝及特殊共聚物。
( 3) 後處理工段
聚合產品的後處理主要包括: 未反應氣相單體的分離和回收; 聚合物汽蒸及乾燥; 聚合物擠壓造粒及摻混包裝。
3 多區循環反應器( MZCＲ) 的原理、結構及控制
多區循環反應器( MZCＲ) 主要結構分為兩個區段: 提升管和降料管。在提升管內聚合物顆粒利用反應氣體輸送向上快速流化，在反應器頂部的旋風分離器與反應氣體分離，在降料管中以密相堆積床形式向下移動。
離開旋分器頂部的氣體通過外部管線利用離心式壓縮機進行循環，通過安裝在循環線上的管殼式換熱器撤除反應熱，然後循環回反應器。預聚物進入提升管底部，聚合物由降料管底部兩組卸料閥排出。兩個管腿是絕熱的，提升管可以看成恆溫，降料管溫度增加明顯。
MZCＲ的兩個區段具有的兩個流體動力學行為完全不同的反應區域:
一個流化段稱提升段，聚合物向上快速流化或稀相輸送; 一個向下重力流動的緊密段稱降料段。這就在單個反應器中形成兩種不同的反應環境，聚合物粒子在提升段反應後，通過一個阻隔段後進入降料段繼續反應，然後再循環到提升段反應，如此循環往復。這種技術使氣相單環管反應器幾乎像無限個反應器一樣運作，幾乎每顆催化劑粒都能成為有效的床體，以得到分子水平上的聚合物，生產出新型聚丙烯產品。
阻隔段存在的作用使反應器可以進行單峰操作和雙峰操作兩種模式: 單峰操作時，在反應器的兩個反應區域生產同樣的聚合物，即提升段和降料段中的組分一樣，但對氫氣、乙烯、丙烯不同消耗量會導致摩爾組分變化。單峰操作不需要阻隔段，阻隔段進料和降料段的沖洗吹掃丙烯用的是來自高壓袋濾器頂部的不帶粉末的氣體，防止進料噴嘴堵塞或聚合物結塊。雙峰操作時，在多區循環反應器的兩個區域中生產不同的產品，液相丙烯作為阻隔液加入阻隔段使提升段和降料段形成兩種不同的反應環境，通過調整不同濃度的氫氣、乙烯、丙烯含量，生產不同寬分子量結構的均聚物或共聚物。
多區循環反應器可以分為六個區段，如圖 2 所示。
圖2 多區循環反應器結構簡圖
( 1) 反應器底部 “J” 段
新鮮丙烯在此進入反應器，同時液相丙烯在 “J” 段氣化。 當氣相循環壓縮機停車，反應器緊急排料時， “J” 段底部排料 閥將打開排空底部積累的聚丙烯粉料，但是在排料閥處聚合物 可能出現結塊，堵塞管線。
( 2) 反應器提升段催化劑預聚合物經提升段底部進入反應器，在氣相循環壓縮機的作用下，形成向上的流化床，氣相丙烯在催化劑的作用下發生聚合反應。提升段流化床狀態通過壓差、溫度、密度及氣速等參數控制。在生產正常時，提升段流化狀態較好，底部、中部和頂部的溫度相似 ( 頂部可能稍高) ，若溫度差或密度較大時，則應該調整氣相流化量。
( 3) 反應器縮徑彎管“Ω” 段
反應器從提升段到此段管徑急驟縮小，聚合物濃度升高， 氣－固相流速增大，這種構造形成固相反混，聚合物與管壁產生強烈碰撞，同時也會造成反應器晃動，因此反應器氣速不宜過大。
( 4) 反應器阻隔段高流速聚合物以切線進入降料段頂部，在旋風分離器的作用下聚丙烯粉料與氣相分離後進入反應器阻隔段，並以密相堆積床形式向下流動。在生產單峰產品時整個反應器即一個整體，此時阻隔段只引入氣相丙烯吹掃阻隔段噴嘴，防止噴嘴堵塞，這是因為噴嘴極易被聚丙烯顆粒堵塞，因此在生產時一定 要保證噴嘴的吹掃量。雙峰生產時要在此阻隔段加入液相丙烯作為隔離液，用來分離聚合物夾帶的氫氣和乙烯。同時在阻隔液中加入降料段反應需要濃度的氫氣和乙烯，如此，在阻隔液的作用下，反應器就形成兩個氣相濃度不同的區域。
( 5) 反應器降料段聚合物粉料在降料段以密相堆積床形式向下流動，由於密度高以及聚合反應的持續進行，此段的溫度相比於提升段要高，同時從頂部到底部的溫差也較大。降料段的丙烯吹掃、聚 合物固相流率的控制是降料段溫度控制的關鍵，密相聚合物極易因流動不好或局部過度反應，而產生局部熱點，導致溫度超高使聚合物結塊，從而堵塞反應器出料線。反應器產生的聚合 熱量主要由一個冷卻水換熱器撤除，同時可以由吹掃降料段的 丙烯量進行細微調整。反應器有 A、B、C 三個出料閥，其中 B、C 相互切換使用，A 作為緊急備用，在生產中出料閥經常出 現結塊堵塞，通常通過料位和出料線壓力顯示判斷出料是否暢 通，出料不暢時要馬上切閥並進行處理，保證備用線暢通，保證生產穩定。
( 6) 反應器 “L” 段
反應器降料段底部的下料蝶閥，用來控制反應器下料速 度，調節物料停留時間。來自氣相循環壓縮機的氣流將蝶閥下 料經 “L” 段輸送至至提升段，完成反應器的整個循環。如此， 聚合物粒子在反應器內循環反應，合格的顆粒從出料線進入後處理工段。預聚合的催化劑及新鮮丙烯、氫氣、乙烯根據產率不斷加入反應系統，分離的氣相經過濾、回收循環利用，反應 系統到達一個動態的循環。
4 Spherizone 工藝應用前景
綜上，簡單介紹了多區循環反應器的結構 及 工 藝 原 理。Spherizone 工藝大大擴展了聚丙烯產品的性能範圍，多區循環反應器獨一無二的設計及 Basell 提供的高收率、高選擇性的催化劑，使得聚烯烴的性能極限進一步擴展。採用 Spherizone 工藝能夠生產高質量的產品，包括全部聚丙烯常規牌號以及部分獨有的特殊聚烯烴產品牌號。
Spherizone 工藝是一種高效的氣相法生產工藝，具有可寬範圍調節產品品種，適宜生產抗衝聚丙烯產品，安全性好，開 停車方便，聚合物粉料採用脫氣倉一步處理，設備臺數少。但多區循環反應器容易形成局部熱點導致聚合物結塊，從而導致裝置停車，影響裝置的連續運行週期，因此生產時一定要注意保證抗靜電劑的加入量以及吹掃丙烯流量。
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