四种国产高效催化剂在小本体聚丙烯装置的应用.docx
《四种国产高效催化剂在小本体聚丙烯装置的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四种国产高效催化剂在小本体聚丙烯装置的应用.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
四种国产高效催化剂在小本体聚丙烯装置的应用
四种国产高效催化剂
在小本体聚丙烯装置上的工业应用对比
于中宏
（克拉玛依石油化工厂）
摘要：
根据实际生产数据，从催化剂活性、生产效率、产品质量、操作性能等方面，对CS-1型、CS-2型、N型、改进N型四种国产高效催化剂进行了对比，分析了四种催化剂各自的优缺点，说明了在现有的小本体聚丙烯装置上采用改进N型或CS-2型高效催化剂可以平稳控制生产，并能显著提高生产效率和产品质量。
主题词；
聚丙烯高效催化剂工艺操作生产效率产品质量原材料
前言
克拉玛依石油化工厂聚丙烯车间为10kt/a间歇式液相本体法聚丙烯装置。
装置自1996年12月投产后先后成功地使用CS-1型、N型、CS-2型、和改进型小本体专用N型（简称改进N型）等四种高效催化剂。
下面具体介绍这四种高效催化剂的工业应用情况。
1．试验部分
1．1原材料及规格
装置原料为聚合级丙烯，由聚丙烯车间丙烯精制系统提供其组成见表-1
表-1精制后丙烯组成
项目
丙烯纯度
（%）
水含量
（ppm）
氧含量
（ppm）
总硫
（ppm）
炔烃+烯烃
（ppm）
聚合级丙烯
≥99
<20
<5
<3
<30
辅助材料：
三乙基铝（TEA），浓度≥93%，铝含量≥22.7%。
二苯基二甲基硅烷（DDS），浓度≥95%，折光率1.5420。
高纯氢气，纯度≥99.99%。
粗氮气，纯度≥99.6%。
主催化剂：
CS-1型高效催化剂，向阳化工厂生产，褐色粉末，钛含量2.0%-3.0%，催化活性≥25000gPP/g催化剂。
CS-2型高效球形催化剂，向阳化工厂生产，褐色小球，钛含量2.0%-3.0%，催化活性≥35000gPP/g催化剂。
N型高效催化剂，奥达科技开发中心生产，灰黄色粉末，钛含量2.0%-3.5%，催化活性≥35000gPP/g催化剂。
改进N型高效催化剂，奥达科技开发中心生产，灰色粉末，钛含量2.0%-3.5%，催化活性≥45000gPP/g催化剂。
1．2生产设备
12m3聚合釜四台，14m3闪蒸釜三台。
1．3试验过程
四种催化体系在生产时的操作方法和操作参数基本相同。
将备用聚合釜先加入一定量丙烯，开始搅拌，用定量丙烯将三乙基铝冲入釜，再用定量丙烯将第三组分（DDS）冲入釜，最后用丙烯将主催化剂冲入釜，按要求加入氢气，然后升温，至正常反应浓度后，恒温至反应终止，回收残余丙烯，喷料至闪蒸釜，经闪蒸、置换后出料。
投料配方见表-2，操作参数见表-3
表-2投料配方
项目
丙烯
（t）
催化剂
（g）
三乙基铝（l）
第三组分（ml）
氢气差压（Mpa）#
CS-1型
4.0
53
1.2
150
6.0
CS-2型
4.0
42
1.2
120
6.0
N型
4.0
54
1.2
60
4.0
改进N型
4.0
40
1.0
60
4.0
#：
熔体指数在2.0-6.0g/10min时加氢量
表-3聚合操作参数
项目
升温时间
（min）
反应时间
（min）
回收时间
（min）
反应温度
（min）
反应压力
（Mpa）
CS-1型
20-40
2.5-4.5
20-40
78±2
3.4±0.2
CS-2型
30-40
2.5-3.5
10-25
80±2
3.4±0.2
N型
20-40
2.5-4.5
10-25
80±2
3.4±0.2
改进N型
20-40
2.5-3.5
10-25
80±2
3.4±0.2
2结果与讨论
2．1催化活性
从表-4可以看出，改进N型和CS-2型高效催化剂具有较高的催化活性，其单釜转化率可达68%以上。
表-4催化剂活性比较
项目
催化剂用量（g）
单釜产量
（kg）
单釜转化率（%）
催化活性
（gPP/gcat）
CS-1型
53
2425
60.62
45755
CS-2型
42
2750
68.75
65475
N型
54
2700
67.50
50000
改进N型
40
2775
69.38
69375
2．2生产效率
从表-2的投料配方可以看出，由于改进N型催化剂对原料中杂质的适应性较强，所以其配方中活化剂量相对较少。
N型和改进N型催化剂的定向能力较强，其配方中第三组分DDS的加入量只有CS系列催化剂的50%；由于N型和改进N型催化剂的氢调敏感性好，故其配方中加氢量仅为CS系列催化剂的2/3以下。
从表-3及表-4可以看出，改进N型、CS-2型和N型这三种催化剂的单程转化率较CS-1型要高出7%以上，由于单程转化率的提高，反应终止后釜残余丙烯量减少，使得回收时间相应缩短10-15min。
改进N型和CS-2型的反应时间较CS-1型和N型缩短30-60min。
这样改进N型和CS-2型催化剂的设备生产效率要比N型和CS-1型要提高20%左右。
2．3产品质量
产品质量比较见表-5、表-6
表-5产品质量比较
项目
等规度
（%）
表观密度（g/cm3）
挥发份
（%）
氯含量
（ppm）
灰份
（%）
拉伸强度（Mpa）
CS-1型
98.0
0.420
0.18
50
0.020
31.8
CS-2型
97.5
0.481
0.10
30
0.011
31.9
N型
98.2
0.475
0.12
60
0.012
32.7
改进N型
97.0
0.472
0.13
35
0.
32.6
表-6聚丙烯产品粒度分布比较
粒度单位：
μm
粒度
围
（%）
>850
850-
500
500-
355
355-
250
250-
<180
CS-1型
3.6
19.0
29.2
34.5
8.5
5.2
CS-2型
68.7
13.5
5.1
4.0
2.3
6.4
N型
3.0
18.9
29.8
35.6
8.2
4.5
改进N型
3.2
19.5
29.7
35.8
7.6
4.2
从表-5可以看出，采用改进N型、CS-2、N型催化剂生产的PP产品质量明显优于采用CS-1型催化剂生产的产品。
用CS-1型催化剂生产的产品其表观密度要比其余三种催化剂低10%以上；在抗强度方面则是改进N型和N型剂较好；在等规度方面CS-2型和改进N型相对较低，这正符合了扁丝级聚丙烯的使用要求。
从表-6可以看出CS-1型、N型和改进N型催化剂生产的PP粒径大部分集中在250-850μm，约占80%以上；而CS-2型催化剂生产的PP粒径在850μm以上的占68.7%，大于500μm的约占80%以上。
从产品粒度分布上看，CS-2型更具有优势，其产品的粉料更适于包装和运输。
2．4操作性能分析
在聚合反应初期，CS-1型催化剂与CS-2型催化剂均具有强放热高峰，由于间歇式小本体法生产工艺中的聚合釜本身的撤热能力有限，因此常常在反应初期需要靠回收丙烯来撤除聚合热。
这样就存在两个问题：
一是反应初期回收丙烯时，气相中的氢气容易跑出，使聚合釜氢气分压降低，造成氢调失控，产品熔体指数无法控制；二是聚合热若无法及时撤出，对粉料的颗粒形态及生产的安全性都有影响。
另外由于部分丙烯提前回收出去，也影响了反应的单程转化率，从而降低了生产效率。
N型剂在反应初期虽也有较强放热，但并不剧烈，一般开冷水即可控制。
在聚合反应的后期，CS-1型催化剂和N型催化剂均有强放热高峰，在此时若不能及时撤热或回收，就有可能造成反应超温，这对生产操作控制造成一定难度。
CS-2型催化剂在反应中后期放热都较平稳，无放热高峰，较易控制。
改进N型催化剂在整个反应过程中均无强放热高峰，现有小本体聚合釜的撤热能力完全可以平稳控制反应，反应全过程中无不正常回收现象。
3结论
改进N型催化剂和CS-2型催化剂相对活性较高，可达60000gPP/gcat以上，较CS-1型催化剂和N型剂要高出10000gPP/gcat左右。
由于催化活性强，反应时间短，改进N型催化剂和CS-2型催化剂的生产效率较CS-1型催化剂和N型剂要高出约20%。
改进N型的定向能力、氢调敏感性和对原料适应性最好，其辅助材料的消耗最低；N型剂次之，CS系列催化剂的辅助材料消耗相对较高。
在产品质量上，CS-2型催化剂和改进N型催化剂产出PP的灰分、挥发份、氯含量均较低；而N型和改进N型产出PP的抗强度大，利于拉丝；在产品颗粒形态上则是CS-2型催化剂有明显优势，其产品粒径大，便于包装和运输。
在表观密度上只有CS-1型催化剂产出的PP较低，其它三种催化剂的产品表观密度均在0.45g/cm3以上。
从操作性能上分析，改进N型催化剂最适用于当前的间歇式小本体聚丙烯的生产，CS-2型催化剂次之，在使用CS-2型催化剂时，只要在反应初期控制平稳后，其反应中后期均较好控制。
在氢调敏感性上，N型剂和改进N型剂的表现较好，而CS-1型剂和CS-2型剂由于在反应初期存在强放热高峰，有部分氢气因前期回收逸出，氢调效果不是很好。
EnglishTitle:
Thecomparisonofindustrializedpracticeoffourdomestichighefficiencycatalystsinbatchliquidphasebulkpolypropyleneequipment
Abstract
Maximumprofitabilityinbatchliquidphasebulkpolypropyleneequipmenthaslongbeenaconcernofpetroleumrefiners.Inrecentyearsseveraldomestichighefficiencycatalystshavebeenintroducedtorefiners.InthispaperfourdomestichighefficiencycatalystsofCS-1,CS-2,NandImprovedNwerecomparedontheirpropertiesofcatalystactivity,produceefficiency,productqualityandmaterialsconsume.TheresultofcomparisonshowthatimprovedNandCS-2wouldbetterperformedinexistingfacility.Thesetwocatalystsprovidedstablycontrollableability,andimprovedproduceefficiencyandproductqualityremarkably.
作者简介：
宏：
30岁，工程师，1989年毕业于石油大学（）炼制系，从事炼油化工方面技术工作多年。
于中：
26岁，助理工程师，1994年毕业于石油大学（）化工系，从事聚丙烯方面的生产技术及应用工作数年，聚烯烃行业联络员。
通讯地址：
新疆克拉玛依石油化工厂技术发展部
邮政编码：
834003
升级会员 