郭晓琦

摘要：Spherizone聚丙烯工艺是在Spheripol工艺的基础上开发的新型工艺技术。该工艺可以生产多种聚丙烯产品，能够实现一个反应内生产双峰产品的特点。本文介绍该工艺的催化剂使用种类。主要介绍了如何降低该工艺的催化剂使用成本。

关键词：Spherizone聚丙烯工艺;催化剂;成本

前言：

装置采用Lyondellbasell公司最新开发的Spherizone聚丙烯工艺技术，具有生产规模大型化和成本低、质量好的特点。装置于2010年1月6日正式开车以来，各项参数指标趋于平稳、设备运行稳定。装置一直致力于降低各项生产成本，为提高装置产品的市场竞争力。

1 Spherizone工艺使用的催化剂类型

本工艺使用第四代和第五代高效载体催化剂以及先进的添加剂体系（主要是MC系列Z-N催化剂），能有效控制聚丙烯颗粒的形态的尺寸、等规度和分子量分布，可以生产均聚物、无规共聚物、三元共聚物、非均相抗冲共聚物以及特殊抗冲共聚物。如ZN-11X和ZN-12X催化剂可以生产纤维级的产品和注塑产品。ZN-16X为琥酸脂类催化剂，主要用于生产高刚性和高透明性的聚丙烯产品[1]。

中国是世界上最大的聚丙烯消费国，但是近年国内煤制烯烃行业的长足发展，聚丙烯装置开车较多，造成了国内聚丙烯装置产品供应量较大。各装置都在采取一些降低装置运行成本的办法。本装置力求降低一部分催化剂成本来提升市场竞争力，创造更大的经济效益。

2 影响催化剂成本的主要原因

2.1 催化剂的非正常消耗

催化剂为桶装、咖啡色粉末。需在惰性气体保护下存放于干燥凉爽环境中。它对空气、水、乙醇非常敏感，易于与其反应。催化剂粉末与潮湿空气接触时，粉末可能发生钛组份水解，同时产生有毒的盐酸烟雾。装置使用的催化剂是按照浓度要求均匀分散在油脂之中，保存在D140A/B储罐内，该储罐配有低速搅拌器A140。可以保证该催化剂的浓度均匀，同时可以防止催化剂降解。使用时，由D140在氮气加压状态下加到催化剂注入罐D150A/B中进行使用。在加注的过程中会出现滤网堵塞的情况，需要对滤网进行拆清才能保证催化剂的正常加入。

拆清滤网时，需消耗催化剂淤浆4kg。每次配置好的催化剂在使用过程中需要拆清6-7次。因此该方面消耗的催化剂较多，造成很大程度的催化剂浪费。

在分析了堵塞的物质，从催化剂的配置到加注过程整个方面进行全面细致的研讨。其中堵塞的主要物质为催化剂固化粉末和未完全融化的脂。加注时间较快造成催化剂通过滤网时流动速度快，使催化剂淤浆中的油脂在通过滤网时产生了一定的分离，在加注时脂留在滤网内，造成了滤网的堵塞。重新制定工艺操作规程，要求催化剂的加注过程中严格控制加注时间在50-60分钟/罐。

在与催化剂供应商交流的过程中提出了该催化剂内的固化粉末的问题，催化剂供应商分析主要为催化剂粉末制备过程中产生的粉末，会在后期供应时进行严格的控制来减少固化粉末。

同时，装置对滤网的形式进行了改进，在保证滤网过滤效果的前提下适当加大滤网的尺寸。统计催化剂的加注时滤网堵塞频率明显减少，由6-7次/罐降低至2-3次/罐。而且堵塞情况也有好转。

2.2 催化剂活性提高

丙烯中的含有多种对催化剂活性有影响的杂质，如CO、COS、H2S、C2H2、H2O、O2、CO2、CH3OCH3、CH3OH等。

装置在设计初期要求丙烯中的甲醇含量低于5PPM，以减少该杂质对催化剂活性的影响，但是在实际生产中界区丙烯经常有含量较高的情况，最多时界区丙烯中甲醇含量达到20PPM。对照上述表格发现甲醇含量升高到20PPM后催化剂的活性会降低20%左右。针对上述问题装置与上游丙烯供应方积极沟通，通过丙烯静置，提高回炼等发法来降低丙烯中甲醇含量。装置也对丙烯精制塔T722A/B提高再生周期，保证丙烯精制塔的使用效果。从而降低界区丙烯中甲醇含量过高对催化剂活性产生的影响。

2.3 预聚合温度对催化剂活性的影响

预聚合温度较低的情况下催化剂活性无法被完全激活，当該预聚合温度提高后，催化剂粒型变规整，细粉含量降低。系统中的聚合物颗粒流动性大幅提高。而且催化剂活性能够完全被激活，对于提高整体的催化剂活性帮助很大，但是目前装置由于预聚合压力限制，当提高温度后会直接导致预聚合出料线堵塞。在与同类装置交流过程中发现，预聚合压力较高的原因为出料管线使用的材质内壁光洁度无法达到要求。当预聚合温度提高后，预聚合内反应加剧，出料线光洁度较低造成出料线挂料，导致预聚合压力的升高。对使用高光洁度出料线的装置进行调研，决定利用停车机会改造该出料线。改造后再次开车预聚合温度由24℃提高至27℃。

2.4 提高国产催化剂比例

装置目前使用进口和国产两种类型混配催化剂。其中进口催化剂价格为国产催化剂的1.6倍。装置过去两年国产催化剂的使用比例基本维持在25%左右。提高国产催化剂的使用比例对降低催化剂成本帮助很大。

目前提高国产催化剂使用比例最大的限制在于反应器内循环控制，会出现反应器循环波动、共聚反应活性下降，产品细粉量较多。通过调整反应器内控制参数，跟国产催化剂供应商积极沟通调整国产催化剂的性能来满足装置生产需求。

解决了使用高比例国产催化剂后主反应器循环波动较大，下游料位波动明显的情况。为装置提高国产催化剂使用比例找到了很好的突破口，2019年度国产催化剂使用比例大幅提升，由2018年的25%左右提高至30%。

3 结论

装置经过一年的技术攻关，通过减少催化剂的非正常消耗;减少界区丙烯中影响催化剂活性的杂质;提高预聚合温度来保证聚合粉料的粒型，从而使催化剂在反应器中的活性明显提高;

同时国产催化剂的使用比例也明显提高，为装置催化剂的国产化使用开辟新的工作方向。全面提升了国产催化剂在Spherizone工艺中的应用进展，为公司创造了巨大的经济效益。

参考文献：

[1] 洪定一 主编.聚丙烯——原理、工艺与技术：中国石化出版社，2005.6