劉道勛，范新梟，宋壽亮，王 偉，翟學(xué)剛

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

在聚丙烯的工業(yè)生產(chǎn)中，外給電子體的作用主要是提高催化劑的立體定向能力、選擇性地毒化非等規(guī)活性基團(tuán)、增加等規(guī)基團(tuán)的反應(yīng)活性等[1]。某公司20萬t·a-1聚丙烯裝置采用Grace公司的Unipol聚丙烯生產(chǎn)工藝，使用進(jìn)口的SHAC系列主催化劑，配合使用ADT系列外給電子體。自2010年9月14日投產(chǎn)至今，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，已相繼開發(fā)生產(chǎn)了L5E89、L5D98、LH7873-20、LHF40P、L5D98D、L5D98C等多系列產(chǎn)品。使用進(jìn)口主催化劑和外給電子體，存在訂貨周期長、資金占用率高等缺點(diǎn)，不利于裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行及降本增效。2020年10月，裝置完成了國產(chǎn)催化劑CS-1-G的工業(yè)化試用并成功替代了進(jìn)口主催化劑。為進(jìn)一步提質(zhì)增效，打破進(jìn)口催化劑與給電子體捆綁銷售的限制，某公司先后工業(yè)化試用了國產(chǎn)外給電子體X、Y，分析比較了2種國產(chǎn)外給電子體搭配國產(chǎn)催化劑CS-1-G生產(chǎn)L5E89的運(yùn)行情況以及產(chǎn)品質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

丙烯(≥99.6%)，氫氣(≥99.9%)。主催化劑CS-1-G、三乙基鋁、外給電子體ADT5500、外給電子體X、外給電子體Y。

1.2 聚合工藝

Unipol聚丙烯工藝主要由原料精制系統(tǒng)、聚合反應(yīng)系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)、產(chǎn)品排出和脫氣系統(tǒng)、擠壓造粒系統(tǒng)、粒料處理和包裝碼垛系統(tǒng)組成（圖1），其中聚合反應(yīng)單元主要由流化床反應(yīng)器、循環(huán)氣壓縮機(jī)和循環(huán)氣冷卻器組成，精制后的原料丙烯和回收丙烯經(jīng)循環(huán)氣管線連續(xù)注入反應(yīng)器中，在連續(xù)注入的主催化劑、給電子體和三乙基鋁的共同作用下聚合成聚丙烯粉末[2]。粉料經(jīng)脫氣后進(jìn)入擠出造粒系統(tǒng)進(jìn)行造粒。

圖1 Unipol聚丙烯工藝的流程示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

試生產(chǎn)前，在給電子體儲罐內(nèi)加入一定量待試用的給電子體，啟動攪拌除去溶解氧，備用。確認(rèn)裝置生產(chǎn)穩(wěn)定、具備試生產(chǎn)條件后，在反應(yīng)器的主催化劑型號和流量不變、產(chǎn)品質(zhì)量平穩(wěn)的情況下，進(jìn)行外給電子體切換。試用給電子體進(jìn)入反應(yīng)器后，要及時調(diào)整Al/Si摩爾比和H2/C3H6摩爾比，以及裝置的其他參數(shù)，以確保生產(chǎn)穩(wěn)定，同時記錄整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)。

1.4 外給電子體的物性

進(jìn)口和國產(chǎn)的外給電子體的物性參數(shù)見表1。由表1可知，國產(chǎn)外給電子體X、Y與進(jìn)口外給電子體ADT5500相比，有效組分、水含量、甲醇含量、色度基本無差異，比重有略微差別。

表1 外給電子體物性指標(biāo)

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)器工況

使用國產(chǎn)主催化劑CS-1-G，搭配不同的外給電子體生產(chǎn)拉絲料L5E89時，反應(yīng)器的主要參數(shù)對比如表2所示。由表2可知，在主催化劑相同、反應(yīng)器工況基本相同的情況下，使用國產(chǎn)外給電子體X和Y進(jìn)行生產(chǎn)時，Al/Si摩爾比要比使用進(jìn)口外給電子體ADT5500生產(chǎn)時大，說明國產(chǎn)外給電子體的用量較少，表明國產(chǎn)外給電子體對聚丙烯的等規(guī)度有較好的調(diào)控能力。

表2 不同的外給電子體生產(chǎn)L5E89時反應(yīng)器的主要參數(shù)

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量

使用國產(chǎn)主催化劑CS-1-G，搭配不同外給電子體生產(chǎn)的拉絲料L5E89，產(chǎn)品質(zhì)量如表3所示。結(jié)果表明，使用進(jìn)口和國產(chǎn)外給電子體，均能生產(chǎn)出符合優(yōu)等品要求的產(chǎn)品，熔體流動速率、黃色指數(shù)、拉伸屈服應(yīng)力等指標(biāo)均符合產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

表3 不同外給電子體生產(chǎn)的L5E89的產(chǎn)品質(zhì)量

2.3 給電子體的消耗

使用不同的外給電子體生產(chǎn)拉絲料L5E89時，外給電子體的消耗如表4所示。在同等條件下，外給電子體X、Y的單耗分別為0.033 kg·(t產(chǎn)品)-1、0.032kg·(t產(chǎn)品)-1，優(yōu)于同類型的進(jìn)口外給電子體的單耗0.037kg·(t產(chǎn)品)-1。在效益方面，同等條件下，生產(chǎn)1t拉絲料，使用國產(chǎn)外給電子體X、Y的成本分別為人民幣6.9元、6.2元，使用進(jìn)口給電子體的成本為11.4元。使用國產(chǎn)外給電子體X、Y，生產(chǎn)1t拉絲料，可分別降低成本4.5元·(t產(chǎn)品)-1、5.2元·(t產(chǎn)品)-1。因此，用國產(chǎn)外給電子體替代進(jìn)口外給電子體，不僅能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還能突破進(jìn)口外給電子體與進(jìn)口催化劑捆綁銷售的限制，縮短訂貨周期，降低資金占用率。

表4 生產(chǎn)拉絲料L5E89時的外給電子體消耗

3 結(jié)論

1）試用國產(chǎn)外給電子體X、Y的生產(chǎn)過程平穩(wěn)，主催化劑的活性為26000～28000 kgPP·(t Cat)-1，與使用進(jìn)口外給電子體ADT5500的效果相當(dāng)。

2）用國產(chǎn)外給電子體X、Y生產(chǎn)的L5E89，產(chǎn)品質(zhì)量合格，產(chǎn)品等規(guī)度與進(jìn)口外給電子體 ADT5500相當(dāng)，符合產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）在同等條件下，國產(chǎn)外給電子體X、Y的單耗，均低于同類型的進(jìn)口給電子體單耗。在效益方面，同等條件下，分別使用國產(chǎn)外給電子體X、Y生產(chǎn)1t L5E89的成本相當(dāng)，均低于使用進(jìn)口外給電子體ADT5500的成本。

4）國產(chǎn)外給電子體X、Y可以完全替代進(jìn)口外給電子體，用于生產(chǎn)拉絲料L5E89，可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高聚丙烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益。