氣相聚乙烯干粉催化劑的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)

韋鵬 唐黨超 種瑋（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司， 陜西 渭南 715500）

氣相聚乙烯干粉催化劑的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)

韋鵬 唐黨超 種瑋（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司， 陜西 渭南 715500）

本文主要介紹了在冷凝態(tài)操作模式下，使用GM催化劑并用于LLDPE生產(chǎn)裝置的應(yīng)用情況，同時(shí)將其和M催化劑的工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行了比較。經(jīng)試驗(yàn)之后顯示，GM催化劑的活性比較高，力學(xué)性能等都得到了較大提升。

氣相聚乙烯；干粉；催化劑；工業(yè)試驗(yàn)

1 前言

近些年國內(nèi)氣相法催化劑研究有較為不錯(cuò)的進(jìn)步發(fā)展，先后研發(fā)出不少具備自主知識產(chǎn)權(quán)的催化劑，同時(shí)完成了工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)有許多種不同類型的氣相聚乙烯催化劑被投入到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，本文主要探討的是GM催化劑。

2 工業(yè)試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）裝置簡介 裝置是由大慶石化公司塑料廠所提供的LLDPE 裝置，使用的是Unipol工藝技術(shù)，到本次試驗(yàn)為止，其運(yùn)作已經(jīng)超過了8000個(gè)小時(shí)。原料是乙烯，根據(jù)離子聚合這一原理，使用鈦系與鉻系催化劑來生產(chǎn)顆粒粉狀或者是粉末狀的密度比較低的聚乙烯樹脂，一共可以產(chǎn)出25種產(chǎn)品，包括共聚產(chǎn)品和均聚產(chǎn)品。

（2）原料規(guī)格 制備催化劑的原料是該塑料廠使用的催化劑，硅膠型號是ES-757，為英國原產(chǎn)硅膠，而電子體則是大慶化工研究中心所供給的，而乙烯、1-丁烯等材料則是沒有通過特別專門制備的，直接使用現(xiàn)有的原料。

（3）制備過程 該環(huán)節(jié)使用TEAL來將硅膠當(dāng)中的化學(xué)水脫除掉，在這個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中引入給電子體使得硅膠的負(fù)載量有所提升，繼而提升催化劑的活性。這個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中除了要使用壓力容器將15～20 L給電子體引進(jìn)來之外，其他的都無須變動。

（4）制備母液和干燥的過程 因?yàn)楣枘z的負(fù)載程度有一定程度的提升，所以在倒入鎂、鈦和THF的時(shí)候會增加份量，為確保母液可以完全絡(luò)合，我們可以將干燥溫度適度的減低使得干燥時(shí)間變長，不過須確保母液溫度不能低于結(jié)晶的溫度。

3 GM催化劑的工業(yè)應(yīng)用

于該塑料廠90 kt/a的氣相聚乙烯裝置當(dāng)中做48個(gè)小時(shí)的GM干粉催化劑工業(yè)試驗(yàn)。塑料廠原來使用的催化劑是M催化劑，現(xiàn)在將它慢慢換成GM催化劑，，并生產(chǎn)產(chǎn)DDFA一7042牌號聚乙烯產(chǎn)品共300噸。

通過對生產(chǎn)過程的考察我們可以看到，GM催化劑具有較好的流動性，適用于固體進(jìn)料，試驗(yàn)當(dāng)中裝置可以保持連續(xù)性的平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，也沒有發(fā)生靜電或者反應(yīng)器飛溫等安全事故，過渡料現(xiàn)象沒有出現(xiàn)，聚合產(chǎn)品都是優(yōu)級品。通過上表我們可以了解到，GM催化劑有較高的聚合活性，當(dāng)其處于冷凝態(tài)的操作模式執(zhí)行達(dá)到5000到6000g/g，生產(chǎn)出來的聚乙烯產(chǎn)品的堆密度則達(dá)0.40g/cm3。和原來的M催化劑比起來，GM催化劑的活性差不多提升了一倍，聚乙烯產(chǎn)品的堆密度提升了25%左右。當(dāng)我們使用GM催化劑的時(shí)候，n（H2）：n（C2H4）從原來的0.198下降到了0.182，也就是說， M催化劑的氫調(diào)敏感沒有GM催化劑的敏感度高。使用GM催化劑之后，產(chǎn)品的堆密度和催化劑的活性都得到了提升，其因素有以下幾個(gè)：首先，催化劑較表面積的增加使得活性組分能夠在催化劑的內(nèi)表面更好的分散，讓內(nèi)表面的活性中心有了提高，繼而使得催化劑的活性有了提升；其次，n（Mg）：n（Ti）的擴(kuò)展讓活性中心Ti的分散更加便利，這也會讓催化劑的活性得以提升；比起M催化劑，GM催化劑的孔徑要大一些，孔徑大則在催化劑顆粒內(nèi)部乙烯的擴(kuò)散會更有利。

在這個(gè)GM催化劑的工業(yè)試驗(yàn)過程當(dāng)中，裝置反應(yīng)器床的重量保持在21噸左右，而M催化劑的床重只有16.8噸，提升了31%；30分鐘排料的頻率也從原來的21回下降到了14次，足足減少了33.3%。提高反應(yīng)器床的重量，減少排料次數(shù)能夠讓反應(yīng)器排料系統(tǒng)運(yùn)行的周期得以延長，單耗損失也會下降許多，這樣一來，即便裝置沒有進(jìn)行改進(jìn)也一樣能夠使得產(chǎn)能得到提升。此外，在輸送催化劑的環(huán)節(jié)當(dāng)中，以及觀察加料器的運(yùn)轉(zhuǎn)來看，GM催化劑有較好的流動性，因而沒有發(fā)生加料器攜帶段以及注射管被擁堵是情形出現(xiàn)。

因?yàn)镚M催化劑的活性得到了較大提升，所以生產(chǎn)出來的聚乙烯產(chǎn)品當(dāng)中剩余下來的催化劑比較少，因此其霧度指標(biāo)也較M催化劑生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品要好很多，但從透光率來看，兩者生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品則差不多，沒有顯著差距。力學(xué)性能方面，GM催化劑的聚乙烯產(chǎn)品較M催化劑要好一些，其原因或許是聚合物分子鏈的微觀結(jié)構(gòu)因素所導(dǎo)致，具體原因尚不清楚。觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，使用GM催化劑所生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品其顆粒形態(tài)較為干燥，也沒有出現(xiàn)粉料發(fā)勃情況，這對于后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有一定幫助。

4 結(jié)語

綜合整個(gè)工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果來看，我們可以看到，與原來使用的M催化劑比起來，GM催化劑的氫調(diào)敏感性要好很多，當(dāng)其處于冷凝態(tài)下其活性差不多提升了一倍。使用GM催化劑生產(chǎn)出來的聚乙烯產(chǎn)品不論是在光學(xué)還是力學(xué)性能都比M催化劑的聚乙烯產(chǎn)品要高很多。除此之外，在UinoPl工藝氣相聚合工藝下使用GM催化劑，床重有了很大的提高，排料頻率也得以降低，這對于提升裝置的產(chǎn)能并降低能耗有重要作用。

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