高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發生產

齊越飛，劉淑娟，史賓菊，鞠萬慶

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113004）

高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發生產

齊越飛，劉淑娟，史賓菊，鞠萬慶

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113004）

利用中國石油石化院自主研發的 PSP-01 聚丙烯催化劑在撫順石化公司乙烯化工廠 90 kt/a 聚丙烯裝置上進行高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發生產，共計生產合格產品約 650 t，本文對生產過程進行了全面系統的總結，用以指導今后的生產。

PSP-01 催化劑；高剛薄壁注塑料；聚丙烯

撫順石化公司乙烯化工廠聚丙烯裝置采用Basell公司 Spheripol-1 工藝技術。聚合反應系統采用的是二環一氣，即反應系統由二臺串聯的環管反應器和一臺氣相流化床反應器組成。原設計生產能力為 60 kt/a，1992 年正式投料開車。產品為均聚物、無規共聚物 [乙烯含量為 3%～5%] 和抗沖共聚物[乙烯含量為 6%～12%] 三大類共 51 個牌號（均聚物 29 種、無規共聚物 6 種和抗沖共聚物 16 種）。2001年進行擴能改造，生產能力提高至 90 kt/a【1,2】。

中國石油石化院研發的 PSP-01 球型聚丙烯催化劑，與裝置使用的聚合催化劑為同一類型催化劑體系【3】。通過對 PSP-01 催化劑的三次工業化應用，對 PSP-01 催化劑有了一定的了解，同時也積累了豐富的操作經驗。

高剛薄壁注塑料主要應用于 DVD 包裝盒、快餐飯盒等，目前國內的市場容量約 40 萬 t/a，主要國產牌號為 H9018(蘭港石化)、K1840/K1860(燕山石化)、1450T(臺塑寧波)，大量產品主要依賴進口。這些產品的熔體流動速率為 45～60 g/10min，彎曲模量大于 1 600 MPa，生產控制主要采取氫調法加增剛成核劑實現，操作難度增加，同時由于使用成核劑使得產品的成本略有上升，但是產品的市場售價高于普通產品，兩項相抵后薄壁注塑專用料每噸可增加效益 200 元左右。鑒于這種情況，乙烯廠聚丙烯車間與中國石油石化院及撫順公司研究院進行合作，通過技術攻關，完成了高剛薄壁注塑專用料HPP1850 的生產。

1 HPP1850 產品指標的確定

表 1 HPP1850 產品指標Table 1 Specification of grade HPP1850

根據中國石油石化院對高剛薄壁注塑產品的研究成果，結合市場調研中產品使用用戶的意見和建議，以蘭港石化的 H9018 為對標產品，制定了此次生產的具體指標，其中熔體流動速率和彎曲模量作為關鍵指標進行控制，熔體流動速率指標控制在40～55 g/10 min，彎曲模量要求大于 1 800 MPa。具體指標如表1。

2 生產用原料及三劑

聚合級丙烯及氫氣：烯烴廠乙烯裝置

主催化劑：PSP-01 中國石油石化研究院

三乙基鋁：營口向陽公司

給電子體：天津京凱化工公司

擠壓造粒添加劑配方如表2。

表 2 添加劑配方Table 2 The additive formula

表 3 生產運行參數Table 3 Operation parameters

3 生產操作及產品成本情況

從 4 月 25 日到 4 月 28 日共計生產 3 d，根據界區原料丙烯罐存情況，生產負荷控制在 8～10 t/h 之間。4 月 23 日配制 PSP-01 催化劑，4 月 24 日投用PSP-01 催化劑清洗系統，同時轉產 Z30S-3 產品，4月 25 日 10：00 造粒產品熔體流動速率達到 40 g/10min 以上，開始投用 HPP1850 添加劑清洗系統，10：30 切至合格料倉，開始生產 HPP1850 產品，4月 28 日 9：00 開始轉產 Z30S 產品，擠壓造粒單元生產 HPP1850 產品 73.83 h，共計生產 HPP1850 合格顆粒產品 649.425 t，平均產量為 8.8 t/h，產生過渡料 30.35 t。

3.1 主要操作參數

生產期間對反應器、擠壓機等主要設備的運行參數進行了優化調整，具體數據如表3。

3.2 產品質量

所生產的 4 批 HPP1850 產品，質量全部達到協議指標，具體的產品指標如表4。

表 4 產品性能指標Table 4 Specification of grade HPP1850

3.3 產品中控指標

3.3.1 產品 MFR

根據產品的協議指標，確定了中控產品的MFR指標控制在（47.5±2.5）/10 min，中控指標為每小時分析1次，具體數據如圖1。

圖 1 產品熔體流動速率Fig.1 MFR of products

從圖中可以看出在轉產的初期粉料和粒料的MFR 都在 45～50 g/10 min 之間，反應活性下降后粉料和粒料的 MFR 都有不同程度的降低，大約降低了5個單位，經過及時調整加之反應活性的好轉，粉料和粒料的 MFR 都有大幅上升，粉料最高達到 64g/10 min，粒料最高達到 60 g/10 min，通過進一步調整，產品的 MFR 回到了正常控制值 45～50 g/10 min之間。

3.3.2 粉料篩分

從表5中可以看出，粉料粒徑分布較好，主要集中在 20、30 目，占到 90%以上。

表 5 HPP1850 粉料篩分Table 5 Particle size distribution of HPP1850 powders

3.4 產品單耗、能耗和劑耗

3.4.1 單耗

生產 HPP1850 期間的單耗約為 1 004 kg/t PP，丙烯按 8 313 元/t計算，折合成本 8 346 元/t。氫氣單耗為 0.55 kg/t PP，氫氣按 12 411 元/t計算，折合成本 6.8 元/t。原料丙烯和氫氣折合成本 8 353 元/t。

3.4.2 能耗

生產 HPP1850 期間的能耗為 143.9 kgoe/t PP，折合每噸產品成本約為 450 元。

3.4.3 劑耗

生產期間主催化劑活性最高達到 3.0 萬，最低只有 2.0 萬，平均 2.5 萬，主催化劑平均單耗約為0.04 kg/t PP；助催化劑 A 加入比例在 0.15～0.20 之間進行調整，單耗在 0.21～0.27 kg/t PP，平均單耗為0.24 kg/t PP；給電子體加入量在 1.60 kg/h，單耗在0.1 kg/t PP；造粒添加劑按配方加入；三劑消耗折合成本為 376.44 元/t。

3.5 產品成本

裝置可控產品成本包括：產品單耗、能耗、三劑化學品及包裝物費用【4】。通過上面分析計算，產品單耗成本 8 353 元；能耗成本 450 元；劑耗成本376.44 元；目前裝置產品用 25 kg 的編織袋包裝，每噸產品需要 40個包裝袋，每個2元，噸產品成本80 元。裝置產品可控成本為：8353 + 450 + 376.44 + 80 = 9 259 元

3.6 HPP1850 與其他產品成本比較

通過 HPP1850 與 T30S、T38FE、Z30S 等產品從單耗、能耗、三劑化學品及包裝物等消耗上對比，每噸 HPP1850 產品比其他產品成本增加約 240 元。

4 結論及再次生產建議

（1）生產期間聚合粉料 MFR 達到或超過 60 g/10min，而軸流泵功率沒有波動，說明 PSP-01 催化劑的氫調好，操作控制平穩，為以后開發生產高MFR 高抗沖產品提供了基礎，積累了經驗。

（2）此次生產對反應器溫度進行了調整，操作溫度為 68 ℃，雖然催化劑的活性和產品的等規度受到一定的影響，但是反應系統運行平穩，地溝排水中細粉量明顯減少。下次生產時在反應器降溫的同時，適當提高反應器的壓力，盡量提高反應器的氫氣加入量，以提高產品的MFR。

（3）生產期間原料丙烯波動較大，對生產操作和產品質量影響較大，同時使得主催化劑、三乙基鋁的消耗偏高。再次生產時需要提供合格丙烯原料，能夠使生產操作平穩、提高產品質量、降低各種消耗。

（4）由于加氫量大，一環管的氫氣質流計超程，無法準確計量，同時氫氣在線分析表的最大量程為5 000×10-6當氫氣濃度超過 5 000×10-6后也無法準確計量。需要更換氫氣質流計及在線分析儀表。

（5）生產過程中為了確保產品質量均一，可以根據產品主要指標的差距及時切換料倉，同時可以設置一系列產品，減少過渡料，需要至少6個料倉，目前裝置造粒系統只有4個料倉，可以考慮新增2個料倉。

（6）目前裝置使用的氫氣為乙烯裂解裝置的副產氫氣，純度偏低，一般在 95%～97%之間，如果能夠提供 99.5%以上的氫氣，產品質量和性能會有較大提高，同時可以適當延長裝置連續生產高 MFR產品的時間。

（7）造粒單元的擠壓機筒體加熱板有故障，同時筒體溫度、壓力等部分儀表顯示不準；添加劑系統存在問題，運行不穩定，這些都影響生產控制，建議進行投資整改和完善。

（8）產品的彎曲模量比控制指標要求高較多，再次生產時建議成核劑的加入量降低 10%～20%，同時試用其他廠家的成核劑，以拓寬成核劑的渠道，同時為選擇成本低、效果好的成核劑提供依據。

［1］ 聚丙烯裝置工藝設計包[R]. 撫順乙烯化工廠，1990.

［2］ 聚丙烯裝置操作規程[S].撫順石化公司，2013.

［3］ 鞠萬慶,等 .PSP-01 在環管工藝聚丙烯裝置的應用[C].全國連續法聚丙烯生產技術交流會論文集，2013.

［4］ 王光華.化工技術經濟學[M].北京：科學出版社，2007.

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

Development and Production of high rigidity and thin-wall injection plastic HPP1850

QI Yue-fei，LIU Shu-juan，SHI Bin-jv，JV Wan-qing
（PetroChina Fushun Petrochemical Company Ethylene Chemical Plant , Liaoning Fushun 113004，China）

By using PSP-01 polypropylene catalyst developed by PetroChina petrochemical institute，high rigidity and thin-wall injection plastic HPP1850 was produced in 90 kt/a polypropylene unit of Fushun Petrochemical Company Ethylene Plant, total qualified products were about 650 tons. In this paper, the production process was comprehensively summarized, which could provide the guidance for the production in future.

PSP - 01 catalyst; High rigidity and thin-wall injection plastic; Polypropylene

TQ 325

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1274-03

2014-05-13

齊越飛（1974-），男，遼寧撫順人，會計師，1996 年畢業于遼寧大學會計學專業，研究方向：專用料成本研究。E-mail：qiyf@petrochina.com.cn。

鞠萬慶（1973-），男，工程師，碩士，研究方向：聚丙烯生產技術。E-mail：juwqyxsc@petrochina.com.cn。