提高抗冲聚丙烯中乙烯含量的措施及注意问题

郭晓琦（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

提高抗冲聚丙烯中乙烯含量的措施及注意问题

郭晓琦
（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

摘 要：抗冲共聚聚丙烯具有良好的抗冲击性能。共聚物的抗冲击性能主要随共聚物中的乙烯含量的增加而提高。乙烯含量的多少，直接影响产品的冲击性能，尤其是低温冲击强度。一般聚丙烯抗冲共聚物的总乙烯质量分数在6%～15%。为适应市场的需求，聚丙烯装置长期以来致力于高乙烯含量抗冲聚丙烯产品的生产，但是生产中受到共聚反应器压力高的影响，使得乙烯单体的加入量不高，聚丙烯产品中的乙烯含量一直处于11%左右。

关键词：聚丙烯装置；抗冲聚丙烯；乙烯含量

一﹑聚丙烯抗冲共聚物介绍

聚丙烯抗冲共聚物一般是由多个反应器串联制备的聚丙烯多相共聚物的混合物。通常在第一个反应器中进行丙烯均聚，得到等规聚丙烯均聚物，然后将其转入下一个反应器，同时利用催化剂残余的活性，通过乙烯﹑丙烯单体进行共聚，在均聚物颗粒内部引发乙烯和丙烯生成二元共聚物。抗冲共聚物具体组成取决于聚合物配方﹑聚合工艺条件﹑催化剂等因素。

在聚丙烯结构上看，聚丙烯颗粒是一个多孔疏松的结构，当聚合物进入共聚反应器，剩余的聚丙烯颗粒空隙被乙丙橡胶相所占据。在多区反应器的停留时间越长，均聚物的空隙率就越低，乙丙橡胶进入到均聚物中的越少。因此提高聚丙烯产品中的乙烯含量就要从两方面考虑：第一，提高均聚聚丙烯颗粒中的空隙；第二，提高共聚反应器中的残余活性。

二﹑提高抗冲聚丙烯产品中乙烯含量的措施

1 提高均聚聚丙烯产品颗粒的孔隙率

适当提高预聚合反应器的温度是保证聚丙烯颗粒完整的根本前提，也是保证聚合物颗粒孔隙数目重要因素。均聚聚丙烯产品的形成是催化剂被激活后进入到预聚合反应器，在较低的温度条件下生成聚丙烯颗粒的骨架并将主催化剂的活性中心进行包裹，然后进入到多区反应器中，在较高的温度下经过多次的丙烯聚合，生成的聚合物将这个产生的骨架填实，同时也留下一部分残余的活性中心与骨架内的孔隙。如果预聚反应器与多区反应器的温差过大，势必会造成在多区反应器中的过度反应，造成聚丙烯颗粒骨架的破碎，这样就会减少了共聚反应中乙丙二聚物的加入，同时也会降低最终产品中的乙烯含量。

2 提高共聚反应器中的反应活性

2.1 采用特定的催化剂

在保证多区反应器中均聚反应活性的同时，使反应活性适当的后移，从而保证了共聚反应器中的反应活性，使得更多的乙烯能够加入到聚合物颗粒中。聚丙烯装置在催化剂是进口ZN-118与国产的CS-Ⅱ混合使用，这样使得在共聚反应器中反应的活性出现不稳定的波动，造成了乙烯加入量的不稳定，同时也影响了聚合物的产品质量。

2.2 降低聚合物在多区反应器区域的反应活性

降低多区反应器中丙烯聚合的反应活性，使得大量的催化剂残余活性进入共聚反应器而引发乙烯/丙烯进行反应，加大了乙烯的加入量。

2.2.1 降低多区反应器的料位控制，减少聚合物的停留时间；

2.2.2 降低多区反应器的温度控制，控制反应活性后移；

2.2.3 减少多区反应器出料中加入的抗静电剂ATM163，提高物料中的残余催化剂的活性；

2.2.4 提高共聚反应器的料位控制，增加共聚反应的停留时间。

3 控制系统中的丙烷及其分布

在聚合系统中积累丙烷，必须保持丙烷进出的不平衡，使进入量大于排出量。进入量受上游乙烯装置丙烯产品中丙烯含量限制。而排出部位包括返回丙烯和返回气。在日常的生产中设计了FV2414这一阀门，以保证丙烯连续稳定的向界区外返回，这样就会带走系统中的一部分丙烷。共聚反应器的的丙烷来自于该反应器进料丙烯和上游物料夹带。这两股量各占一半。进料丙烯来自于丙烯进料罐，与多区循环反应器一样，随上游供料丙烷含量增多而增多。上游物料夹带丙烯中的丙烷随上游循环气中丙烷含量增多而增多，上游物料在F310底部被丙烯气提。目的是控制夹带丙烯中的氢气，降低气提气中的丙烷，就能阻止丙烷进入下游共聚反应器，也减少丙烯随聚合物出料而损失。

三﹑共聚反应器中提高产品中乙烯含量过程中的注意事项

1 共聚反应器在提高乙烯加入量高低对产品质量的影响

气相共聚物中起冲击性能的主要为乙丙无定形共聚物（乙丙橡胶），乙丙橡胶的多少，取决于乙烯加入量以及乙烯在气相反应器中的比例。如果乙烯加入量大，但乙烯在气相反应器中的比例过大，生成的乙丙橡胶量反而会降低，抗冲击效果不会提高。乙丙无规共聚物的量控制在5%～25%，无规共聚物中乙烯含量控制在40%～65%。通过AC4001的比值控制将C2/C2+C3的比值控制在合适的位置时，才能起到提高乙烯含量，产品性能提高的效果。

2 F310底部汽提丙烯无法由T240切换至新鲜丙烯

为达到提高多区系统中的丙烷含量，F310底部的汽提气体来自于T240底部，这股丙烯中所含的丙烷含量与多区反应器中一样，因此会造成丙烷进入共聚反应器而被排掉，丙烷的积累比较缓慢，而且能够造成共聚反应器中丙烷含量的增加。因此应该切至丙烷含量很少的新鲜丙烯，但是新鲜丙烯线为液相，且温度较低（40℃），经夹套加热后仍达不到80℃，所以仍采用T240丙烯（T240处为77℃）。在今后的操作中应该加大F310底部汽提气的夹套伴热，这样就能使用新鲜丙烯作为汽提气，来控制丙烷在系统中的分布。

3 塔系统的调整

使用T240丙烯需注意控制T240液位和温度，新鲜丙烯投入量增大的同时需提高塔底蒸汽量，同时来自T241丙烯减少，T241需调节冷却水量，使T241液位稳定。T240新鲜丙烯量增大后R230新鲜丙烯则会相应减少，因此调节速度必须缓慢，以免引起多区循环反应器及塔系统波动。

结语

通过以上方法的实施能够适当的提高共聚反应活性，从而加大共聚反应中的乙烯加入量，来提高产品质量。影响抗冲共聚物产品质量的因素很多，提高产品性能的根本在于提高共聚反应的活性，将产生的更多的乙丙二聚物加入到均聚物结构中，并且保持乙丙二聚物的粘度，使得抗冲聚丙烯既有均聚物的刚性，又含有特殊的乙丙橡胶态的物料韧性，最终提高聚丙烯产品综合质量。

参考文献

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2005.

[2] Spherizone工艺设计包[Z].lyondellbasell工业公司，2008.

中图分类号：TQ325

文献标识码：A