聚丙烯環(huán)管工藝生產(chǎn)高M(jìn)FR產(chǎn)品

郝永杰 常培廷

(中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島，266500)

工業(yè)技術(shù)

聚丙烯環(huán)管工藝生產(chǎn)高M(jìn)FR產(chǎn)品

郝永杰 常培廷

(中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島，266500)

采用聚丙烯(PP)環(huán)管工藝,通過提高加氫量來控制產(chǎn)品的熔體流動(dòng)速率(MFR)，提高給電子體用量來保證產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)，用氫調(diào)法生產(chǎn)出高M(jìn)FR注塑料(PPH-MM45-S)?？偨Y(jié)了MFR與氫氣加入量、催化劑活性、產(chǎn)品物理性能的關(guān)系,及生產(chǎn)高M(jìn)FR產(chǎn)品時(shí)壓縮機(jī)和造粒機(jī)工藝參數(shù)調(diào)整操作。通過和同類產(chǎn)品進(jìn)行比較以及下游生產(chǎn)商的使用效果，都表明該產(chǎn)品具有透明度高、光澤度好、韌性優(yōu)異、加工流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

聚丙烯 熔融流動(dòng)速率 注塑 氫調(diào)法

采用聚丙烯(PP)為原料制造的一次性環(huán)?？觳秃校哂袩o毒、無味、高透明、對(duì)食品無污染等優(yōu)點(diǎn)，使用安全方便，耐熱溫度可達(dá)120 ℃，可微波。制造一次性快餐盒的PP原料需要熔體流動(dòng)速率(MFR)在40 g/10min以上，屬于高M(jìn)FR范疇。工業(yè)生產(chǎn)高M(jìn)FR PP注塑料主要有3種方法：一是在PP聚合過程中調(diào)節(jié)加氫量即氫調(diào)法；二是采用PP造粒過程中添加過氧化物降解劑即降解法；三是采用新型催化劑結(jié)合氫調(diào)的方法。國內(nèi)大多采用降解法和氫調(diào)法。

目前，國內(nèi)快速注塑薄壁制品用高M(jìn)FR PP絕大部分依賴進(jìn)口。由于進(jìn)口PP價(jià)格高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，為此,中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司采用環(huán)管工藝,采用氫調(diào)法生產(chǎn)出高M(jìn)FR注塑料PPH-MM45-S，并通過和同類產(chǎn)品對(duì)比,為國內(nèi)新產(chǎn)品替代進(jìn)口產(chǎn)品獲取數(shù)據(jù),積累經(jīng)驗(yàn)。

1 工藝簡介

中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司20萬t/a PP裝置采用國產(chǎn)化第二代雙環(huán)管液相本體聚合工藝，裝置共設(shè)9個(gè)工段：丙烯預(yù)精制；催化劑配制；丙烯聚合；聚合物分離與丙烯回收貯存；聚合物汽蒸、干燥；工藝輔助設(shè)施；丙烯精制及氫氣進(jìn)料；擠壓造粒；摻合、包裝。造粒機(jī)為德國CWP公司的ZSK320型雙螺桿擠出機(jī)。裝置原料只有丙烯，沒有乙烯；造粒工段雖設(shè)有過氧化物添加設(shè)備，但考慮到降解法產(chǎn)品存在異味的弊端，因此新牌號(hào)的生產(chǎn)方案確定用氫調(diào)法生產(chǎn)。

目前該公司使用的催化劑體系為北京奧達(dá)公司生產(chǎn)的DQ-III主催化劑，Donor-C型給電子體，天津聯(lián)力生產(chǎn)的三乙基鋁。

2 生產(chǎn)過程

2013年6月首次試生產(chǎn)是由MFR 18 g/10min牌號(hào)V30G向PPH-MM45-S牌號(hào)切換。過程如下：催化劑沖程由44.5%降至43.0%。將一、二環(huán)管反應(yīng)器反應(yīng)溫度各降低1～69 ℃。開始調(diào)整一、二反應(yīng)器氫氣的加入量，氫氣摩爾分?jǐn)?shù)由0.240%逐漸增加到0.500%。提高給電子體的加入量，降低鋁硅比的值至11.26。產(chǎn)品MFR開始由17.5 g/10min逐漸升高，造粒機(jī)參數(shù)也隨著MFR的升高逐漸調(diào)整，筒體溫度由240 ℃調(diào)至200 ℃，模板溫度由220 ℃降至200 ℃，切粒水溫度由49 ℃降至48 ℃，同時(shí)節(jié)流閥開度調(diào)至43%。待MFR至40 g/10min，此時(shí)造粒機(jī)添加劑更改為某種添加劑，同時(shí)切至高M(jìn)FR PPH-MM45-S成品料倉。MFR升至58 g/10min并保持穩(wěn)定。向牌號(hào)V30G轉(zhuǎn)產(chǎn)，減少氫氣加入量。MFR降至36 g/10min，料倉切至牌號(hào)V30G成品料倉。至此100 t的PPH-MM45-S試生產(chǎn)完畢。

3 結(jié)果與討論

3.1 氫氣加入量與MFR的關(guān)系

圖1是氫氣加入量與MFR關(guān)系。

由圖1可見，氫氣加入量達(dá)到0.440%時(shí)，產(chǎn)品的MFR已經(jīng)符合要求，至0.460%區(qū)間內(nèi)氫氣加入量和MFR對(duì)應(yīng)性很好。通過試生產(chǎn)PPH-MM45-S的情況來看，DQ-III主催化劑和Donor-C給電子體組成的催化劑體系的氫調(diào)性能好，完全能夠滿足國產(chǎn)第二代環(huán)管工藝生產(chǎn)高M(jìn)FR產(chǎn)品。隨著氫氣加入量增多，氫氣容易從丙烯中析出，在一環(huán)反應(yīng)器中形成氣相空間，致使循環(huán)泵軸功率波動(dòng)。正常生產(chǎn)時(shí)一環(huán)泵軸功率波動(dòng)一般在10 kW左右。而在生產(chǎn)高M(jìn)FR牌號(hào)時(shí)表現(xiàn)很突出，軸功率波動(dòng)幅度達(dá)到70 kW。這不僅對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定控制不利，還會(huì)影響泵的使用壽命。

通常在軸功率波動(dòng)大時(shí)，通過降低反應(yīng)溫度和反應(yīng)器密度來解決該問題。

3.2 催化劑活性與MFR的關(guān)系

圖2是催化劑活性與MFR關(guān)系。

從圖2可看出，在氫氣加入量較少的情況下，催化劑活性會(huì)隨著氫氣加入量的增大而提高，但氫氣加入到一定量時(shí)，催化劑活性反而下降。

3.3 產(chǎn)品的物理性能變化

在給電子體加入量不變的情況下，產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)會(huì)隨著氫氣加入量的增多而降低，進(jìn)而相應(yīng)的物理性能會(huì)變化。這就需要在生產(chǎn)的過程中多加入給電子體來提高產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)。生產(chǎn)牌號(hào)PPH-MM45-S時(shí)，將鋁硅比降到11.26，通過增加給電子體的加入量，產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)達(dá)到了95.9%，符合指標(biāo)要求，產(chǎn)品的物理性能參數(shù)也符合預(yù)期。

3.4 壓縮機(jī)需加強(qiáng)排油

生產(chǎn)牌號(hào)PPH-MM45-S時(shí)，壓縮機(jī)的二級(jí)出口緩沖罐液位每1 h高報(bào)一次。而在生產(chǎn)MFR 5 g/10min的牌號(hào)PPH-FH08時(shí)，最短5 h高報(bào)一次。從液位高報(bào)警的時(shí)間間隔來看，生產(chǎn)高M(jìn)FR牌號(hào)時(shí)，低相對(duì)分子質(zhì)量副產(chǎn)物增多。

在生產(chǎn)牌號(hào)PPH-MM45-S時(shí)，為保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，需要加強(qiáng)排油，每隔1 h必須排一次油，并且輕油需排至廢油桶中，避免反復(fù)循環(huán)影響壓縮機(jī)的長周期運(yùn)行。

3.5 造粒機(jī)參數(shù)調(diào)整

根據(jù)MFR的變化，對(duì)造粒機(jī)的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整[1]。向高M(jìn)FR產(chǎn)品切換時(shí)，應(yīng)開大造粒機(jī)節(jié)流閥開度(即關(guān)小閥門)，以增強(qiáng)混煉效果(見表1)。另外，筒體溫度和模板溫度的設(shè)定值都可以降低。為保證造粒的粒型，還需要降低切粒水溫度。

4 產(chǎn)品質(zhì)量分析及應(yīng)用情況

PPH-MM45-S產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)及與同類產(chǎn)品物理性能對(duì)比如表2和表3所示。

從表2和表3可以看出,PPH-MM45-S和國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能相近，可以說在大部分指標(biāo)上優(yōu)于同類產(chǎn)品，如熱變形溫度高，說明做一次性快餐盒時(shí)適用的加熱溫度高。

青島某公司試用PPH-MM45-S生產(chǎn)高檔快餐盒料后，認(rèn)為該產(chǎn)品在透明性、光澤度以及沖擊強(qiáng)度上優(yōu)于在用料，并且產(chǎn)品的氣味要比其他原料小。天津某公司試用該產(chǎn)品后，認(rèn)為在韌性、透明度、加工流動(dòng)性、翹曲變形方面均優(yōu)于在用料。通過以上兩家公司的試用情況來看，PPH-MM45-S注塑料在與同類產(chǎn)品競爭時(shí)處于優(yōu)勢地位。

5 總結(jié)

a) 采用國產(chǎn)第二代環(huán)管法工藝，成功實(shí)現(xiàn)了氫調(diào)法生產(chǎn)高M(jìn)FR注塑料PPH-MM45-S。

b) 通過工藝參數(shù)優(yōu)化，使得所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相當(dāng)。

c) PPH-MM45-S產(chǎn)品具有透明度高、光澤度好、韌性優(yōu)、加工流動(dòng)性高、翹曲變形小等優(yōu)點(diǎn)，下游應(yīng)用廠家試用后，反饋情況良好，完全可以和同類產(chǎn)品競爭，并具有一定優(yōu)勢。

[1] 王博軍.聚丙烯裝置擠壓造粒機(jī)運(yùn)行問題分析及處理[J].化學(xué)工程與裝備，2011(2)：54-56.

廣 告 信 息

封2 中國石化揚(yáng)子石化南京研究院塑料專用料新品(彩色)

封3 《現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用》宣傳頁(彩色)

廣01 山西省化工研究所(有限公司)塑料助劑(黑白)

廣02 征稿簡則(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，工程師。E-mail：haoyongjie2001@163.com。