導致聚丙烯粉料中細粉多的原因及處理方法

火宏龍

摘 要：神華寧夏煤業(yè)集團有限公司年生產(chǎn)總量為50萬噸的Novolen聚丙烯裝置，本裝置采用Z-N（齊格勒-納塔）型高效催化劑PTK 4320和LYNX 1010兩個系列，三乙基鋁（TEA）作為助催化劑1（活化劑），輸送催化劑的介質(zhì)主要有白油和丙烯，白油配催化劑無副作用及副產(chǎn)物生成，但成本高。丙烯作為生產(chǎn)原料有成本低的優(yōu)點，但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)用丙烯配催化劑生產(chǎn)的粉料中細粉較多，這樣易堵塞過濾器濾袋，也容易損壞粉料輸送壓縮機，造成嚴重的生產(chǎn)故障和財產(chǎn)損失。因此研究丙烯配催化劑產(chǎn)生細粉多的原因及處理方法有重要的意義。

關(guān)鍵詞：聚丙烯粉料；丙烯配催化劑；白油配催化

1 工藝簡介

Novolen氣相工藝 Novolen工藝是BASF公司最初開發(fā)成功的，是氣相攪拌床工藝的典型代表。該工藝采用立式攪拌反應(yīng)器，內(nèi)裝雙螺帶式攪拌器，該工藝采用臥式攪拌床氣相反應(yīng)器，通過液體丙烯氣化控制反應(yīng)溫度。它采用第四代超高活性、非常高立構(gòu)定向性可控形態(tài)的負載型催化劑，可生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和在較寬溫度范圍內(nèi)剛性和沖擊強度平衡性極好的抗沖共聚物。

2 催化劑簡介

本裝置采用Z-N（齊格勒-納塔）型高效催化劑PTK 4320（用于生產(chǎn)各等級的聚合物，特別是高C2無規(guī)共聚物（> 4 %）、高C2抗沖共聚物）、LYNX 1000（適用于生產(chǎn)所有均聚物）兩個系列，三乙基鋁（TEA）作為助催化劑1（活化劑）。

3 實驗部分

結(jié)合實際生產(chǎn)，聚合一線以反應(yīng)器和而反應(yīng)器串聯(lián)生產(chǎn)，聚合二線兩個反應(yīng)器并聯(lián)生產(chǎn)。一線采用丙烯配催化劑，二線采用白油配催化劑，日常采樣過程中可以明顯看出D-73311中取出的粉料中的細粉量明顯多于R-73101中的細粉量，而R-73101中的細粉量明顯多于R-74101和R-74201。實驗測得表2-1中數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)一線丙烯配催化劑反應(yīng)器溫度波動較大，給操作和平穩(wěn)生產(chǎn)帶來較大影響，每次給計量罐填充完催化劑后反應(yīng)器都會出現(xiàn)較大波動，通常會出現(xiàn)溫度快速上升的趨勢，很長一段時間都無法調(diào)節(jié)平穩(wěn)。反應(yīng)器波動時還會產(chǎn)生大量的塊料和細粉。

5 丙烯和白油配催化劑對粒徑的影響

通過對比丙烯和白油的理化性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，丙烯密度小，粘度遠小于白油的粘度，這兩種流體配制成的催化劑并非催化劑溶液而是催化劑懸浮液，白油配制的催化劑通過攪拌后相對比較均勻，不易發(fā)生沉降，并且白油粘度高，在催化劑顆粒表面形成一層較牢固的保護膜，在攪拌過程中不易損壞催化劑的立體結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生較多細粉。白油通常是C15-C20的正構(gòu)烷烴，在生產(chǎn)過程中不會影響聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。

6 操作條件對粒徑的影響

丙烯聚合反應(yīng)需要一個特定的操作條件，在生產(chǎn)均聚物時，適宜的操作壓力是3.0MPa，溫度是80℃左右，當反應(yīng)器催化劑進料量過大或進料濃度偏高引起工藝參數(shù)波動時不但會影響產(chǎn)品質(zhì)量，也會影響聚合生成粉料粒徑的大小，會導致粉料中細粉含量增加。

7 催化劑活性對粒徑的影響

如果將粒徑小于100目的粉料都看做是細粉的話，從表2-1中可以看出R-73201中細粉的含量明顯高于R-73101和R-74101和R-74201。原因是R-73201與R-73101串聯(lián)操作，進入R-73201中的催化劑活性低，且丙烯聚合反應(yīng)是在催化劑立體結(jié)構(gòu)中的反應(yīng)，反應(yīng)生成的聚丙烯粉料將催化劑撐破，從而使催化劑的立體結(jié)構(gòu)越來越小，而還有活性，進入R-73201中反應(yīng)時就會生成大量的細粉。

8 改進措施

①在丙烯配制的催化劑懸浮液中加入一種增稠劑，適當提高懸浮液的粘性，增強催化劑的抗沖擊性，提高懸浮液的均勻性；

②丙烯配制的催化劑懸浮液在填充時適當降低催化劑進料量，反應(yīng)器溫度和壓力選用手動控制，做好提前防止因催化劑進料濃度偏高而導致的反應(yīng)器波動，平穩(wěn)后投串級；

③選用適當活性的催化劑，嚴格控制反應(yīng)器氫氣和給電子體進料比例。

參考文獻：

[1]張玉柱，張安貴.Novolen工藝丙烯配催化劑與白油配催化劑技術(shù)探討.神華科技，2013，2（11）：2-3.