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。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,擴大聚丙烯產(chǎn)品的應(yīng)用范圍,增強小本體聚丙烯的競爭力。[3]
筆者進行了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。
選擇丙烯裝置生產(chǎn)平穩(wěn)期間產(chǎn)出的精制丙烯,試驗前進行全面質(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
聚丙烯裝置選擇生產(chǎn)狀況良好的R-301/6聚合釜進行外給電子體應(yīng)用實驗。實驗前對裝置進行徹底清理:用氮氣噴凈聚合釜底料、清盡閃蒸存料、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),實驗過程中應(yīng)保持活化劑、高效催化劑為同一批號。
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。
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與進口樣品的同等量對比實驗,考察其使用性能。[4]
實驗采用 CHMMS(HY)、CHMMS(GW)、DDS在同等反應(yīng)條件進行對比的方式,每組實驗進行3次,實驗數(shù)據(jù)取平均值。數(shù)據(jù)見表2。
實驗中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)、拉伸強度兩個重要指標(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)到了進口產(chǎn)品水平。
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,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。
應(yīng)用 CHMMS的得到的產(chǎn)品質(zhì)量較好,CHMMS與DDS對比,其價格相當(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)濟效益。
從實驗過程分析,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.
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,更加經(jīng)濟。[5]
[1]幸松民.有機硅合成工藝及應(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[J].江蘇化工,2002(6):53-55.
[3]紀(jì)紅進.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.