用PG型催化剂生产聚丙烯

王树立

（中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司，辽宁省葫芦岛市 125001）

用PG型催化剂生产聚丙烯

王树立

（中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司，辽宁省葫芦岛市 125001）

在气相法聚丙烯装置上使用PG型催化剂生产聚丙烯1102K，并与装置原来使用的进口催化剂进行了比较，对比评价了催化剂配制情况、催化剂活性、催化剂单耗，对氢气的敏感性、熔体流动速率可调性、对原料适应性、聚丙烯粒径分布。结果表明：PG型催化剂的活性较高，达到23.736 5 kg/g(以每克催化剂生产聚丙烯的质量计)，比进口催化剂高4.0%；装置操作稳定，所产聚丙烯1102K树脂颗粒形态好，产品质量达到进口催化剂生产1102K树脂的水平。

聚丙烯 齐格勒-纳塔催化剂 本体聚合 气相法工艺

聚丙烯（PP）工业技术发展的关键是催化剂及其相应聚合工艺的进步，而催化剂则是PP技术发展的核心，PP生产工艺的进步、产品性能提高及产品种类的拓宽都依赖于催化剂的进步[1]。2009年，中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司引进的Novolen气相法PP装置投产，产品主要牌号是1102K，应用领域为热成型、磁带、单丝等。开车以来，除了试用过一种国产催化剂外一直使用进口催化剂[2]。该进口催化剂活性高、粒径分布集中，生产的PP等规指数高，但生产成本高，不利于市场竞争。因此，在保证产品质量、产量的前提下，降低生产成本，缩短供货周期，应对市场变化，让催化剂国产化是PP生产企业必做工作[3-6]。

2011年4月，装置采用河北省任丘利和科技有限公司生产的PG型催化剂试生产，并通过适当调整工艺参数，成功生产出1102K产品。PG型催化剂是Ziegler-Natta催化剂，活性高，对原料适应性较强，所产PP粉料的粒径分布集中、细粉少、等规指数可调。PG型催化剂是以MgCl2为载体的颗粒型Mg/Ti催化剂，通过化学反应法制得，w（Ti）为2.0%～3.5%。

1 聚合工艺

Novolen气相法PP的生产在气相反应器内实现。该装置有两条催化剂进料线，每条线由一个计量罐和一台计量泵组成。催化剂用丙烯配制成浆液进入计量罐，计量泵计量后直接进入反应器，而助催化剂（三乙基铝）和第三组分（硅烷）及用于调节相对分子质量的氢气经过计量后与丙烯混合进入反应器，在反应器内引发丙烯聚合生产PP。PP粉料及其夹带的丙烯气体从反应器内部的插底管靠压差连续排出，进入分离器。分离器内接近常压，分离出的粉料去挤出造粒，气体经丙烯气压缩机压缩后再循环回反应器参加聚合。正常生产时，反应器的温度为60～90℃，压力为2.5～3.0 MPa[7]。

2 试验方案

试验原则为：1）主催化剂采用国产PG型催化剂，其他催化剂和添加剂不变。2）催化剂配制系统的两条进料线，一条保持原来的进口催化剂不变，另一条使用国产PG型催化剂。在试验开始后，只使用PG型催化剂单线进料，一旦出现异常，即改用原进口催化剂进料，从而保证装置平稳运行。3）试验过程中尽量保持各种进料量不变，反应温度和压力尽量稳定，力求达到较好的对比性。

3 试验条件

3.1 催化剂基本性能

现场卸出催化剂都要人工滚动桶。桶安装后的卸料过程，需要人工用橡胶锤敲打桶，PG型催化剂粉末由桶内卸出时的流动性比进口催化剂好，敲打桶的时间和强度明显要小，桶内剩余催化剂明显较少。催化剂基本情况见表1。

表1 催化剂基本情况Tab.1Basic information of PG catalyst and the imported catalyst

3.2 试验工艺条件

反应器中丙烯处理量为14～16 t/h，反应温度为70～80℃，反应压力为2.8～2.9 MPa，反应器料位为40%～50%，每吨丙烯加入350 g三乙基铝、20 g硅烷。氢气进料量由PP的熔体流动速率（MFR）来控制，使PP的MFR为2.7～4.0 g/10 min；催化剂进料量根据反应情况（主要是温度和压力）随时调整，以保持上述条件基本不变。

4 结果与讨论

本次试验采取逐渐向反应器加入PG型催化剂，同时逐渐减少原来的进口催化剂加入量，为保持反应平稳，3 h后完全加入PG型催化剂。加入PG型催化剂的过程中，反应温度、压力等主要参数未出现异常变化，反应器料位控制正常。

4.1 催化剂活性和单耗

选取3天的生产数据来测试催化剂活性。经计算，PG型催化剂平均活性为23.736 5 kg/g（见表2），换算出每吨PP消耗PG型催化剂（简称单耗）为0.042 13 kg。而进口催化剂活性为22.823 6 kg/g，单耗为0.043 81 kg/t。PG型催化剂的活性比进口高4.0%，单耗比进口催化剂低0.001 7 kg。

表2 PG型催化剂的活性Tab.2Activity of PG catalyst

4.2 氢调敏感性和MFR可调性

试生产期间，无论是用进口催化剂还是PG型催化剂生产PP 1102K，氢气量没有变化（均为每吨丙烯加入140 g），产品MFR在指标控制的范围内。

由此看出，PG型催化剂的氢调敏感性和MFR可调性与进口催化剂相当。

4.3 对丙烯原料的适应性

生产中，装置内精制丙烯的流程末改变[8-10]，丙烯质量基本稳定（见表3）。聚合时，催化剂进料量没有波动，温度没有明显下降，压力没有明显上升，说明PG型催化剂与进口催化剂都能顺利反应，没有中毒或反应弱的情况。即，不改变原丙烯精制流程就可使用PG型催化剂进行正常生产。

表3 丙烯质量指标Tab.3Quality index of the propylene

4.4 PP粉料粒径分布

在PP粉料采样口可以看到，用PG型催化剂生产的PP粉料颗粒明显多于进口催化剂。从表4也可以看出：用PG型催化剂生产的PP粉料粒径分布与进口催化剂相当。

4.5 PP产品质量

从表5看出：用PG型催化剂生产的PP 1120K粒料均无黑色、大、小、蛇皮及拖尾粒子，性能与进口催化剂差别不大。

表4 PP粉料的粒径分布Tab.4Particle size distribution of the PP powder%

表5 两种催化剂生产的PP 1102K性能Tab.5Properties of PP 1102K produced by PG catalyst and the imported catalyst

5 结论

a)PG型催化剂活性略高于进口催化剂，生产过程放热平稳，易于控制。对原料要求与进口催化剂相同，在不改动原料的情况下即可生产，生产过程中氢气消耗没有明显变化，氢调敏感性较好。

b)在气相法PP装置上生产PP 1102K时，PG型催化剂可代替进口催化剂。生产的PP细粉少，质量合格。

[1]张旭之，陶志华，王松汉，等.丙烯衍生物工学[M].北京：化学工业出版社，1995:34.

[2]王树立.CS-1-G催化剂在气相法PP装置上的应用[J].合成树脂及塑料,2011,28(1):48-51.

[3]吴建，于国滨，邓守军，等.国产CMAX120型催化剂在环管聚丙烯装置上的应用[J].石化技术与应用，2008,26(2): 169-171.

[4]李刚，赵唤群，于建明，等.NG催化剂在气相聚丙烯装置上的工业化应用[J].石油化工,2004,33（3）:252-257.

[5]于海洋，刘文武.C-MAX催化剂在PP装置上的应用[J].合成树脂及塑料，2009，26(3):45-48.

[6]赵燕，胡清.国内外PP催化剂开发进展[J].合成树脂及塑料,2003,20(5):67-71.

[7]洪定一.聚丙烯——原理工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2002:391-396.

[8]冯续.聚丙烯工艺中原料丙烯的净化[J].化学工业与工程技术,2008,29(8):48-53.

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[10]王树立.采用固定床催化剂技术脱除炼厂丙烯中的一氧化碳[J].石化技术与应用,2009,27(2):159-161.

Production of polypropylene with PG catalyst

Wang Shuli
(Jinxi Petrochemical Company,PetroChina,Huludao 125001,China)

Polypropylene(PP)1102K was produced with PG catalyst in a gas-phase PP plant.The PG catalyst was compared with the imported catalyst that should be originally used in the same plant.The catalysts′preparation procedure,activity,unit consumption,hydrogen response and adaptability to feedstock as well as the adjustability of melt flow rate and particle size distribution of the 1102K resin were contrasted and evaluated.The results show that activity of the PG catalyst reaches 23.736 5 kg PP per gram catalyst, 4.0%higher than that of the imported catalyst.The plant loaded with the PG catalyst can be operated steadily and smoothly.The particles of the 1102K resin so produced possess the desired morphology;the product quality of the resin is comparable to that of its counterpart prepared with the imported catalyst.

polypropylene;Ziegler-Natta catalyst;bulk polymerization;gas-phase process

TQ 325.1+4

B

1002-1396(2012)02-0045-03

2011-09-27。

2011-12-26。

王树立，1972年生，高级工程师，1995年毕业于抚顺石油学院辽阳分部高分子化工专业，现从事聚丙烯装置工艺技术管理工作。联系电话：(0429) 2176945；E-mail:wangsljlu@126.com。

（编辑：陈文淑）