降低聚丙烯装置催化剂消耗对策

降低聚丙烯装置催化剂消耗对策

叶可

中石化湖南石油化工有限公司 湖南 岳阳 414012

摘要：本文通过对聚丙烯生产过程中的物耗量分析，通过优化调整，保证聚丙烯产品质量稳定的同时，尽可能减少物耗，达到节约成本，增效创优。

关键字：聚丙烯 物耗 质量

湖南石化聚丙烯装置采用国产化第一代环管法聚丙烯工艺技术，以丙烯、氢气、丁烯为主要原料，用DQ-3、CS-1、HR为主催化剂，三乙基铝（TEAL）、给电子体（DONOR）为助催化剂，生产聚丙烯均聚物、丙丁共聚物本色颗粒。聚丙烯装置催化剂单耗的升高，不仅影响聚丙烯的生产成本，而且导致灰分等指标过高影响产品质量。

1聚丙烯装置物耗组成

目前，国内环管法聚丙烯装置普遍使用的是第四代Ziegler-Natta催化剂。该系列催化剂以球形MgCl2作载体负载TiCl4，配以TEAL为活化剂，硅氧烷为外给电子体。催化剂使用含量高使得催化剂单耗上升，影响聚丙烯的生产成本，而且由于灰分过高影响产品质量。针对这一问题，通过生产情况有针对性地采取相应对策加以改进，取得较好的效果。

2降低装置催化剂消耗量措施

2.1减少催化剂的耗量

2.1.1精细化管理，提高催化剂的收率

1）对丙烯原料中的杂质进行处理

加强原料丙烯化验分析。当AC13丙烯水含量超过1ppm、或者甲醇超过2ppm时，加大分析频次，确认分析结果无异常时则切换丙烯精制系统流程，及时再生分子筛吸附塔、脱醇塔，更换已饱和失效的脱硫剂和脱砷剂。

2）改进和完善催化剂配制程序，确保催化剂活性正常。

3）优化聚合条件：

a)适当提高R201密度，增加催化剂在R201中的停留时间，提高催化剂收率；

b)适当提高R201反应温度，有效的提高反应活性。

4）加强内操人员操作培训，组织专项劳动竞赛，提高控制意识。

2.1.2使用更高效的催化剂

HR催化剂活性约是DQ催化剂的2倍。在操作中根据实际情况适当调节催化剂的加入量，当原料质量较好时，加入适当的催化剂；但是当原料杂质超标，就要适时提高催化剂的加入量以保证反应的平稳进行。由于HR催化剂的活性较高，所以注定催化剂的加入量不能大幅调整，否则对环管反应造成很大波动。在配置HR催化剂时，将催化剂浓度降低，可以在生产中明显降低因催化剂注入量改变而造成的反应的波动。

表1聚丙烯装置使用的三种催化剂配置浓度及活性对比

从表1统计数据可得出，使用HR高效催化剂生产时，可明显降低催化剂消耗量。

2.1.3降低给电子体加入，提高催化剂活性

由于Donor 直接对催化剂的活性中心起作用，所以Donor用量和类型对催化剂活性产生影响。

随着DONOR用量增加，会抑制催化剂活性中心的形成，使用催化剂耗量增加。HR催化剂加入二醚作为内给电子体，其定向能力高，产品等规度可达96%~99%。HR催化剂在实际生产生产高融指期间，在保证等规度合格的前提下，适当降低DONOR的加入量，可明显提高催化剂活性，减少催化剂耗量。

2.2减少给电子体耗量

给电子体学名为：环己基甲基二甲氧基硅烷。在聚丙烯生产中的作用为：作为立构规整作用剂，阻止助催化剂对内给电子体的萃出，选择性毒化无规活性中心，无规活性中心转变为等规活性中心，从而提高产品等规度。

2.2.1加强原料丙烯的精制

当原料杂质超标，就要适时提高催化剂、给电子体的加入量以保证反应的平稳进行。定期再生T002A/B，T703A/B，保证丙烯质量满足聚合要求。

针对原料丙烯中甲醇含量偏高，将T703B改为脱醇塔，有效的消除或降低了丙烯中所带醇类杂质，不仅降低了催化剂单耗。保证等规度合格的情况下，也降低了给电子体的耗量。

2.2.2调整D110内给电子的贮存条件，防止给电子体变质

针对D110给电子体变质变黑，影响产品等规度，增加给电子耗量，对D110A/B的氮封由3Nm3/h增加到12Nm3/h有利于保持罐正压状态，防止杂质进入，杜绝给电子体变质事故。减少给电子体的非正常损耗。

2.2.3使用高效催化剂

不同催化剂中内给电子体不同，催化剂中的内给电子体不足以使PP具有足够高等规指数，聚合时通常还加入外给电子体。

由于HR催化剂加入二醚作为内给电子体，其定向能力高，产品等规度可达96%-99%，所以在实际生产中可不添加或少添加外给电子体，可大幅降低给电子体的耗量。

表2不同催化剂的给电子体单耗对比

2.3减少三乙基铝的耗量

三乙基铝在聚合中的作用：三乙基铝作为多活性中心TiCl4/MgCl2催化剂体系的一种催化剂活化剂，与络合盐组成的Ti-催化剂作用，将TiCl4/MgCl2中的TiCl

4还原成具有一种多活性中心的TiCl3催化剂络合物。同时可以除去合成聚丙烯工业生产装置体系中影响催化剂活性的杂质，如CO2、H2O、O2、H2S等。烷基铝也是增长聚合链的链转移剂。

2.3.1严格控制丙烯质量

定时、定点采样分析AC1、AC13、AC14原料丙烯，根据分析结果优化丙烯精制系统，确保丙烯中CO2、H2O、O2、H2S等指标的正常，减少杂质消耗三乙基铝而影响聚合反应。

2.3.2降低三乙基铝加入量

助催化剂三乙基铝增加，使主催化剂活化更充分，活性中心数目就更多，环管反应越强。但当助催化剂过多时，三乙基铝会继续与活性中心反应，生成低活性的二价钛，而使催化剂有效活性数目减少。

保证R201反应正常的前提下，适当调整三乙基铝/丙烯比值FX111，由0.14kg/t调整至0.132kg/t。不仅可减少三乙基铝消耗量，更能降低聚丙烯产品灰分。

3效果评价

自2020年聚丙烯装置优化生产过程，实施节能增效措施，还是取得了很好成效，催化剂单耗显著降低，从表3所列部分物料可看出，主催化剂和DONOR消耗明显降低。各种物料耗量的降低，不仅可降低聚丙烯的生产成本，还可降低产品的灰分及杂质含量，提高了聚丙烯产品质量。不仅可提升了聚丙烯装置的市场口碑，也提高了聚丙烯装置在行业的竞争力，实现了质量与口碑的双丰收。

表3部分物料年消耗量

参考文献

[1]洪定一主编.《聚丙烯——原理，工艺与技术》[M].中国石化出版社.2007

[2]《聚丙烯装置生产技术年报》，2019-2023；