提高K8003产品的悬臂梁冲击强度

田元智 李国军 刘飞 刘升（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 718500）

提高K8003产品的悬臂梁冲击强度

田元智 李国军 刘飞 刘升（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 718500）

2016年第四季度，聚丙烯（二线）装置在生产抗冲共聚物K8003过程中，其中有11批次的悬臂梁缺口冲击强度低于优等品指标。针对悬臂梁缺口冲击强度低现象和冲击强度对聚丙烯抗冲共聚物的重要性，同时结合K8003目前工艺运行角度，着重从生产过程中的乙烯加入量、氢气加入量、催化剂选型、橡胶含量、反应产率比等几个方面进行了认真分析，得出了提高K8003悬臂梁缺口冲击强度的有效途径。

悬臂梁缺口冲击强度；乙烯加入量；橡胶含量；催化剂；产率比

榆能化聚丙烯（二线）装置采用INEOS专利技术的气相法聚丙烯工艺，设计能力为30万吨/年。在正常生产运行时，抗冲共聚物的生产比重高达90%，尤其是K8003产品，在国内市场有一定的优势。但是，2016年第四季度期间，产品质量非优等品率较低，主要表现在悬臂梁缺口冲击强度较低。

除悬臂梁缺口冲击强度不能达到优等品指标外，其他指标均能达到优等品指标要求。抗冲共聚产品的悬臂梁缺口冲击强度好与坏代表了产品韧性的好与坏，从而影响产品加工的性能。

1 影响K8003悬臂梁缺口冲击强度的因素分析

1.1 主催化剂的影响

催化剂选定后，主要调整共聚单元的乙烯加入量和反应器产率比来实现产品的性能。榆能化聚丙烯（二线）装置2016年以来一直使用CDI催化剂和SPG催化剂按固定的浓度比例混合加入反应器，加入SPG催化剂后反应较只加入CDI催化剂时平稳，活性略低且粉料流动性较好，无块料产生。SPG催化剂与CDI催化剂对比，催化剂的活性略低、丙烯与乙烯的共聚性能略低、抗杂质的干扰能力略低。因此，在气相组份中乙丙共聚能力偏低，导致共聚产品中的乙烯含量和橡胶相偏低，影响产品的冲击性能。通过加大三乙基铝的量，提高催化剂的活性，提高乙丙共聚的能力，实现橡胶含量的提高。

1.2 乙烯含量的影响

乙烯含量的多少表示最终产品中橡胶含量的多少，直接影响产品的冲击性能。在其他加入组份不变的前提下，K8003产品的抗冲性能主要通过乙烯的加入量进行控制。总乙烯含量一般在高于9.0%以后，每提高0.1%的乙烯含量，最终产品的悬臂梁缺口冲击强度大幅的在上涨，但在过高的乙烯环境中共聚单元的粉料粘度大大增加，影响产品的流动性和粉料输送，不利于装置稳定生产。根据装置实际运行情况缓慢调整乙烯的加入量，最终产品的悬臂梁冲击强度随着乙烯加入量增加而提高。

1.3 熔体质量流动速率（降低共聚反应器的H2/C2=）的影响

熔体质量流动速率是聚丙烯共聚物相对分子质量的宏观表现。均聚物相对分子质量与共聚物的相对分子质量的比值在特定的比值范围内，聚丙烯共聚物产品的抗冲性能和产品的刚性处于最佳性能状态（即第一反应器处于高的MFR和第二反应器处于低的MFR工况）。根据实际运行工况，逐步降低二反的H2/C2=，产品的抗冲击强度逐步增强。图一为H2/C2=与冲击强度的变化情况

图一：K8003物性指标与共聚单元H2/C2=的变化情况

1.4 产率比的影响

产率比高低直接影响最终产品中乙烯含量的多少。产率比降低，最终产品中的乙烯含量降低，产率比增加，最终产品中的乙烯含量增加。橡胶含量（RC）(wt%)=100%*{总乙烯含量（TOTC2）,wt%}/{橡胶中乙烯含量（RCC2）,wt%}，最终产品中的乙烯含量又直接影响产品的悬臂梁缺口冲击强度。

2 结语

通过调整分析，聚丙烯K8003的悬臂梁缺口冲击强度的主要有催化剂、乙烯的加入量、熔体质量流动速率等各种因素的共同影响。在工艺及催化剂体系确定的条件下，通过调整三乙基铝的加入量、乙烯的加入量、共聚单元氢气丙烯比、反应器的产率比等相关措施提高了抗冲共聚产品K8003的悬臂梁缺口冲击强度。

根据措施的实施，最终将产品的总乙烯含量控制在9.8%-10.2%、二反的H2/C2=控制在0.04～0.065、反应产率比控制在19.8%～20.8%、三乙基铝的加入量控制在5.4～6.0kg/h，保证了装置长周期稳定运行，也实现了产品的优等品性能。

[1]洪定一，《聚丙烯：原理、工艺与技术》，中国石化出版社，（第2版），2011-04-01.

[2]30万吨/年聚丙烯二线装置操作规程，榆能化，2013-8-16.

[3]内罗·帕斯奎尼（Nello Pasquini）著胡友良等译，聚丙烯手册，化学工业出版社，（第二版），2012-02-20.

[4]Dong Qi，Wang XIN，Fu Z，Xu J，Fan J。Polymer（2007）48-59.