NG催化劑在Novolen聚丙烯工藝上的應用

蔡衛，王金祥，張文平

（1.中國石油化工股份有限公司催化劑分公司，北京市 100011；

2.中國石油化工股份有限公司催化劑北京奧達分公司，北京市 101111）

NG催化劑在Novolen聚丙烯工藝上的應用

蔡衛1，王金祥2，張文平2

（1.中國石油化工股份有限公司催化劑分公司，北京市 100011；

2.中國石油化工股份有限公司催化劑北京奧達分公司，北京市 101111）

將國產NG催化劑在Novolen聚丙烯生產工藝上進行了工業應用。試驗過程中反應釜操作溫度和壓力穩定，催化劑活性高，反應釜中氫氣濃度低，聚合物粒徑分布窄，粒徑在0.25～2.00 mm的顆粒占99.2%。通過試驗數據的對比分析，證明NG催化劑可以應用于Novolen聚丙烯工藝。

聚丙烯 NG催化劑 聚合

Novolen丙烯聚合工藝采用立式反應釜中的氣相丙烯聚合技術，最初由BASF公司開發，經重組現歸屬于CB&I公司。目前，世界上采用Novolen工藝的聚丙烯（PP）生產能力已超過9.0 Gt/a，處于全球第三位，在PP生產領域具有舉足輕重的地位和影響力[1]。我國引進Novolen工藝的時間較晚，2008年4月臺灣塑膠工業股份有限公司聚丙烯（寧波）有限公司建成了大陸地區第一套450 kt/a的Novolen工藝PP生產裝置。隨后又陸續投產了地處遼寧、福建和寧夏的3套Novolen工藝PP生產裝置，使中國大陸地區采用該工藝的PP裝置總生產能力達到1.5 Gt/a。

目前，Novolen工藝PP生產裝置一般采用進口系列催化劑作為主催化劑。該催化劑采用氧化硅為載體，可生產高強度的丙烯均聚物和高乙烯含量的乙（烯）-丙（烯）共聚物等產品。但和國產催化劑相比，進口催化劑的活性偏低且價格偏高。為降低生產成本和提高產品性能，實現主催化劑的國產化已成為國內企業的主攻方向。中國石油化工股份有限公司（簡稱中國石化）催化劑分公司和中國石化北京化工研究院立足于現有國產催化劑生產技術，認真總結NG催化劑在多套氣相法PP裝置上的應用經驗，與用戶合作進行了NG催化劑在Novolen工藝PP生產裝置上的應用開發，取得了滿意的效果[2-6]。

1 NG催化劑和進口催化劑對比

1.1 主要組成及形態對比

Novolen工藝所用的進口催化劑采用了硅膠負載活性鈦組分的制備工藝，而國產NG催化劑主要采用MgCl2載體，制備方法的不同決定了兩者組成和形態的差異。從表1可以看出：由于應用了氧化硅作為載體，進口催化劑中的鎂和酯含量降低，但鈦含量與NG催化劑基本接近。由于進口催化劑采用了大顆粒硅膠，平均粒徑基本由采用的載體大小控制，所以粒徑較大且顆粒分布（Span）也較大。

表1 NG催化劑和進口催化劑的組成及結構對比Tab.1Comparison of composition and structure of the NG and imported catalysts

1.2 催化劑評價

從表2可以看出：在相同聚合條件下，NG催化劑的活性明顯高于進口催化劑，兩者的聚合物具有較高的等規指數和相近的熔體流動速率（MFR）。從聚合物粒徑分布來看，NG催化劑的聚合物主要分布在0.25～2.00 mm，而進口催化劑主要在0.25～2.00 mm和≥2.00 mm中分布，表明進口催化劑粒徑偏大且分布較寬。可以說NG催化劑具有更加優良的聚合產物分布。

表2 NG和進口催化劑的聚合性能Tab.2Polymerization performance of the NG and imported catalysts

2 NG催化劑的工業應用

國內某公司400 kt/a的Novolen工藝PP生產裝置包含兩條生產線，可生產均聚物、無規共聚物和抗沖共聚物等產品。設計生產流程為丙烯、催化劑和H2在反應釜中氣相聚合，聚合物脫氣后進行擠壓造粒。2011年3月24日至4月2日，將國產NG催化劑用于該裝置進行第一次工業應用試驗，生產的PP產品牌號為1080K。

為確保裝置平穩運行，試驗前首先降低生產負荷，反應釜的新鮮丙烯進料由25 t/h降至18 t/h；然后逐步提高NG催化劑的加入量，即先采用NG和進口催化劑的混和進料，逐步提高混和催化劑中NG的比例，直至NG按100%加入。試驗開始切換催化劑過程中裝置運行非常平穩，試驗的第二天，就將生產負荷逐步恢復正常；試驗的第五天，NG催化劑的進料濃度已達100%，直至試驗結束。

2.1 工業裝置的平穩性

在整個工業應用試驗期間，工業裝置的反應器運行平穩，反應器出料系統、粉料倉、脫氣倉的下料旋轉閥等各主要設備運行正常，未出現管線堵塞、塊料卡停設備等影響安全生產的異?，F象。從圖1可以看出：采用NG催化劑期間（共216 h），反應釜的溫度、壓力控制平穩，反應釜溫度波動基本在±1.0℃，壓力波動基本在±0.06 MPa。這說明NG催化劑反應比較平緩，生成的聚合物分散均勻，沒有因為反應釜內產生局部熱點或聚合物粉料聚集而造成釜內溫度、壓力的波動，保證了裝置的正常生產。

2.2 催化劑的氫調敏感性和活性

試用NG催化劑期間，由于NG催化劑生產的PP產品具有較高的等規指數，使硅烷的加入量逐步降低，為控制聚合物產品的MFR，還需要不斷減少H2的加入量。從圖2可以看出：在控制產品相同等規指數的情況下，NG的氫調性能優于進口催化劑，因而可以進一步降低裝置H2的消耗量，節省原料成本。

待調節穩定和產品合格后根據NG催化劑的實際消耗量和PP產品的產量進行衡算，與進口催化劑相比，NG催化劑的活性提高32.4%。

2.3 聚合產物的粒徑分布

從表3看出：相對于進口催化劑生產的PP粉料，NG催化劑生產的PP粉料平均粒徑偏小，分布集中，細粉較少，堆密度為0.48 g/mL（進口催化劑為0.39 g/mL），基本與小聚合評價的結果相吻合。因此，NG催化劑更有利于增加反應釜固體含量，提高裝置負荷。

2.4 聚合物產品質量

由表4可見：采用NG催化劑生產的PP產品全部合格，可以滿足應用要求。

表3 NG催化劑與進口催化劑生產的PP產品的粒徑分布Tab.3Particle size distribution of the PP products prepared with the NG and imported catalysts

表4 NG催化劑生產的PP產品指標Tab.4Specifications of the PP product prepared with the NG catalyst

4 結論

a）在采用Novolen工藝的PP裝置上使用NG催化劑生產PP，試驗期間反應釜溫度、壓力控制穩定。

b）試驗證明，NG催化活性高，H2耗量低，聚合物粒徑分布窄，可降低生產成本。

c）NG催化劑可以滿足Novolen工藝PP裝置的要求,生產的PP產品合格。

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2002：391-396.

[2]李剛,趙喚群,于建明，等.NG催化劑在氣相法聚丙烯裝置上的工業應用[J].石油化工，2004,33(3):252-257.

[3]錢長城.BCND催化劑生產BOPP專用料JLT36F[J].石化技術，2007，14（3）：15-17.

[4]劉海濤，馬晶，丁春敏，等.1,3-二醇酯為內給電子體的丙烯聚合催化劑[J].石油化工，2006，35(2)：127-131.

[5]段曉芳，夏先知，高明智.聚丙烯催化劑的開發進展和展望[J].石油化工，2010，39(8)：834-843.

[6]秦金來,夏先知,劉月祥，等.DQC催化劑的性能表征及工業應用[J].石油化工，2011,40(6):650-654.

Application of NG catalyst to Novolen polypropylene process

Cai Wei1,Wang Jinxiang2,Zhang Wenping2
(1.Catalyst Company,SINOPEC,Beijing 100011,China;2.Catalyst Company Beijing Auda Division,SINOPEC,Beijing 101111,China)

The domestic NG catalyst was industrially tested in a plant with Novolen polypropylene process. During the course of the industrial test,the polymerization reaction proceeded under the condition of stable operating temperature and pressure,low hydrogen concentration in the reactor and high catalyst′s activity. The polymer so prepared had narrow particle size distribution with 99.2%of its particles in the range of 0.25-2.00 mm.The analyses of the experimental data demonstrate that the NG catalyst can be appropriately used in the plant with Novolen polypropylene process.

polypropylene;NG catalyst;polymerization

TQ 314.24+2

B

1002-1396（2012）04-0048-03

2012-01-31。

2012-04-28。

蔡衛，1966年生，1988年畢業于華南理工大學化學工程系，曾長期從事煉油催化劑生產工藝技術開發，現從事煉油和化工催化劑的技術管理工作。聯系電話：（010）69166609；E-mail:caiwei52291@ 21cn.com。

（編輯：劉楓閣）