聚丙烯环管工艺生产高MFR产品

郝永杰 常培廷

(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东 青岛，266500)

工业技术

聚丙烯环管工艺生产高MFR产品

郝永杰 常培廷

(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东 青岛，266500)

采用聚丙烯(PP)环管工艺,通过提高加氢量来控制产品的熔体流动速率(MFR)，提高给电子体用量来保证产品的等规指数，用氢调法生产出高MFR注塑料(PPH-MM45-S)。总结了MFR与氢气加入量、催化剂活性、产品物理性能的关系,及生产高MFR产品时压缩机和造粒机工艺参数调整操作。通过和同类产品进行比较以及下游生产商的使用效果，都表明该产品具有透明度高、光泽度好、韧性优异、加工流动性好等优点。

聚丙烯 熔融流动速率 注塑 氢调法

采用聚丙烯(PP)为原料制造的一次性环保快餐盒，具有无毒、无味、高透明、对食品无污染等优点，使用安全方便，耐热温度可达120 ℃，可微波。制造一次性快餐盒的PP原料需要熔体流动速率(MFR)在40 g/10min以上，属于高MFR范畴。工业生产高MFR PP注塑料主要有3种方法：一是在PP聚合过程中调节加氢量即氢调法；二是采用PP造粒过程中添加过氧化物降解剂即降解法；三是采用新型催化剂结合氢调的方法。国内大多采用降解法和氢调法。

目前，国内快速注塑薄壁制品用高MFR PP绝大部分依赖进口。由于进口PP价格高，导致生产成本高，为此,中国石化青岛炼油化工有限责任公司采用环管工艺,采用氢调法生产出高MFR注塑料PPH-MM45-S，并通过和同类产品对比,为国内新产品替代进口产品获取数据,积累经验。

1 工艺简介

中国石化青岛炼油化工有限责任公司20万t/a PP装置采用国产化第二代双环管液相本体聚合工艺，装置共设9个工段：丙烯预精制；催化剂配制；丙烯聚合；聚合物分离与丙烯回收贮存；聚合物汽蒸、干燥；工艺辅助设施；丙烯精制及氢气进料；挤压造粒；掺合、包装。造粒机为德国CWP公司的ZSK320型双螺杆挤出机。装置原料只有丙烯，没有乙烯；造粒工段虽设有过氧化物添加设备，但考虑到降解法产品存在异味的弊端，因此新牌号的生产方案确定用氢调法生产。

目前该公司使用的催化剂体系为北京奥达公司生产的DQ-III主催化剂，Donor-C型给电子体，天津联力生产的三乙基铝。

2 生产过程

2013年6月首次试生产是由MFR 18 g/10min牌号V30G向PPH-MM45-S牌号切换。过程如下：催化剂冲程由44.5%降至43.0%。将一、二环管反应器反应温度各降低1～69 ℃。开始调整一、二反应器氢气的加入量，氢气摩尔分数由0.240%逐渐增加到0.500%。提高给电子体的加入量，降低铝硅比的值至11.26。产品MFR开始由17.5 g/10min逐渐升高，造粒机参数也随着MFR的升高逐渐调整，筒体温度由240 ℃调至200 ℃，模板温度由220 ℃降至200 ℃，切粒水温度由49 ℃降至48 ℃，同时节流阀开度调至43%。待MFR至40 g/10min，此时造粒机添加剂更改为某种添加剂，同时切至高MFR PPH-MM45-S成品料仓。MFR升至58 g/10min并保持稳定。向牌号V30G转产，减少氢气加入量。MFR降至36 g/10min，料仓切至牌号V30G成品料仓。至此100 t的PPH-MM45-S试生产完毕。

3 结果与讨论

3.1 氢气加入量与MFR的关系

图1是氢气加入量与MFR关系。

由图1可见，氢气加入量达到0.440%时，产品的MFR已经符合要求，至0.460%区间内氢气加入量和MFR对应性很好。通过试生产PPH-MM45-S的情况来看，DQ-III主催化剂和Donor-C给电子体组成的催化剂体系的氢调性能好，完全能够满足国产第二代环管工艺生产高MFR产品。随着氢气加入量增多，氢气容易从丙烯中析出，在一环反应器中形成气相空间，致使循环泵轴功率波动。正常生产时一环泵轴功率波动一般在10 kW左右。而在生产高MFR牌号时表现很突出，轴功率波动幅度达到70 kW。这不仅对生产的稳定控制不利，还会影响泵的使用寿命。

通常在轴功率波动大时，通过降低反应温度和反应器密度来解决该问题。

3.2 催化剂活性与MFR的关系

图2是催化剂活性与MFR关系。

从图2可看出，在氢气加入量较少的情况下，催化剂活性会随着氢气加入量的增大而提高，但氢气加入到一定量时，催化剂活性反而下降。

3.3 产品的物理性能变化

在给电子体加入量不变的情况下，产品的等规指数会随着氢气加入量的增多而降低，进而相应的物理性能会变化。这就需要在生产的过程中多加入给电子体来提高产品的等规指数。生产牌号PPH-MM45-S时，将铝硅比降到11.26，通过增加给电子体的加入量，产品的等规指数达到了95.9%，符合指标要求，产品的物理性能参数也符合预期。

3.4 压缩机需加强排油

生产牌号PPH-MM45-S时，压缩机的二级出口缓冲罐液位每1 h高报一次。而在生产MFR 5 g/10min的牌号PPH-FH08时，最短5 h高报一次。从液位高报警的时间间隔来看，生产高MFR牌号时，低相对分子质量副产物增多。

在生产牌号PPH-MM45-S时，为保证压缩机的正常运行，需要加强排油，每隔1 h必须排一次油，并且轻油需排至废油桶中，避免反复循环影响压缩机的长周期运行。

3.5 造粒机参数调整

根据MFR的变化，对造粒机的参数进行及时调整[1]。向高MFR产品切换时，应开大造粒机节流阀开度(即关小阀门)，以增强混炼效果(见表1)。另外，筒体温度和模板温度的设定值都可以降低。为保证造粒的粒型，还需要降低切粒水温度。

4 产品质量分析及应用情况

PPH-MM45-S产品质量参数及与同类产品物理性能对比如表2和表3所示。

从表2和表3可以看出,PPH-MM45-S和国内外同类产品性能相近，可以说在大部分指标上优于同类产品，如热变形温度高，说明做一次性快餐盒时适用的加热温度高。

青岛某公司试用PPH-MM45-S生产高档快餐盒料后，认为该产品在透明性、光泽度以及冲击强度上优于在用料，并且产品的气味要比其他原料小。天津某公司试用该产品后，认为在韧性、透明度、加工流动性、翘曲变形方面均优于在用料。通过以上两家公司的试用情况来看，PPH-MM45-S注塑料在与同类产品竞争时处于优势地位。

5 总结

a) 采用国产第二代环管法工艺，成功实现了氢调法生产高MFR注塑料PPH-MM45-S。

b) 通过工艺参数优化，使得所生产的产品各项性能指标达到要求，与国内外同类产品相当。

c) PPH-MM45-S产品具有透明度高、光泽度好、韧性优、加工流动性高、翘曲变形小等优点，下游应用厂家试用后，反馈情况良好，完全可以和同类产品竞争，并具有一定优势。

[1] 王博军.聚丙烯装置挤压造粒机运行问题分析及处理[J].化学工程与装备，2011(2)：54-56.

广 告 信 息

封2 中国石化扬子石化南京研究院塑料专用料新品(彩色)

封3 《现代塑料加工应用》宣传页(彩色)

广01 山西省化工研究所(有限公司)塑料助剂(黑白)

广02 征稿简则(黑白)

Product of High MFR by Ploypropylene Loop Process

Hao yongjie Chang peiting

(Qingdao Petrochemical Limited Liability Company of Sinopec, Qingdao, Shandong,266500)

Using polypropylene loop process，by increasing the amount of hydrogenation (H2) to control the melt flow rate (MFR) of the product,and increasing the amount of injected electron donor to ensure the isotactic index of the product,the injection molding materials with high MFR PPH-MM45-S was produced by using hydrogen adjustment method.The relationships between MFR and amount of H2, activity of catalyst, mechanical properties were summarized, and the process parameters of the compressor and pelletizer were adjusted when producing the product of high MFR. Comparing the quality with other similar products and through the using effect of downstream producers, the product has high transparency, good gloss, excellent toughness and good processability etc.

polypropylene; melt flow rate; injection molding; hydrogen adjustment method

2014-08-05;修改稿收到日期:2014-12-15。

郝永杰(1981—)，男,本科，工程师。E-mail：haoyongjie2001@163.com。