氣相法聚乙烯催化劑研究現(xiàn)狀及進展

黃海波

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川成都 611930）

氣相法聚乙烯催化劑研究現(xiàn)狀及進展

黃海波

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川成都 611930）

我國在化工生產(chǎn)過程中最常使用的化學(xué)產(chǎn)品是氣相聚乙烯產(chǎn)品，氣相法是目前最常使用的聚乙烯生產(chǎn)方法之一，分析和研究了氣相法聚乙烯催化劑，促進化工行業(yè)的生產(chǎn)效率。

氣相；聚乙烯；催化劑；研究進展

1 聚乙烯催化劑的分類與聚乙烯生產(chǎn)工藝

氣相聚乙烯是我國化工生產(chǎn)過程當中最為常見的化學(xué)生產(chǎn)品之一，根據(jù)劃分準則的差異性可將其分為不同類型的產(chǎn)品。聚乙烯的應(yīng)用范圍隨著我國工業(yè)的日益發(fā)展而不斷擴展，因此，為能夠進一步促進各類材料與催化劑需求之間的相容性，還需要各相關(guān)人員在研發(fā)聚乙烯催化劑方面多下功夫，以不斷完善其性能，而在實際調(diào)控聚乙烯催化劑的過程當中，又應(yīng)以聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)為著重完善點。在發(fā)展初期，各催化劑生產(chǎn)方多以不斷提高生產(chǎn)效率為生產(chǎn)聚乙烯的核心點。

Unipo2技術(shù)工藝（聚丙烯技術(shù)）和其他工藝相比具有的特點明顯，首先是Unipol2工藝能夠生產(chǎn)分子量可調(diào)的全密度聚乙烯樹脂，并且，應(yīng)用該種工藝還能夠盡可能地將雙峰分布樹脂的加工難度最小化，并同時有效調(diào)整聚乙烯樹脂的分子量。由此可見，這一工藝可在一定程度上對聚乙烯樹脂側(cè)鏈分支的長度和單體位置的控制都有產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。而對與之相關(guān)的力學(xué)性能進行相應(yīng)的完善與優(yōu)化，同樣亦能夠讓所生產(chǎn)的樹脂與冰袋、運輸袋等的實際應(yīng)用需求更為貼合。與此同時，Unipol2工藝還可通過加工將茂金屬單活性中心催化劑以及齊格勒催化劑的作用最大化，這就充分凸顯了該項工藝對聚乙烯氣相工藝水平和技術(shù)不斷提升的重要性和實用性。

冷凝態(tài)操作工藝流化床反應(yīng)器是實際應(yīng)用冷凝態(tài)技術(shù)進行生產(chǎn)加工的必備要素之一。通常情況下，該反應(yīng)器中聚合熱會通過流化氣體吸收升溫或冷凝體吸收蒸發(fā)潛熱等方式來有效調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)部的總體熱量，從而達到大幅度提升反應(yīng)器內(nèi)聚乙烯產(chǎn)量的操作目的。

2 氣相法茂金屬聚乙烯催化劑

早在20世紀80年代期間，德國著名科學(xué)家Kaminsky在進行相關(guān)研究實驗中發(fā)現(xiàn)，在甲基鋁氧烷（MAO）的刺激下，茂金屬化合物能夠產(chǎn)生相當高的烯烴聚合活性。與此同時，茂金屬催化劑屬于單活性中心催化劑，其具備了眾多Z-N催化劑等中心催化劑所未有的優(yōu)勢，其不僅具有高活性和高共聚性能，并且還具備了一定的對窄分子量分布以及分子量大小的調(diào)控能力，這同時也說明了各技術(shù)人員在研究聚乙烯產(chǎn)品時可以分子結(jié)構(gòu)可控性以及產(chǎn)品的性能和質(zhì)量為主要研究方向。從客觀發(fā)展的角度來看，負載化是催化劑制備技術(shù)當前的發(fā)展方向，而聚合工藝技術(shù)則呈現(xiàn)出氣相流化床工藝技術(shù)發(fā)展趨勢（以硅膠負載型催化劑為主）。在眾多茂金屬催化劑中，鈦、鋯、鉿等是最為最常見的過渡金屬，該公司首先在工業(yè)化裝置中將Exxpol技術(shù)的作用最大化而生產(chǎn)出“Ex-act”聚乙烯，并且還先后研發(fā)出了眾多鏈長均一、共聚單體分布均勻且相對分子量分布極窄的新型聚乙烯產(chǎn)品（熔體流動指數(shù)約為0.80～100g/10min ；密度為約為0.87～0.96g/cm3）。據(jù)相關(guān)媒體報道，Exxon公司還曾聯(lián)合C7～C10的α-烯烴與乙烯共聚制備LLDPE（密度約為0.85～0.94g/cm3），其中所使用的乙烯/辛烯共聚主要有陽離子試劑和4～6族過渡金屬，所使用助催化劑為MAO。

3 后過渡金屬聚烯烴催化劑

國外著名化學(xué)家Brookhart在20世紀90年代期間發(fā)現(xiàn)了后過渡金屬催化劑（即非茂金屬催化劑）。，而后陸續(xù)有部分相關(guān)研究學(xué)者經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，在金屬選擇方面跨越了元素周期表的過渡金屬區(qū)域是后過渡金屬催化劑以及茂金屬催化劑和Z-N催化劑的主要區(qū)別。另外，其還與第Ⅷ族元素相關(guān)，涉及到了Ni、Co以及Fe等一系列元素。在后過渡金屬催化劑的眾多絡(luò)合物配體種類中多以亞胺吡啶配體以及二亞胺配體等較為常見，且除了金屬絡(luò)合物這一必備要素之外，催化劑的組成亦少不了離子型硼化合物的作用。后過渡金屬催化劑不僅能夠接受眾多元素，并且還可與烯烴（含有像酯或丙烯酸酯的官能團）產(chǎn)生相應(yīng)的聚合作用。據(jù)相關(guān)報道顯示，國外某先進科技公司所研發(fā)的后過渡金屬催化劑可將α-烯烴和乙烯同時轉(zhuǎn)化成具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的高相對分子質(zhì)量聚合物。工作人員只需要在使用過程中對壓力以及配體取代基等相關(guān)因素進行簡單的變換，便能夠制備高性能的新型乙烯聚合物（完全無定形到線性、半結(jié)晶、高支化、高密度）。與此同時，該催化劑還可在氣相、淤漿環(huán)管以及溶液和等諸多工藝中使用。除此之外，后過渡金屬催化劑還具備了優(yōu)化催化劑成本、生產(chǎn)率高等一系列優(yōu)勢。為能夠使該種催化劑更適用于乙烯氣相聚合工藝，目前相關(guān)技術(shù)人員正在就其負載化進行深入性和全面性研究。

4 結(jié)束語

由于氣相聚乙烯催化劑的生產(chǎn)方式在一定程度上決定著聚乙烯催化劑的生產(chǎn)水平，因此各相關(guān)企業(yè)首先就應(yīng)提高對該方面研究的重視意識，努力為發(fā)揮聚乙烯催化劑的作用以不斷強化自身生產(chǎn)和加工聚乙烯效率的有效保障。

[1] 張自化.BP 公司 Innovene 聚乙烯工藝[J].石油化工要聞，2015，（12）.

Research Status and Development of Gas Phase Polyethylene Catalysts

Huang Hai-bo

The most commonly used chemical products in chemical production process in China are gas-phase polyethylene products.Gas phase method is one of the most commonly used methods for the production of polyethylene.The research and research on the vapor-phase polyethylene catalyst and the chemical industry Productivity.

gas phase；polyethylene；catalyst；research progress

TQ426

A

1003–6490（2017）10–0101–01

2017–07–25

黃海波（1976—），男，四川成都人，工程師，主要從事氣相法聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)、管理工作。