我國聚丙烯催化劑技術(shù)進(jìn)展分析 目前氣相法是聚丙烯生產(chǎn)加工中最為先進(jìn)的技術(shù)

• 侯賀 2023年9月26日 來源：中研網(wǎng) 261 9
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目前我國的聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中，常用的聚丙烯催化劑為Ziegler-Natta催化劑，這種催化劑是由三乙基鋁與四氯化鈦組成的一種具有良好定向聚合作用的催化劑，Ziegler-Natta催化劑分為主催化劑、助催化劑和給電子體三個部分，在新型催化劑技術(shù)的研發(fā)上，主要從給電子體技術(shù)上進(jìn)

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目前，有45%的聚乙烯生產(chǎn)過程使用齊格勒-納塔催化劑，而在聚丙烯的生產(chǎn)中，使用了齊格勒-納塔催化劑的應(yīng)用則達(dá)到了95%。目前，我國工業(yè)用催化劑主要為齊格勒-納塔催化劑,茂金屬催化劑是重要的補(bǔ)充,非茂單活性中心催化劑目前占比較小。

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目前我國的聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中，常用的聚丙烯催化劑為Ziegler-Natta催化劑，這種催化劑是由三乙基鋁與四氯化鈦組成的一種具有良好定向聚合作用的催化劑，Ziegler-Natta催化劑分為主催化劑、助催化劑和給電子體三個部分，在新型催化劑技術(shù)的研發(fā)上，主要從給電子體技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。

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1、內(nèi)給電子技術(shù)

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內(nèi)給電子技術(shù)是聚丙烯催化劑新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的重點研究方向，內(nèi)給電子技術(shù)的程序是在制作和準(zhǔn)備應(yīng)用固體催化劑時，在催化劑內(nèi)加入內(nèi)給電子體，通過內(nèi)給電子體的加入激發(fā)催化劑的性能，通過這樣的方式提升催化劑的聚合作用，這是內(nèi)給電子技術(shù)最重要的應(yīng)用；在內(nèi)給電子技術(shù)的應(yīng)用過程中，還需要對內(nèi)給電子體的電子效應(yīng)和空間位阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高催化劑的活性，從而達(dá)到在最大范圍內(nèi)提高催化劑性能，加強(qiáng)聚合效果的目的。

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目前常用的內(nèi)給電子體以鄰苯二甲酸酯為原料，其在Ziegler-Natta 催化劑中的應(yīng)用，可以有效提升聚丙烯催化劑的活性，優(yōu)化了傳統(tǒng)催化劑技術(shù)的弊端。但由于這種物質(zhì)具有一定的毒性，因此對該物質(zhì)替代材料的研發(fā)是目前內(nèi)給電子技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的核心問題，目前已經(jīng)有一些公司研發(fā)出了非鄰苯二甲酸酯類的新型內(nèi)給電子體，可以利用新材料和新催化技術(shù)對內(nèi)給電子技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而生產(chǎn)出環(huán)保、無毒無味、體積小、重量輕的新型內(nèi)給電子體。

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2、外給電子技術(shù)

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外給電子技術(shù)也是聚丙烯催化中的重要技術(shù)手段，該技術(shù)是在制作聚丙烯的過程中，將外給電子體與主催化劑、助催化劑一同加入，外給電子技術(shù)在Ziegler-Natta催化劑中的主要作用就是可以提高聚丙烯的等規(guī)度，從而達(dá)到在共同反應(yīng)中提高聚丙烯催化劑的催化作用的目的。外給電子技術(shù)在Ziegler-Natta催化劑中的應(yīng)用可以影響催化系統(tǒng)的聚合能力，還可以干擾催化劑的氫調(diào)敏感性，通過刺激催化劑聚合能力的提升使得聚丙烯的等規(guī)度不斷提高，增加聚丙烯材料的力學(xué)性能，獲得性狀更為穩(wěn)定、更加結(jié)實耐用的聚丙烯材料。

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Ziegler-Natta催化劑主要是由IV~VIII族元素（如Ti、Co、Ni）的鹵化物與I~III族金屬（如Al、Be、Li）的烷基化合物或烷基鹵代物組成的。目前得到公認(rèn)的聚合機(jī)理為（以乙烯聚合為例）：四氯化鈦與有機(jī)鋁首先作用，被還原至三氯化鈦，然后被烷基化而得氯化烷基鈦，烯烴首先在鈦原子的空位上配位，生成 -絡(luò)合物。再經(jīng)過移位和插入，留下的空位又可以給第二分子烯烴配位，如此重復(fù)進(jìn)行鏈的增長過程。

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20世紀(jì)80年代中期，出現(xiàn)了第四代Z-N催化劑-球型載體催化劑。此類催化劑是由Himont公司發(fā)展起來的。其特點是能夠控制載體本身的物理化學(xué)性能，并能控制活性中心在載體上的分布，具有顆粒反應(yīng)器性能。催化效率大大提高，高達(dá)數(shù)十萬至數(shù)百萬克聚乙烯。能生成不同分子質(zhì)量和質(zhì)量分布的聚烯烴，可以獲得不同相對密度的聚烯烴樹脂。產(chǎn)品具有球形或類球形的顆粒形態(tài)，可以制備形態(tài)好，堆密度高的聚烯烴產(chǎn)品，這使得人們盼望已久的無造粒工藝成為可能。第四代Z-N催化劑的出現(xiàn)，標(biāo)志著聚烯烴聚合催化技術(shù)的研究和生產(chǎn)趨于成熟。當(dāng)今世界上絕大多數(shù)低壓聚烯烴生產(chǎn)裝置，使用的都是第三代和第四代Z-N催化劑。

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聚丙烯的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了溶劑法、溶液法、液相本體法和氣相法幾個階段。目前氣相法是聚丙烯生產(chǎn)加工中最為先進(jìn)的技術(shù)，相比于其他生產(chǎn)工藝，氣相法的應(yīng)用。極大提高了聚丙烯生產(chǎn)加工的規(guī)劃，其流程簡單，設(shè)備使用較少，生產(chǎn)加工過程安全無毒，成本低廉，給聚丙烯生產(chǎn)加工企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

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1、Spherizone工藝技術(shù)

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Spherizone工藝技術(shù)所采用的主反應(yīng)器是單一區(qū)循環(huán)反應(yīng)器，其與氣相共聚反應(yīng)器相配合，使得聚丙烯在反應(yīng)中實現(xiàn)相互連接的效果，提升聚丙烯生產(chǎn)加工的聚合反應(yīng)；而多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器又可以分為上升段和下降段兩部分的反應(yīng)區(qū)，聚丙烯粒子在上下兩個反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行不斷的循環(huán)，上升段反應(yīng)區(qū)中的聚丙烯粒子通過不斷循環(huán)的體系進(jìn)行快速流動，直接進(jìn)入下降段反應(yīng)區(qū)頂端位置的旋風(fēng)分離器，通過旋風(fēng)分離器的作用將反應(yīng)中的氣體和固體分離，同時下降段反應(yīng)區(qū)內(nèi)在設(shè)計了阻隔區(qū)域，通過阻隔區(qū)完成了上升段和下降段反應(yīng)區(qū)不同的反應(yīng)，阻隔區(qū)將氣體和聚合粒子進(jìn)行分離后，聚合粒子不斷向下運動，直至下沉段最底部后再進(jìn)行上升，從而實現(xiàn)循環(huán)。

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2、Unipol工藝技術(shù)

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Unipol工藝技術(shù)是聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展歷程中的重要里程碑，它的出現(xiàn)代表聚丙烯生產(chǎn)加工工藝的重大突破，具有十分重要的研究和利用價值。Unipol工藝技術(shù)較以往的聚丙烯生產(chǎn)工藝具有很大的優(yōu)勢，其操作流程簡單、使用方法較為靈活、成本較低、生產(chǎn)過程安全無毒且效果良好，只需要使用很少的設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)聚丙烯中聚合物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物等產(chǎn)品的生產(chǎn)，涵蓋產(chǎn)品范圍較廣，極大提高了聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)加工的效率和規(guī)模，減少了成本的投入，實現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升；加之該工藝在生產(chǎn)過程中的操作壓力較低，無需儲備大量物料，操作安全，降低了聚丙烯生產(chǎn)加工中的設(shè)備超壓安全隱患；另外，該工藝在聚丙烯的生產(chǎn)過程中，不會產(chǎn)生大量的液體和氣體廢料，因此生產(chǎn)過程較為環(huán)保，減少了對環(huán)境的污染，實現(xiàn)了綠色、環(huán)保、安全和健康生產(chǎn)的要求。

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