甲基環(huán)己基二甲氧基硅烷在小本體聚丙烯工業(yè)裝置中的應(yīng)用

李 麗，李在興

(哈爾濱化工研究所，黑龍江哈爾濱150020)

甲基環(huán)己基二甲氧基硅烷(簡稱CHMMS)是聚丙烯合成的外給電子體(助催化劑)，它可以提高聚丙烯產(chǎn)品的等規(guī)度，提高催化劑活性、立體定向性、延長活性時(shí)間，是聚丙烯生產(chǎn)中不可缺少的新型添加劑［1］。目前，國內(nèi)小本體間歇式聚丙烯生產(chǎn)裝置中仍沿用二苯基二甲氧基硅烷(DDS)。由于DDS含有苯基，有一定的毒性，限制了聚丙烯產(chǎn)品在醫(yī)藥、食品、衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展［2］。

CHMMS是DDS的升級換代產(chǎn)品，具有活性高，用量少，不含苯基，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。CHMMS在小本體聚丙烯裝置上的工業(yè)化應(yīng)用，是高效催化劑助劑進(jìn)一步發(fā)展的大趨勢，可提高裝置生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大聚丙烯產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)小本體聚丙烯的競爭力。［3］

筆者進(jìn)行了CHMMS在小本體間歇式聚丙烯裝置中的應(yīng)用研究，研究結(jié)果表明:外給電子體CHMMS完全可以替代DDS，CHMMS的加入可以明顯提高高效催化劑定向能力和產(chǎn)品等規(guī)度，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 丙烯原料

選擇丙烯裝置生產(chǎn)平穩(wěn)期間產(chǎn)出的精制丙烯，試驗(yàn)前進(jìn)行全面質(zhì)量分析，分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 原料丙烯質(zhì)量分析結(jié)果Table 1 Quality analysis results of raw material propylene

1.2 聚丙烯裝置

聚丙烯裝置選擇生產(chǎn)狀況良好的R－301/6聚合釜進(jìn)行外給電子體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前對裝置進(jìn)行徹底清理:用氮?dú)鈬妰艟酆细琢稀⑶灞M閃蒸存料、更新外給電子體CHMMS分裝器具(分裝瓶、量筒等)。

聚合過程各系統(tǒng)保持良好狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)保持活化劑、高效催化劑為同一批號。

1.3 輔助材料

N－3催化劑:土黃色，鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)22%，北京奧達(dá)新技術(shù)開發(fā)中心;AlEt3:無色透明，鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)97.4%，密度0.837，遼陽捷陽烷基鋁有限公司;CHMMS(HY):無色透明液體，折光 1.44，密度0.943，哈爾濱化工研究所;CHMMS(GW):無色透明液體，折光1.44，密度0.943，國外進(jìn)口樣品;DDS:無色透明液體，折光1.540，密度1.075，南京長江第一化工廠;氫氣:體積分?jǐn)?shù)99%，大慶順達(dá)公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

考察小本體間歇式聚丙烯裝置應(yīng)用CHMMS在丙烯聚合過程等規(guī)度調(diào)節(jié)方面的效果，CHMMS與DDS對比，考察其對產(chǎn)品質(zhì)量及反應(yīng)控制情況的影響，CHMMS與進(jìn)口樣品的同等量對比實(shí)驗(yàn)，考察其使用性能。［4］

2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)采用 CHMMS(HY)、CHMMS(GW)、DDS在同等反應(yīng)條件進(jìn)行對比的方式，每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值。數(shù)據(jù)見表2。

2.1 活性比較

實(shí)驗(yàn)中CHMMS(HY)的用量為80～140 mL，從產(chǎn)品質(zhì)量考核，CHMMS用量80 mL與140 mL在等規(guī)指數(shù)、拉伸強(qiáng)度兩個(gè)重要指標(biāo)上表現(xiàn)出的效果相當(dāng)，在相同反應(yīng)條件下CHMMS(HY)的用量80 mL可達(dá)到并超過DDS用量140 mL的反應(yīng)效果，說明其活性較DDS要高。與進(jìn)口CHMMS比較，使用國產(chǎn)CHMMS的聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，CHMMS的性能達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品水平。

2.2 等規(guī)度調(diào)節(jié)性

從表2數(shù)據(jù)可見，應(yīng)用CHMMS催化劑體系，產(chǎn)品的等規(guī)度調(diào)節(jié)性較好，CHMMS用量在100～140 mL時(shí)，等規(guī)度在98.4% ～99%之間，等規(guī)度控制平穩(wěn)。隨著CHMMS用量減少，Al/Si比的增加，產(chǎn)品等規(guī)度呈下降趨勢。

2.3 經(jīng)濟(jì)性分析

應(yīng)用 CHMMS的得到的產(chǎn)品質(zhì)量較好，CHMMS與DDS對比，其價(jià)格相當(dāng)，而CHMMS反應(yīng)活性高，用量少，產(chǎn)品收率、生產(chǎn)能力相差無幾，因而有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

從實(shí)驗(yàn)過程分析，用外給電子體CHMMS作聚丙烯合成的助催化劑，聚合放熱較平緩，容易控制，反應(yīng)曲線平滑，無明顯放熱高峰，反應(yīng)波動小。在原有設(shè)備不改動，工藝參數(shù)不變情況下，可完全替代DDS.

3 結(jié)論

在小本體聚丙烯工業(yè)裝置中使用CHMMS，聚合易控制。在原有設(shè)備不改動、工藝參數(shù)不變化、使用高效催化劑的情況下，外給電子體CHMMS能滿足正常生產(chǎn)需要，完全可以直接替代DDS實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。CHMMS與DDS比較，具有活性高、用量少、單程轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，更加經(jīng)濟(jì)。［5］

［1］幸松民.有機(jī)硅合成工藝及應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

［2］陸殿斌.小本體法聚丙烯聚合釜的改進(jìn)［J］.江蘇化工，2002(6):53－55.

［3］紀(jì)紅進(jìn).小本體聚丙烯專用料生產(chǎn)工藝的優(yōu)化［J］.河南化工，2002(9):31－33.

［4］彭振宇.小本體聚丙烯工藝條件對丙烯轉(zhuǎn)化率的影響［J］.天然氣與石油，2001(9):22－24.

［5］張榮泉.甲基環(huán)己基－EO氧基硅烷合成［J］.應(yīng)用化學(xué)，1998(3):18－19.