田元智 李國軍 劉飛 劉升（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

提高K8003產(chǎn)品的懸臂梁沖擊強(qiáng)度

田元智 李國軍 劉飛 劉升（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

2016年第四季度，聚丙烯（二線）裝置在生產(chǎn)抗沖共聚物K8003過程中，其中有11批次的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度低于優(yōu)等品指標(biāo)。針對懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度低現(xiàn)象和沖擊強(qiáng)度對聚丙烯抗沖共聚物的重要性，同時(shí)結(jié)合K8003目前工藝運(yùn)行角度，著重從生產(chǎn)過程中的乙烯加入量、氫氣加入量、催化劑選型、橡膠含量、反應(yīng)產(chǎn)率比等幾個(gè)方面進(jìn)行了認(rèn)真分析，得出了提高K8003懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度的有效途徑。

懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度；乙烯加入量；橡膠含量；催化劑；產(chǎn)率比

榆能化聚丙烯（二線）裝置采用INEOS專利技術(shù)的氣相法聚丙烯工藝，設(shè)計(jì)能力為30萬噸/年。在正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，抗沖共聚物的生產(chǎn)比重高達(dá)90%，尤其是K8003產(chǎn)品，在國內(nèi)市場有一定的優(yōu)勢。但是，2016年第四季度期間，產(chǎn)品質(zhì)量非優(yōu)等品率較低，主要表現(xiàn)在懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度較低。

除懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度不能達(dá)到優(yōu)等品指標(biāo)外，其他指標(biāo)均能達(dá)到優(yōu)等品指標(biāo)要求?？箾_共聚產(chǎn)品的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度好與壞代表了產(chǎn)品韌性的好與壞，從而影響產(chǎn)品加工的性能。

1 影響K8003懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度的因素分析

1.1 主催化劑的影響

催化劑選定后，主要調(diào)整共聚單元的乙烯加入量和反應(yīng)器產(chǎn)率比來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的性能。榆能化聚丙烯（二線）裝置2016年以來一直使用CDI催化劑和SPG催化劑按固定的濃度比例混合加入反應(yīng)器，加入SPG催化劑后反應(yīng)較只加入CDI催化劑時(shí)平穩(wěn)，活性略低且粉料流動(dòng)性較好，無塊料產(chǎn)生。SPG催化劑與CDI催化劑對比，催化劑的活性略低、丙烯與乙烯的共聚性能略低、抗雜質(zhì)的干擾能力略低。因此，在氣相組份中乙丙共聚能力偏低，導(dǎo)致共聚產(chǎn)品中的乙烯含量和橡膠相偏低，影響產(chǎn)品的沖擊性能。通過加大三乙基鋁的量，提高催化劑的活性，提高乙丙共聚的能力，實(shí)現(xiàn)橡膠含量的提高。

1.2 乙烯含量的影響

乙烯含量的多少表示最終產(chǎn)品中橡膠含量的多少，直接影響產(chǎn)品的沖擊性能。在其他加入組份不變的前提下，K8003產(chǎn)品的抗沖性能主要通過乙烯的加入量進(jìn)行控制?？傄蚁┖恳话阍诟哂?.0%以后，每提高0.1%的乙烯含量，最終產(chǎn)品的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度大幅的在上漲，但在過高的乙烯環(huán)境中共聚單元的粉料粘度大大增加，影響產(chǎn)品的流動(dòng)性和粉料輸送，不利于裝置穩(wěn)定生產(chǎn)。根據(jù)裝置實(shí)際運(yùn)行情況緩慢調(diào)整乙烯的加入量，最終產(chǎn)品的懸臂梁沖擊強(qiáng)度隨著乙烯加入量增加而提高。

1.3 熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（降低共聚反應(yīng)器的H2/C2=）的影響

熔體質(zhì)量流動(dòng)速率是聚丙烯共聚物相對分子質(zhì)量的宏觀表現(xiàn)。均聚物相對分子質(zhì)量與共聚物的相對分子質(zhì)量的比值在特定的比值范圍內(nèi)，聚丙烯共聚物產(chǎn)品的抗沖性能和產(chǎn)品的剛性處于最佳性能狀態(tài)（即第一反應(yīng)器處于高的MFR和第二反應(yīng)器處于低的MFR工況）。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況，逐步降低二反的H2/C2=，產(chǎn)品的抗沖擊強(qiáng)度逐步增強(qiáng)。圖一為H2/C2=與沖擊強(qiáng)度的變化情況

圖一：K8003物性指標(biāo)與共聚單元H2/C2=的變化情況

1.4 產(chǎn)率比的影響

產(chǎn)率比高低直接影響最終產(chǎn)品中乙烯含量的多少。產(chǎn)率比降低，最終產(chǎn)品中的乙烯含量降低，產(chǎn)率比增加，最終產(chǎn)品中的乙烯含量增加。橡膠含量（RC）(wt%)=100%*{總乙烯含量（TOTC2）,wt%}/{橡膠中乙烯含量（RCC2）,wt%}，最終產(chǎn)品中的乙烯含量又直接影響產(chǎn)品的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度。

2 結(jié)語

通過調(diào)整分析，聚丙烯K8003的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度的主要有催化劑、乙烯的加入量、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率等各種因素的共同影響。在工藝及催化劑體系確定的條件下，通過調(diào)整三乙基鋁的加入量、乙烯的加入量、共聚單元?dú)錃獗┍?、反?yīng)器的產(chǎn)率比等相關(guān)措施提高了抗沖共聚產(chǎn)品K8003的懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度。

根據(jù)措施的實(shí)施，最終將產(chǎn)品的總乙烯含量控制在9.8%-10.2%、二反的H2/C2=控制在0.04～0.065、反應(yīng)產(chǎn)率比控制在19.8%～20.8%、三乙基鋁的加入量控制在5.4～6.0kg/h，保證了裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行，也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的優(yōu)等品性能。

[1]洪定一，《聚丙烯：原理、工藝與技術(shù)》，中國石化出版社，（第2版），2011-04-01.

[2]30萬噸/年聚丙烯二線裝置操作規(guī)程，榆能化，2013-8-16.

[3]內(nèi)羅·帕斯奎尼（Nello Pasquini）著胡友良等譯，聚丙烯手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，（第二版），2012-02-20.

[4]Dong Qi，Wang XIN，F(xiàn)u Z，Xu J，F(xiàn)an J。Polymer（2007）48-59.