聚丙烯灰分的產生原因及控制手段

1、<p>　　聚丙烯灰分的產生原因及控制手段</p><p>　　摘 要：本文對環(huán)管式聚丙烯工藝產品的灰分來源進行定性分析，通過定量計算，提出控制聚丙烯產品灰分的手段，對提高聚丙烯產品質量提供了指導意見。 </p><p>　　關鍵詞：聚丙烯 灰分 產品質量 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，采用雙環(huán)管串聯(lián)反應器，以煉油裝置生產的丙烯、氫氣為原料，生產聚丙烯均聚物，生產能力15萬噸/年無色聚丙烯粒料。在生產過程中，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，使得聚丙烯產品灰分指數(shù)居高不下，影響產品質量。筆者通過分析灰分組成，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品經(jīng)高溫灼燒（850±25）℃后仍然不能揮發(fā)而殘留下來的雜質，主要為主催化劑、活化劑、給電子體、原料丙烯中所含的雜質反應后的殘渣，如TiO2、MgO、Al2O3、SiO2等，此外造粒添加劑及系統(tǒng)混入的少量機械雜質也是灰分的來源?；曳值膩碓磁c組成見下圖。 </p><p>　　二、灰分的產生原因 </p><p>　　1.主催化劑產生的灰分 &

4、lt;/p><p>　　目前聚丙烯裝置主要采用國產N型主催化劑，它由TiCl4附著于MgCl2載體上構成，呈土灰色粉末，在生產使用時，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，通過催化劑注射器連續(xù)注入反應系統(tǒng)。主催化劑作為聚合反應的活性中心，丙烯單體在它表面進行反應，并將它包裹在形成的聚丙烯顆粒中。因此主催化劑內所有的金屬成分在反應結束后全部轉化為聚丙烯產品的灰分。 </p><

5、p>　　1.1由金屬Ti所產生的灰分 </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，通過計量泵送至催化劑預接觸罐，與主催化劑反應形成活性中心，同時TEAL可以與原料丙烯中的雜質H2O、CO2等反應。在雙環(huán)管工藝中，形成催化劑活性中心的TEAL將全部進入聚丙烯產品中，而與雜質反應的TEAL部分帶入聚丙烯產品中，部分隨丙烯單體進入低壓洗滌系統(tǒng)，另一部分在汽蒸罐內被蒸汽夾帶排入污水池。 </p><p>　　

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

8、添加劑產生的灰分 </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，以便滿足產品運輸存放及后續(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、單甘脂均不產生灰分。 </p><p>　　5

9、.各種來源灰分占產品灰分的比例 </p><p>　　由上表可得出添加劑對聚丙烯粒料灰分影響最大，當牌號添加劑配方固定時，其產生的灰分為一定值，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.提高原料丙烯質量，減少TEAL加入量 </

10、p><p>　　原料中微量雜質會破壞催化劑活性及定向能力，導致TEAL消耗增加，產品等規(guī)度降低，嚴重時導致聚合反應體系弱甚至不反應，易出現(xiàn)產品灰分超標現(xiàn)象。加強監(jiān)控原料質量，及時再生（更換）精制塔，完善精制措施，脫出有害雜質，才能降低三劑使用量，從而達到降低灰分的目的。 </p><p>　　2.及時調整工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝條件 </p><p>　　在保證反應活性的基礎

11、上盡量降低TEAL的用量，在生產中TEAL流量與丙烯注入量串級控制，通過摸索目前已將TEAL/C3=降至0.15kg/h，并根據(jù)原料質量及時調整TEAL/C3=設定值，既降低了產品灰分含量又節(jié)約了生產成本。 </p><p>　　在保證安全平穩(wěn)生產的基礎上，提高環(huán)管密度，以提高單程轉化率，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、強添加劑系統(tǒng)管理 </p><p>　　不同牌號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。在添加劑加入過程中，由于添加劑系統(tǒng)密封不嚴，使空氣進入系統(tǒng)，造成灰分升高。應定期檢查下料系統(tǒng)，消除密封不嚴的現(xiàn)象。加強加劑管理，防止在配制添加劑過程中掉入異物。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]李玉

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