聚丙烯灰分的產(chǎn)生原因及控制手段

1、<p>　　聚丙烯灰分的產(chǎn)生原因及控制手段</p><p>　　摘 要：本文對(duì)環(huán)管式聚丙烯工藝產(chǎn)品的灰分來(lái)源進(jìn)行定性分析，通過(guò)定量計(jì)算，提出控制聚丙烯產(chǎn)品灰分的手段，對(duì)提高聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量提供了指導(dǎo)意見。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：聚丙烯 灰分 產(chǎn)品質(zhì)量 控制手段 </p><p><b>　　一、引言 </b></p>

2、<p>　　呼和浩特石化公司聚丙烯裝置采用LYONDELL BASELL公司的SPHERIPOL二代工藝技術(shù)，采用雙環(huán)管串聯(lián)反應(yīng)器，以煉油裝置生產(chǎn)的丙烯、氫氣為原料，生產(chǎn)聚丙烯均聚物，生產(chǎn)能力15萬(wàn)噸/年無(wú)色聚丙烯粒料。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于主催化劑、主催化劑及造粒添加劑中含有Ti、Mg、Ca等金屬成分，使得聚丙烯產(chǎn)品灰分指數(shù)居高不下，影響產(chǎn)品質(zhì)量。筆者通過(guò)分析灰分組成，得出降低灰分的控制手段。 </p><

3、;p>　　聚丙烯灰分是指聚丙烯產(chǎn)品經(jīng)高溫灼燒（850±25）℃后仍然不能揮發(fā)而殘留下來(lái)的雜質(zhì)，主要為主催化劑、活化劑、給電子體、原料丙烯中所含的雜質(zhì)反應(yīng)后的殘?jiān)鏣iO2、MgO、Al2O3、SiO2等，此外造粒添加劑及系統(tǒng)混入的少量機(jī)械雜質(zhì)也是灰分的來(lái)源。灰分的來(lái)源與組成見下圖。 </p><p>　　二、灰分的產(chǎn)生原因 </p><p>　　1.主催化劑產(chǎn)生的灰分 &

4、lt;/p><p>　　目前聚丙烯裝置主要采用國(guó)產(chǎn)N型主催化劑，它由TiCl4附著于MgCl2載體上構(gòu)成，呈土灰色粉末，在生產(chǎn)使用時(shí)，主催化劑與凡士林油、凡士林脂按一定比例混合，配制成催化劑膏，通過(guò)催化劑注射器連續(xù)注入反應(yīng)系統(tǒng)。主催化劑作為聚合反應(yīng)的活性中心，丙烯單體在它表面進(jìn)行反應(yīng)，并將它包裹在形成的聚丙烯顆粒中。因此主催化劑內(nèi)所有的金屬成分在反應(yīng)結(jié)束后全部轉(zhuǎn)化為聚丙烯產(chǎn)品的灰分。 </p><

5、p>　　1.1由金屬Ti所產(chǎn)生的灰分 </p><p>　　催化劑濃度為200kg/m3，主催化劑的Ti含量數(shù)據(jù)由催化劑廠家提供為2.5% </p><p>　　1.2有催化劑載體MgCl2所產(chǎn)生的灰分 </p><p>　　主催化劑的Mg含量由催化劑廠家提供為16.51% </p><p>　　2.助催化劑TEAL產(chǎn)生的灰分 <

6、/p><p>　　助催化劑TEAL全稱為三乙基鋁，被用做助催化劑的活化劑，通過(guò)計(jì)量泵送至催化劑預(yù)接觸罐，與主催化劑反應(yīng)形成活性中心，同時(shí)TEAL可以與原料丙烯中的雜質(zhì)H2O、CO2等反應(yīng)。在雙環(huán)管工藝中，形成催化劑活性中心的TEAL將全部進(jìn)入聚丙烯產(chǎn)品中，而與雜質(zhì)反應(yīng)的TEAL部分帶入聚丙烯產(chǎn)品中，部分隨丙烯單體進(jìn)入低壓洗滌系統(tǒng)，另一部分在汽蒸罐內(nèi)被蒸汽夾帶排入污水池。 </p><p>　　

7、通過(guò)數(shù)據(jù)估算，最終帶入聚丙烯產(chǎn)品的TEAL占總加入量的78-81% </p><p>　　3.給電子體Donor產(chǎn)生的灰分 </p><p>　　本裝置采用給電子體Donor-C，作為第三組份由計(jì)量泵送至催化劑預(yù)接觸罐，起調(diào)節(jié)產(chǎn)品等規(guī)度的作用。在生產(chǎn)T30S時(shí)，使用凡士林油將純Donor稀釋至25%，以方便精準(zhǔn)計(jì)量Donor用量。 </p><p>　　4.造粒系統(tǒng)

8、添加劑產(chǎn)生的灰分 </p><p>　　在擠壓造粒系統(tǒng)中，聚丙烯粉料需加入抗氧化劑、抗靜電劑、爽滑劑、成核劑等多種添加劑，以便滿足產(chǎn)品運(yùn)輸存放及后續(xù)加工需要。以T30S為例，使用添加劑分別為：抗氧劑1010（C73H108O12），抗氧劑168（C42H63O3P），硬脂酸鈣（Ca（C17H35COO）2），單甘脂。以上添加劑中抗氧劑1010、單甘脂均不產(chǎn)生灰分。 </p><p>　　5

9、.各種來(lái)源灰分占產(chǎn)品灰分的比例 </p><p>　　由上表可得出添加劑對(duì)聚丙烯粒料灰分影響最大，當(dāng)牌號(hào)添加劑配方固定時(shí)，其產(chǎn)生的灰分為一定值，從工藝操作上不便于降低灰分。TEAL用量是影響聚丙烯粉料灰分的主要因素，其用量的增加必然導(dǎo)致灰分升高。 </p><p>　　三、聚丙烯灰分控制手段 </p><p>　　1.提高原料丙烯質(zhì)量，減少TEAL加入量 </

10、p><p>　　原料中微量雜質(zhì)會(huì)破壞催化劑活性及定向能力，導(dǎo)致TEAL消耗增加，產(chǎn)品等規(guī)度降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致聚合反應(yīng)體系弱甚至不反應(yīng)，易出現(xiàn)產(chǎn)品灰分超標(biāo)現(xiàn)象。加強(qiáng)監(jiān)控原料質(zhì)量，及時(shí)再生（更換）精制塔，完善精制措施，脫出有害雜質(zhì)，才能降低三劑使用量，從而達(dá)到降低灰分的目的。 </p><p>　　2.及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝條件 </p><p>　　在保證反應(yīng)活性的基礎(chǔ)

11、上盡量降低TEAL的用量，在生產(chǎn)中TEAL流量與丙烯注入量串級(jí)控制，通過(guò)摸索目前已將TEAL/C3=降至0.15kg/h，并根據(jù)原料質(zhì)量及時(shí)調(diào)整TEAL/C3=設(shè)定值，既降低了產(chǎn)品灰分含量又節(jié)約了生產(chǎn)成本。 </p><p>　　在保證安全平穩(wěn)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，提高環(huán)管密度，以提高單程轉(zhuǎn)化率，充分利用主催化劑活性，目前本裝置環(huán)管密度控制在555-565kg/m3。 </p><p>　　3.加

12、強(qiáng)添加劑系統(tǒng)管理 </p><p>　　不同牌號(hào)的聚丙烯粒料有不同的添加劑配方，所引入的灰分為一確定值。在添加劑加入過(guò)程中，由于添加劑系統(tǒng)密封不嚴(yán)，使空氣進(jìn)入系統(tǒng)，造成灰分升高。應(yīng)定期檢查下料系統(tǒng)，消除密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。加強(qiáng)加劑管理，防止在配制添加劑過(guò)程中掉入異物。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]李玉

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