提高抗沖聚丙烯中乙烯含量的措施及注意問題

郭曉琦（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

提高抗沖聚丙烯中乙烯含量的措施及注意問題

郭曉琦
（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

摘 要：抗沖共聚聚丙烯具有良好的抗沖擊性能。共聚物的抗沖擊性能主要隨共聚物中的乙烯含量的增加而提高。乙烯含量的多少，直接影響產品的沖擊性能，尤其是低溫沖擊強度。一般聚丙烯抗沖共聚物的總乙烯質量分數在6%～15%。為適應市場的需求，聚丙烯裝置長期以來致力于高乙烯含量抗沖聚丙烯產品的生產，但是生產中受到共聚反應器壓力高的影響，使得乙烯單體的加入量不高，聚丙烯產品中的乙烯含量一直處于11%左右。

關鍵詞：聚丙烯裝置；抗沖聚丙烯；乙烯含量

一﹑聚丙烯抗沖共聚物介紹

聚丙烯抗沖共聚物一般是由多個反應器串聯制備的聚丙烯多相共聚物的混合物。通常在第一個反應器中進行丙烯均聚，得到等規聚丙烯均聚物，然后將其轉入下一個反應器，同時利用催化劑殘余的活性，通過乙烯﹑丙烯單體進行共聚，在均聚物顆粒內部引發乙烯和丙烯生成二元共聚物。抗沖共聚物具體組成取決于聚合物配方﹑聚合工藝條件﹑催化劑等因素。

在聚丙烯結構上看，聚丙烯顆粒是一個多孔疏松的結構，當聚合物進入共聚反應器，剩余的聚丙烯顆粒空隙被乙丙橡膠相所占據。在多區反應器的停留時間越長，均聚物的空隙率就越低，乙丙橡膠進入到均聚物中的越少。因此提高聚丙烯產品中的乙烯含量就要從兩方面考慮：第一，提高均聚聚丙烯顆粒中的空隙；第二，提高共聚反應器中的殘余活性。

二﹑提高抗沖聚丙烯產品中乙烯含量的措施

1 提高均聚聚丙烯產品顆粒的孔隙率

適當提高預聚合反應器的溫度是保證聚丙烯顆粒完整的根本前提，也是保證聚合物顆粒孔隙數目重要因素。均聚聚丙烯產品的形成是催化劑被激活后進入到預聚合反應器，在較低的溫度條件下生成聚丙烯顆粒的骨架并將主催化劑的活性中心進行包裹，然后進入到多區反應器中，在較高的溫度下經過多次的丙烯聚合，生成的聚合物將這個產生的骨架填實，同時也留下一部分殘余的活性中心與骨架內的孔隙。如果預聚反應器與多區反應器的溫差過大，勢必會造成在多區反應器中的過度反應，造成聚丙烯顆粒骨架的破碎，這樣就會減少了共聚反應中乙丙二聚物的加入，同時也會降低最終產品中的乙烯含量。

2 提高共聚反應器中的反應活性

2.1 采用特定的催化劑

在保證多區反應器中均聚反應活性的同時，使反應活性適當的后移，從而保證了共聚反應器中的反應活性，使得更多的乙烯能夠加入到聚合物顆粒中。聚丙烯裝置在催化劑是進口ZN-118與國產的CS-Ⅱ混合使用，這樣使得在共聚反應器中反應的活性出現不穩定的波動，造成了乙烯加入量的不穩定，同時也影響了聚合物的產品質量。

2.2 降低聚合物在多區反應器區域的反應活性

降低多區反應器中丙烯聚合的反應活性，使得大量的催化劑殘余活性進入共聚反應器而引發乙烯/丙烯進行反應，加大了乙烯的加入量。

2.2.1 降低多區反應器的料位控制，減少聚合物的停留時間；

2.2.2 降低多區反應器的溫度控制，控制反應活性后移；

2.2.3 減少多區反應器出料中加入的抗靜電劑ATM163，提高物料中的殘余催化劑的活性；

2.2.4 提高共聚反應器的料位控制，增加共聚反應的停留時間。

3 控制系統中的丙烷及其分布

在聚合系統中積累丙烷，必須保持丙烷進出的不平衡，使進入量大于排出量。進入量受上游乙烯裝置丙烯產品中丙烯含量限制。而排出部位包括返回丙烯和返回氣。在日常的生產中設計了FV2414這一閥門，以保證丙烯連續穩定的向界區外返回，這樣就會帶走系統中的一部分丙烷。共聚反應器的的丙烷來自于該反應器進料丙烯和上游物料夾帶。這兩股量各占一半。進料丙烯來自于丙烯進料罐，與多區循環反應器一樣，隨上游供料丙烷含量增多而增多。上游物料夾帶丙烯中的丙烷隨上游循環氣中丙烷含量增多而增多，上游物料在F310底部被丙烯氣提。目的是控制夾帶丙烯中的氫氣，降低氣提氣中的丙烷，就能阻止丙烷進入下游共聚反應器，也減少丙烯隨聚合物出料而損失。

三﹑共聚反應器中提高產品中乙烯含量過程中的注意事項

1 共聚反應器在提高乙烯加入量高低對產品質量的影響

氣相共聚物中起沖擊性能的主要為乙丙無定形共聚物（乙丙橡膠），乙丙橡膠的多少，取決于乙烯加入量以及乙烯在氣相反應器中的比例。如果乙烯加入量大，但乙烯在氣相反應器中的比例過大，生成的乙丙橡膠量反而會降低，抗沖擊效果不會提高。乙丙無規共聚物的量控制在5%～25%，無規共聚物中乙烯含量控制在40%～65%。通過AC4001的比值控制將C2/C2+C3的比值控制在合適的位置時，才能起到提高乙烯含量，產品性能提高的效果。

2 F310底部汽提丙烯無法由T240切換至新鮮丙烯

為達到提高多區系統中的丙烷含量，F310底部的汽提氣體來自于T240底部，這股丙烯中所含的丙烷含量與多區反應器中一樣，因此會造成丙烷進入共聚反應器而被排掉，丙烷的積累比較緩慢，而且能夠造成共聚反應器中丙烷含量的增加。因此應該切至丙烷含量很少的新鮮丙烯，但是新鮮丙烯線為液相，且溫度較低（40℃），經夾套加熱后仍達不到80℃，所以仍采用T240丙烯（T240處為77℃）。在今后的操作中應該加大F310底部汽提氣的夾套伴熱，這樣就能使用新鮮丙烯作為汽提氣，來控制丙烷在系統中的分布。

3 塔系統的調整

使用T240丙烯需注意控制T240液位和溫度，新鮮丙烯投入量增大的同時需提高塔底蒸汽量，同時來自T241丙烯減少，T241需調節冷卻水量，使T241液位穩定。T240新鮮丙烯量增大后R230新鮮丙烯則會相應減少，因此調節速度必須緩慢，以免引起多區循環反應器及塔系統波動。

結語

通過以上方法的實施能夠適當的提高共聚反應活性，從而加大共聚反應中的乙烯加入量，來提高產品質量。影響抗沖共聚物產品質量的因素很多，提高產品性能的根本在于提高共聚反應的活性，將產生的更多的乙丙二聚物加入到均聚物結構中，并且保持乙丙二聚物的粘度，使得抗沖聚丙烯既有均聚物的剛性，又含有特殊的乙丙橡膠態的物料韌性，最終提高聚丙烯產品綜合質量。

參考文獻

[1]洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2005.

[2] Spherizone工藝設計包[Z].lyondellbasell工業公司，2008.

中圖分類號：TQ325

文獻標識碼：A