提高K8003產品的懸臂梁沖擊強度

田元智 李國軍 劉飛 劉升（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

提高K8003產品的懸臂梁沖擊強度

田元智 李國軍 劉飛 劉升（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

2016年第四季度，聚丙烯（二線）裝置在生產抗沖共聚物K8003過程中，其中有11批次的懸臂梁缺口沖擊強度低于優等品指標。針對懸臂梁缺口沖擊強度低現象和沖擊強度對聚丙烯抗沖共聚物的重要性，同時結合K8003目前工藝運行角度，著重從生產過程中的乙烯加入量、氫氣加入量、催化劑選型、橡膠含量、反應產率比等幾個方面進行了認真分析，得出了提高K8003懸臂梁缺口沖擊強度的有效途徑。

懸臂梁缺口沖擊強度；乙烯加入量；橡膠含量；催化劑；產率比

榆能化聚丙烯（二線）裝置采用INEOS專利技術的氣相法聚丙烯工藝，設計能力為30萬噸/年。在正常生產運行時，抗沖共聚物的生產比重高達90%，尤其是K8003產品，在國內市場有一定的優勢。但是，2016年第四季度期間，產品質量非優等品率較低，主要表現在懸臂梁缺口沖擊強度較低。

除懸臂梁缺口沖擊強度不能達到優等品指標外，其他指標均能達到優等品指標要求。抗沖共聚產品的懸臂梁缺口沖擊強度好與壞代表了產品韌性的好與壞，從而影響產品加工的性能。

1 影響K8003懸臂梁缺口沖擊強度的因素分析

1.1 主催化劑的影響

催化劑選定后，主要調整共聚單元的乙烯加入量和反應器產率比來實現產品的性能。榆能化聚丙烯（二線）裝置2016年以來一直使用CDI催化劑和SPG催化劑按固定的濃度比例混合加入反應器，加入SPG催化劑后反應較只加入CDI催化劑時平穩，活性略低且粉料流動性較好，無塊料產生。SPG催化劑與CDI催化劑對比，催化劑的活性略低、丙烯與乙烯的共聚性能略低、抗雜質的干擾能力略低。因此，在氣相組份中乙丙共聚能力偏低，導致共聚產品中的乙烯含量和橡膠相偏低，影響產品的沖擊性能。通過加大三乙基鋁的量，提高催化劑的活性，提高乙丙共聚的能力，實現橡膠含量的提高。

1.2 乙烯含量的影響

乙烯含量的多少表示最終產品中橡膠含量的多少，直接影響產品的沖擊性能。在其他加入組份不變的前提下，K8003產品的抗沖性能主要通過乙烯的加入量進行控制。總乙烯含量一般在高于9.0%以后，每提高0.1%的乙烯含量，最終產品的懸臂梁缺口沖擊強度大幅的在上漲，但在過高的乙烯環境中共聚單元的粉料粘度大大增加，影響產品的流動性和粉料輸送，不利于裝置穩定生產。根據裝置實際運行情況緩慢調整乙烯的加入量，最終產品的懸臂梁沖擊強度隨著乙烯加入量增加而提高。

1.3 熔體質量流動速率（降低共聚反應器的H2/C2=）的影響

熔體質量流動速率是聚丙烯共聚物相對分子質量的宏觀表現。均聚物相對分子質量與共聚物的相對分子質量的比值在特定的比值范圍內，聚丙烯共聚物產品的抗沖性能和產品的剛性處于最佳性能狀態（即第一反應器處于高的MFR和第二反應器處于低的MFR工況）。根據實際運行工況，逐步降低二反的H2/C2=，產品的抗沖擊強度逐步增強。圖一為H2/C2=與沖擊強度的變化情況

圖一：K8003物性指標與共聚單元H2/C2=的變化情況

1.4 產率比的影響

產率比高低直接影響最終產品中乙烯含量的多少。產率比降低，最終產品中的乙烯含量降低，產率比增加，最終產品中的乙烯含量增加。橡膠含量（RC）(wt%)=100%*{總乙烯含量（TOTC2）,wt%}/{橡膠中乙烯含量（RCC2）,wt%}，最終產品中的乙烯含量又直接影響產品的懸臂梁缺口沖擊強度。

2 結語

通過調整分析，聚丙烯K8003的懸臂梁缺口沖擊強度的主要有催化劑、乙烯的加入量、熔體質量流動速率等各種因素的共同影響。在工藝及催化劑體系確定的條件下，通過調整三乙基鋁的加入量、乙烯的加入量、共聚單元氫氣丙烯比、反應器的產率比等相關措施提高了抗沖共聚產品K8003的懸臂梁缺口沖擊強度。

根據措施的實施，最終將產品的總乙烯含量控制在9.8%-10.2%、二反的H2/C2=控制在0.04～0.065、反應產率比控制在19.8%～20.8%、三乙基鋁的加入量控制在5.4～6.0kg/h，保證了裝置長周期穩定運行，也實現了產品的優等品性能。

[1]洪定一，《聚丙烯：原理、工藝與技術》，中國石化出版社，（第2版），2011-04-01.

[2]30萬噸/年聚丙烯二線裝置操作規程，榆能化，2013-8-16.

[3]內羅·帕斯奎尼（Nello Pasquini）著胡友良等譯，聚丙烯手冊，化學工業出版社，（第二版），2012-02-20.

[4]Dong Qi，Wang XIN，Fu Z，Xu J，Fan J。Polymer（2007）48-59.