氣相聚乙烯干粉催化劑的工業應用試驗

韋鵬 唐黨超 種瑋（蒲城清潔能源化工有限責任公司， 陜西 渭南 715500）

氣相聚乙烯干粉催化劑的工業應用試驗

韋鵬 唐黨超 種瑋（蒲城清潔能源化工有限責任公司， 陜西 渭南 715500）

本文主要介紹了在冷凝態操作模式下，使用GM催化劑并用于LLDPE生產裝置的應用情況，同時將其和M催化劑的工業應用情況進行了比較。經試驗之后顯示，GM催化劑的活性比較高，力學性能等都得到了較大提升。

氣相聚乙烯；干粉；催化劑；工業試驗

1 前言

近些年國內氣相法催化劑研究有較為不錯的進步發展，先后研發出不少具備自主知識產權的催化劑，同時完成了工業化生產。當前國內已經有許多種不同類型的氣相聚乙烯催化劑被投入到工業生產當中，本文主要探討的是GM催化劑。

2 工業試驗準備

（1）裝置簡介 裝置是由大慶石化公司塑料廠所提供的LLDPE 裝置，使用的是Unipol工藝技術，到本次試驗為止，其運作已經超過了8000個小時。原料是乙烯，根據離子聚合這一原理，使用鈦系與鉻系催化劑來生產顆粒粉狀或者是粉末狀的密度比較低的聚乙烯樹脂，一共可以產出25種產品，包括共聚產品和均聚產品。

（2）原料規格 制備催化劑的原料是該塑料廠使用的催化劑，硅膠型號是ES-757，為英國原產硅膠，而電子體則是大慶化工研究中心所供給的，而乙烯、1-丁烯等材料則是沒有通過特別專門制備的，直接使用現有的原料。

（3）制備過程 該環節使用TEAL來將硅膠當中的化學水脫除掉，在這個環節當中引入給電子體使得硅膠的負載量有所提升，繼而提升催化劑的活性。這個環節當中除了要使用壓力容器將15～20 L給電子體引進來之外，其他的都無須變動。

（4）制備母液和干燥的過程 因為硅膠的負載程度有一定程度的提升，所以在倒入鎂、鈦和THF的時候會增加份量，為確保母液可以完全絡合，我們可以將干燥溫度適度的減低使得干燥時間變長，不過須確保母液溫度不能低于結晶的溫度。

3 GM催化劑的工業應用

于該塑料廠90 kt/a的氣相聚乙烯裝置當中做48個小時的GM干粉催化劑工業試驗。塑料廠原來使用的催化劑是M催化劑，現在將它慢慢換成GM催化劑，，并生產產DDFA一7042牌號聚乙烯產品共300噸。

通過對生產過程的考察我們可以看到，GM催化劑具有較好的流動性，適用于固體進料，試驗當中裝置可以保持連續性的平穩的運轉，也沒有發生靜電或者反應器飛溫等安全事故，過渡料現象沒有出現，聚合產品都是優級品。通過上表我們可以了解到，GM催化劑有較高的聚合活性，當其處于冷凝態的操作模式執行達到5000到6000g/g，生產出來的聚乙烯產品的堆密度則達0.40g/cm3。和原來的M催化劑比起來，GM催化劑的活性差不多提升了一倍，聚乙烯產品的堆密度提升了25%左右。當我們使用GM催化劑的時候，n（H2）：n（C2H4）從原來的0.198下降到了0.182，也就是說， M催化劑的氫調敏感沒有GM催化劑的敏感度高。使用GM催化劑之后，產品的堆密度和催化劑的活性都得到了提升，其因素有以下幾個：首先，催化劑較表面積的增加使得活性組分能夠在催化劑的內表面更好的分散，讓內表面的活性中心有了提高，繼而使得催化劑的活性有了提升；其次，n（Mg）：n（Ti）的擴展讓活性中心Ti的分散更加便利，這也會讓催化劑的活性得以提升；比起M催化劑，GM催化劑的孔徑要大一些，孔徑大則在催化劑顆粒內部乙烯的擴散會更有利。

在這個GM催化劑的工業試驗過程當中，裝置反應器床的重量保持在21噸左右，而M催化劑的床重只有16.8噸，提升了31%；30分鐘排料的頻率也從原來的21回下降到了14次，足足減少了33.3%。提高反應器床的重量，減少排料次數能夠讓反應器排料系統運行的周期得以延長，單耗損失也會下降許多，這樣一來，即便裝置沒有進行改進也一樣能夠使得產能得到提升。此外，在輸送催化劑的環節當中，以及觀察加料器的運轉來看，GM催化劑有較好的流動性，因而沒有發生加料器攜帶段以及注射管被擁堵是情形出現。

因為GM催化劑的活性得到了較大提升，所以生產出來的聚乙烯產品當中剩余下來的催化劑比較少，因此其霧度指標也較M催化劑生產的聚乙烯產品要好很多，但從透光率來看，兩者生產的聚乙烯產品則差不多，沒有顯著差距。力學性能方面，GM催化劑的聚乙烯產品較M催化劑要好一些，其原因或許是聚合物分子鏈的微觀結構因素所導致，具體原因尚不清楚。觀察整個實驗過程，使用GM催化劑所生產的聚乙烯產品其顆粒形態較為干燥，也沒有出現粉料發勃情況，這對于后續系統的穩定運行有一定幫助。

4 結語

綜合整個工業試驗結果來看，我們可以看到，與原來使用的M催化劑比起來，GM催化劑的氫調敏感性要好很多，當其處于冷凝態下其活性差不多提升了一倍。使用GM催化劑生產出來的聚乙烯產品不論是在光學還是力學性能都比M催化劑的聚乙烯產品要高很多。除此之外，在UinoPl工藝氣相聚合工藝下使用GM催化劑，床重有了很大的提高，排料頻率也得以降低，這對于提升裝置的產能并降低能耗有重要作用。

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