高效HA型催化剂在PP电工薄膜开发中的应用

付红生，孙延举，秦金来，尹 馨，王晓东（.中国石化中原石油化工有限责任公司，河南省濮阳市 457000；.中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司，北京市 0）



高效HA型催化剂在PP电工薄膜开发中的应用

付红生1，孙延举2，秦金来2，尹 馨1，王晓东2
（1.中国石化中原石油化工有限责任公司，河南省濮阳市 457000；2.中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司，北京市 101111）

摘 要：介绍了HA型催化剂的超高活性和较高立构定向性等特点；通过不断优化环管法聚丙烯生产装置的工艺条件，探索出一套完整的工艺参数，并适当降低了助催化剂三乙基铝和外给电子体的加入量，采用直接生产而不经过洗涤的方法成功开发了电工薄膜专用超低灰分含量的聚丙烯。结果表明：生产的电工薄膜专用聚丙烯各项性能均达到优级品，虽然灰分含量比进口电工薄膜专用聚丙烯稍高，但其粉料的灰分质量分数最低达0.002 2%，可通过优化添加剂配方来降低聚丙烯灰分含量。

关键词：聚丙烯 高效HA型催化剂 电工薄膜 灰分

HA型催化剂是中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司生产的一种聚丙烯（PP）用新型高效球形催化剂，具有超高的活性，用其生产普通均聚PP时活性高达220 kg/g；另外，HA型催化剂还具有较高的立构定向性，与其他催化剂相比，用HA型催化剂生产相同PP时的外给电子体用量极大减少［1-3］。PP电工薄膜是电容器的关键材料，对PP灰分含量要求较高，生产电工薄膜专用PP的传统方法是使用普通催化剂生产灰分含量较高的PP，然后再经过洗涤，脱除部分灰分后得到灰分含量较低的PP，目前，我国进口的电工薄膜专用PP（记作进口PP）都是采用该法生产的，生产成本和产品价格较高［4-6］。针对国内电工薄膜专用PP市场的需求，中国石化中原石油化工有限责任公司通过优化其第2套PP装置的工艺条件，用高效HA型催化剂成功开发出粉料灰分质量分数为0.002 2%的电工薄膜专用PP PPH-FA03，基本能满足用户需要，为企业创造了良好的经济效益［7-9］。

1　HA型催化剂的性能特征

1.1催化剂组成和粒径

HA型催化剂是以MgCl2为载体的Ti系催化剂。从表1可以看出：HA型催化剂与平常用于环管法PP工艺的DQC型球形催化剂（简称参比催化剂）各项性能接近，且组成也没有太大区别。

表1　HA型催化剂的组成、粒径Tab. 1 Composition，particle size of HA catalyst

1.2催化剂评价

从表2看出：HA型催化剂的活性很高，为参比催化剂的3倍，且用其生产的PP的等规指数较高；在相同的实验条件下，用参比催化剂生产的PP的熔体流动速率（MFR）为6.25 g/10 min，高于用HA型催化剂生产的PP，即HA型催化剂的氢调敏感性稍差，但使用HA型催化剂生产的PP密度稍大。

表2　HA型催化剂的评价结果Tab. 2 Evaluation results of HA catalyst

1.3PP的粒径分布

从表3看出：用HA型催化剂生产的PP粉料粒径主要集中在0.500～5.000 mm，而用参比催化剂生产的PP粉料粒径主要集中在2.000～5.000 mm；使用这两种催化剂生产的PP粉料粒径小于0.075 mm的质量分数均低于0.1%，即细粉含量都很少。

表3　PP粉料的粒径分布Tab. 3 Particle size distribution of PP powder %

2　工业试生产

2.1普通薄膜专用PP PPH-03D的工业试生产

试生产初期，按生产PPH-03D的工艺条件控制，待稳定后再过渡到电工薄膜专用PPH-FA03。根据HA型催化剂的高活性特点，适当降低催化剂计量泵的冲程，以便控制催化剂加入量；同时，为降低PP中的灰分含量，适当降低助催化剂三乙基铝（TEAL）、外给电子体（简称Donor）的用量［10-12］。

2.1.1催化剂配制

由于HA型催化剂的活性较高，为了保证装置的稳定运行，催化剂配制方法是：20 kg的HA型催化剂与80 kg参比催化剂所用的油脂量相同，即配制的HA型催化剂浆液浓度为参比催化剂浆液浓度的1/4（约为50 g/L）。

2.1.2主要工艺参数

为保证装置的稳定，先按用参比催化剂生产PPH-03D的工艺参数控制。从表4看出：HA型催化剂的活性较高，最高达218 kg/g，为防止催化剂活性后移，失活剂ATMER163的加入量略有提高。

表4　生产PPH-03D的部分工艺参数Tab. 4 Part of process parameters for production of PPH-03D

2.1.3PPH-03D质量

通过不断调整和优化工艺条件，生产逐渐趋于稳定，且从表5可以看出：使用HA型催化剂生产的PPH-03D完全符合质量指标要求。

表5　PPH-03D的质量分析Tab. 5 Quality analysis of PPH-03D

2.2PPH-FA03的试生产

2.2.1工艺条件优化

要降低PP中的灰分含量，除了严格控制原料丙烯的质量外，还需降低TEAL，Donor的加入量，实际操作过程中就是降低TEAL和原料丙烯的质量比，同时维持m（TEAL）∶m（Donor）不变。为了保证PP的MFR控制在较小范围，尽可能维持环管反应器中氢气浓度不变。

2.2.2工艺条件优化后PPH-FA03质量

从表6看出：PPH-FA03达到电工薄膜专用PP优级品的标准，尤其是影响电工薄膜质量的PP灰分含量。尽管PPH-FA03粒料的灰分质量分数为0.004 0%，但是PP粉料的灰分质量分数最低达0.002 2%，可通过进一步优化添加剂配方和包装方式来降低PPH-FA03的灰分含量。PPH-FA03灰分含量尽管与进口PP还存在一定差距，但从下游用户生产电工薄膜的情况来看基本能满足需求。与普通双向拉伸PP薄膜专用PP相比，使用HA型催化剂生产的电工薄膜专用PP高2 000～3 000元/t，为企业创造了良好的经济效益。

表6　PPH-FA03的质量分析Tab. 6 Quality analysis of electrical film PPH-FA03

3　结论

a）生产同类型PP时，HA型催化剂的活性为参比催化剂的3倍。

b）电工薄膜专用PPH-FA03的质量达到优级品标准，基本满足用户的需求。

c）可通过进一步优化添加剂配方和包装方式来降低PPH-FA03的灰分含量。

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Application of high efficiency HA catalyst in development of PP electrical film

Fu Hongsheng1，Sun Yanju2，Qin Jinlai2，Yin Xin1，Wang Xiaodong2
（1.Zhongyuan Branch，SINOPEC，Puyang 457000，China；2.Beijing Auda Division，Catalyst Co.，Ltd.，SINOPEC，Beijing 101111，China）

Abstract：HA catalyst with ultra-high activity and high isotactic orientation was introduced. A complete set of process parameters was found through the continuous optimization of the process conditions of loop tubular reactor of polypropylene. The ultra-low ash content polypropylene customized for electrical film without washing powder was successfully developed by reducing co-catalyst triethylaluminium and external electron donor. The results show that all properties of the product have reached the standard of the first-rate，although its ash content is 0.002 2%，higher than the foreign product，which can be cut down by optimizing the formula of additive.

Keywords：polypropylene； high efficiency HA catalyst； electrical film； ash

作者简介：付红生，男，1973年生，工程师，1992年毕业于石油大学化工专业，现主要从事聚丙烯的生产。联系电话：（0393）4471410；E-mail：fuhs.zysh@sinopec.com。

收稿日期：2015-12-29；修回日期： 2016-03-26。

中图分类号：TQ 325.1+4

文献标识码：B

文章编号：1002-1396（2016）03-0044-03