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聚乙烯铬系催化剂产品开发探讨

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王培杰王芳芳

[导读] 摘要：铬系催化剂产品在Unvation催化剂历史上的应用十分早，通常是制造成密度较高的聚乙烯产品，重点涵盖了膜料、中空料、管材料等等。

        兰州石化公司甘肃兰州 730060
        摘要：铬系催化剂产品在Unvation催化剂历史上的应用十分早，通常是制造成密度较高的聚乙烯产品，重点涵盖了膜料、中空料、管材料等等。这种产品被国内市场所需要，本篇文章主要说明了催化剂介绍及使用注意事项，对其生产前的准备工作与要求进行了讲解，分析了整个生产流程中产生了问题，并对将来铬系催化剂的国产化研发重点作了概述。
        关键词：聚乙烯；铬系催化剂；研发重点
        众所周知，催化剂在聚烯烃工业行业中是使用得非常频繁的关键技术之一，其特点对聚烯烃树脂的性能与整个应用市场起着关键性作用。在各种聚烯烃催化剂中，如今使用最普遍的产品之一就是铬系催化剂。作为最早被工业化的烯烃聚合催化剂，因为铬系催化剂具备制作方法简便、催化剂活性高的特点，所以从20世纪50年代发明以来就一直为烯烃聚合领域的研究热点。
        1.催化剂介绍及使用注意事项
        （1）催化剂属于I类的易燃性固体，这种物质在湿润的情况下也十分危险，它能够和空气、水产生反应。在装有催化剂的加料器当中，务必在最后的交付维护检测前将杂质排空，并且记得在排空废弃催化剂前将过滤器进行氧化。
        （2）催化剂被分到A级的致癌物质类别中，能够给人类带来致癌的风险。在有机会接触到催化剂的地方，例如在开启催化剂加料器时，催化剂的排空系统与恰当的呼吸保护务必同时使用。
        （3）应该对每个钢瓶被运输的前期与后期分别进行称重，以更加精确的获取输送贮存罐的重量。而在每次的催化剂运送过程中，最好钢瓶的号码、运送的数量、贮存日期和时间以及催化剂加料器核料位低报的日期和时间统统记录下来。
        2.铬系产品生产前的准备工作及特殊要求
        （1）装填铬系树脂种子床与实施切粒测试。
        （2）催化剂加料器的实施手段能够决定试车的成功与，应该预先对型号为V-4036和V-4037的催化剂加料器做出检查和清洁，确保在两个加料器中能够投入使用并且在氮气氛围中长时间的运转。
        （3）务必做好催化剂输送管线的置换工作。在催化剂上料之前，要将催化剂输送管线用氮气置换20次并保证置换效果，防止输送管线内残存的杂质污染催化剂，降低催化剂活性甚至使催化剂失去活性。
        （4）检测核实催化剂中的排空系统是正常运行的，从而防止接触到铬催化剂。
        （5）需要保证启动设备所需要的催化剂加料器零件与备件是都可以快速获取的。
        （6）实施氮氧混合物与乙烯支撑管流量的实验。
        （7）预先通顺各每个催化剂所使用到的支撑管。
        （8）精确的反应器床层料数据控制能够有效的防止段结块的贮量增加，保证全部的床层料位仪表在恰当的运行状态中。用于测量床层的各个压差指示准确，高料位仪表（LT-4001）指示0-10%范围。
        （9）对每个催化剂加料器的耐磨盘、浮动C形板、中心部分密封环、12目筛网等部分搜需要展开根本性检查。
        （10）可以使用备用催化剂的注入管，同时早就处于备用情况下，保证套管的长度可以长于支撑管13-16mm。
        （11）在设备运行前应该对流化气分析仪进行校准。
        （13）再次生产好运行过程中将被使用的原料精制床层完成再生。
        3.对铬系产品的质量管控
        由催化剂制作的PE树脂流动指数随着颗粒的尺寸规格分布变化而变化。

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要想可以再次得到精确的流动指数与密度测量值，典型的粒度分布样品的存在十分关键，另外，通过实验室的设备仪器来处理样品，能够将从取样罐中获取的颗粒样品（2-5kg）变成通过质量控制的实验室中当作反应测试的具有代表性的样本。工作人员务必保证每次采取的样本质量都能控制在2-5kg，并且是来自样品罐的热树脂。还需要确保样品罐未被堵塞并且回气线是通畅的，务必保障流量孔板早已被安装并且在吹扫置换时细粉没有从样品中吹走。
        4.物料平衡相关问题
        现状：国内现有的关于Unipol工艺生产的完铬系产品都会产生乙烯罐存的上涨现象，再加上丁烯-1的罐存也变成了历史上的最高位置，基本上没有缓冲的余量。处理方式：（1）在操作之前应该预先研讨罐存和物料平衡的问题；（2）攻克突破生产环节中负荷受限的瓶颈；（3）换一种方案接着改善更新，将钛系向铬系的切换争取在30个小时之内实现。而铬系向钛系的转变，就能考虑停车换床等方案，尽量争取在12-14小时之内实现，在此期间的罐存增加不超过500吨；（4）将PP装置的乙丙共聚产品与抗冲产品的可操作性结合考虑，恰当的消耗乙烯。
        5.装置负荷瓶颈问题
        现状：对铬系产品的生产能够将最高的负荷提升到38t/h，影响了最终产量。处理方式：（1）能够考虑将乙烷引进来等方式来合理的增强反应负荷；（2）生产铬系产品进冷凝的行为在理论上是可操作的，然而还是需要整体考虑到装置设备的工作平稳可靠性、操作便利性、安全风险等各环节的因素。但也由于进退冷凝的操作后，容易产生反应结块的现象，导致应该更加充分有效的考虑装置停车，进冷凝的可操作性。（3）调温水系统存在不足，调温水系统的扩能也是一项可考虑的方式之一
        6.国内外铬系催化剂研发现状
        目前Phillips公司已经开发了十几种不同的铬基催化剂，部分早就满足了工业化，可以用来制作性能较高的吹塑制品、管材和薄膜。国外的Basell公司在最近的工业化中研发了一种生产HDPE用的新系列高孔体积的铬基催化剂Avant C，这部分催化剂不但能够用在淤浆环管技术与气相技术中，还能够用来制作需要抗冲击性和抗环境应力开裂性好的大型吹塑制品用树脂。使用这类催化剂能够生产出很大范围内的产品，只用一种Avant C催化剂就相当于使用了2~3种不同的催化剂，进而能够简化操作，降低不合格产品的使用。
        我国内部自20世纪80年代起就开始研究铬系催化剂，如今还属齐鲁石化产品进行得最好，早就建成了催化剂小试制备、小试评价到催化剂公斤级制备、200 t/a中试试验的一条龙科研开发体系。先后研制出了QCP-01、QCP-02（CN 1095475，CN 1098282）催化剂，它既不同于Phillips公司的氧化铬催化剂，也不同于UCC公司的有机铬催化剂，是一种资金投入少、活性高、产品性能可调的铬基催化剂。在上海化工研究院中所研发的SCG - 3/4/5铬系催化剂，主要应用于Unipol工艺。这种催化剂是一种无机铬系催化剂，用于生产中等分子量分布的HDPE/LLDPE聚乙烯产品（MFR为50-90 g/10min），其性能、用途和使用方法与进口的B - 300/B - 400相同。SCG-5催化剂是一种有机铬系催化剂，主要用于生产宽分子量分布（MFR为75-150 g/（10 min））、高密度聚乙烯产品，其性能与进口的G - 300（S - 2）催化剂相似，能生产进口G- 300的所有HDPE牌号。该催化剂是国内最先可工业化生产的铬系催化剂产品。
        7结束语
        自发现铬系聚乙烯催化剂到现在，不管是对于催化剂的活性还是其他方面特点上，都取得了巨大的改善。目前的铬系聚乙烯催化剂通常都可以达到国内外各种聚乙烯产品生产制作的需求量，然而可以部分需求较为特殊的催化剂种类就较为单调，想要满足系列化还是存在一定的困难性，因此要想达到聚乙烯材料的生产标准，还得进一步强化其分析研发新型的催化剂。利用对其各项指数的调整，控制聚乙烯的密度与指数，给拓宽其适用范围提供了相应的帮助。
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