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摘 要：液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合环管工艺在我国聚丙烯生产过程中占有重要地位，其具有较高的工艺转化率以及较大的生产能力等诸多优势特点；但是，当前我国大部分的环管装置在实际生产过程中都会有细粉现象的发生，这不仅对产品的质量造成了影响，同时，还阻碍了产品正常的生产。本文主要对有关工艺产生细粉的原因进行了一番分析与研究，并制定了一套改进对策。
关键词：环管工艺 聚丙烯 细粉 破碎
一、引言
在国产化Spheripol的液相本体法聚丙烯环管工艺实际生产时，由于使用的是我国自行生产的催化剂，以及伴随着生产强度的进一步提高，使得聚丙烯粉料颗粒粒径的分布出现了异常情况，造成细粉与超细粉的现象发生，致使聚合环管反应器与后续工艺流程中的粉末过滤系统出现了严重的堵塞。同时，由于颗粒粒径的分布出现了异常，因此，对脱气时丙烯回收率、抗氧化添加剂的混合效果以及聚丙烯颗粒的气送等都造成了一定的影响。此外，生产过程中所产生的细粉会随着洗涤水而释放出来，在对环境造成极大污染的同时，也对产品的单耗造成了影响。本文主要对产生细粉的具体原因进行一番分析与研究。
二、生产工艺
1.环管反应器
笔者从相关资料中了解到，液相本体法丙烯聚合过程中所使用的环管反应器通常会在相应的循环比条件下对管内部的物料进行整体混流操作。所以，通过预聚合这一环节进入到聚合环管反应器中的催化剂颗粒会在管内部相应的停留一段时间的分布，一般情况下，有三个因素会对聚丙烯颗粒粒径大小进行控制，具体是催化剂颗粒在管内部停留时间分布、催化剂的活性、催化剂的活性丧失的速度这三种因素，所以，这样一来就导致在全混流操作前提下的聚合反应在一定程度上会发生一个催化剂颗粒收率的差异现象，最终使得相应颗粒粒径分布的聚丙烯颗粒、细粉以及超细粉的形成，尤其当在反应器操作过程中控制的不够合理时，会导致诸多的催化剂不同程度出现短路现象，具有较短的停留时间，进而造成聚丙烯细粉与超细粉情况的发生。
2.聚合条件造成的影响
虽然聚合反应的操作条件不会对聚合物的粒径分布造成多大的危害，不过催化剂在配置与加料过程中的计量精准度及聚合物在反应器中停留时间的长短、反应器中所涵盖的浆液浓度等都会影响到聚合物粒径分布与细粉的含量。比如在环管反应器中，聚丙烯颗粒所使用的机械具有的强度和其自身的分子质量分布有着密切的关系，所以，应进一步优化聚合工艺的操作条件，以确保聚丙烯颗粒粒径在不断增大的同时提高其使用机械的强度，这样就能够有效的避免颗粒在受到高压与高流速、激烈的摩擦过程中而出现破损、磨损的现象。比如，福建炼油化工厂的聚丙烯粉料颗粒中，有部分细颗粒都有一个较为光滑圆整的球面侧面，所以，应将聚丙烯颗粒自身分子质量分布进行全面的调整，以提高所使用机械的强度，从而确保环管反应器与后续的脱气、干燥、气蒸过程中不会出现破损以及磨损的现象。
3.生产负荷
当前时期，随着聚丙烯方面的研究以及其性能的不断提高，它在市场中的需求量将会逐渐攀升，不过，由于全球的聚丙烯生產能力也在进一步的提高，所以诸多生产聚丙烯的企业都会以高负荷的生产方式为主，以此将产品的单耗降低，提高自身的核心竞争力。然而，由于具有较高的生产负荷，反应器的停留时间较短、大量的加入催化剂导致催化剂初步反应速度不断增高，最终使得催化剂颗粒内部的反应热无法及时的传递到颗粒的表面上，致使内部丙烯发生气化而造成聚丙烯颗粒出现破碎，进而出现了细粉末的现象。
三、具体的改进对策
1.催化剂的配制
聚丙烯在装置与配制催化剂过程中，采用的是20世纪80年代西方国家所提供的方法，这一方法具体操作流程是：首先将凡士林油与脂按照比例进行混合，然后，启动搅拌机，等到油和脂混合完成后，最后将催化剂放置配制容器中进行搅拌，待其冷却后即可。由于该方法具有较高的油脂黏度，会使得催化剂分散的不够均匀，而随着搅拌器的运行，使得催化剂颗粒间产生了摩擦，致使催化剂发生了破裂的现象，进一步减小了其的直径，反应过程中形成细粉。所以，应将传统的方法摒弃，使用新的方法，具体操作为：首先将油放置到配制容器中，启动搅拌机，然后动作缓慢的倒入催化剂，待搅拌均匀后将脂加入。采用这一方法进一步降低了油黏度，使得催化剂分散的极其均匀，有效的避免了由于在搅拌机作用下催化剂颗粒间摩擦而发生破裂现象的发生。可以说，采用该法配制催化剂，聚合物球状生产的十分完好，并且也不会产生出过多的细粉。
2.改进预聚操作
预聚在催化剂活化过程中是一项极其重要的工序，它对催化剂活性起到了决定性的作用。预聚过程中所产生的控制条件会直接的影响到催化剂的使用性能，尤其在加入一定量的烷基铝后，对催化剂进入反应器前的活化比例造成了直接的影响，在对聚丙烯的粒径分布造成影响的同时，对催化剂的回收率也造成了一定的影响。所以，预聚过程中，随着一定量的烷基铝加入对预活化的四氯化钛数量造成了影响，不过，并不是说预活化的数量要高，而是要保持适中。假如催化剂预活化具有较多的数量，那么，反应器就会发生强烈的聚合反应，难以对其温度进行有效的控制，这对于装置的平稳运行非常不利；如果预活化数量过低，那么，就会进一步降低了钛金属的利用率以及催化剂的回收率。所以，预聚控制铝/钛原子比6～8比较适合。对于类型不同的催化剂，尤其是催化剂钛含量变动较大时，烷基铝的加入量应进行适当的调整，以确保催化剂具有的活性能够充分的得到发挥。另外，预聚的温度也会直接的影响到催化剂的活性，随着预聚温度的不断提高，如果夹套冷却水温差变化较大时，那么，就表明小环管内部放热量也在不断的提高，当预聚温度上升至15度时，催化剂活性通常保持在26Kg/g，所以，应将预聚温度控制在15度左右，并且，这一温度不仅使得催化剂具有较好的活性，同时，还使得聚丙烯的粒径分布均匀，大大降低了细粉的含量。
四、结论
综上所述可知，环管工艺生产聚丙烯过程中造成细粉与超细粉现象发生的原因有很多，不过，催化剂在配制与反应过程中而导致破碎现象发生是其最重要的一个原因。本文论述的还不是很全面，以期同行们提出宝贵的意见或者建议。
参考文献
[1]李双彬;聚丙烯环管反应器的建模研究[D];浙江大学;2007年
[2]鲁列;聚丙烯反应器合金制备的工艺及催化剂研究[D];浙江大学;2010年
[3]高磊;含氟聚丙烯的微结构和性能的研究[D];华东理工大学;2011年
[4]吴建;微孔发泡聚丙烯材料的制备与性能研究[D];合肥工业大学;2011年
[5]桂华;;降低聚丙烯细粉含量的探讨[J];化学工程与装备;2008年05期
[6]张文;李峰;;PP装置产生细粉的原因及改善措施[J];合成树脂及塑料;2008年03期
关键词：环管工艺 聚丙烯 细粉 破碎
一、引言
在国产化Spheripol的液相本体法聚丙烯环管工艺实际生产时，由于使用的是我国自行生产的催化剂，以及伴随着生产强度的进一步提高，使得聚丙烯粉料颗粒粒径的分布出现了异常情况，造成细粉与超细粉的现象发生，致使聚合环管反应器与后续工艺流程中的粉末过滤系统出现了严重的堵塞。同时，由于颗粒粒径的分布出现了异常，因此，对脱气时丙烯回收率、抗氧化添加剂的混合效果以及聚丙烯颗粒的气送等都造成了一定的影响。此外，生产过程中所产生的细粉会随着洗涤水而释放出来，在对环境造成极大污染的同时，也对产品的单耗造成了影响。本文主要对产生细粉的具体原因进行一番分析与研究。
二、生产工艺
1.环管反应器
笔者从相关资料中了解到，液相本体法丙烯聚合过程中所使用的环管反应器通常会在相应的循环比条件下对管内部的物料进行整体混流操作。所以，通过预聚合这一环节进入到聚合环管反应器中的催化剂颗粒会在管内部相应的停留一段时间的分布，一般情况下，有三个因素会对聚丙烯颗粒粒径大小进行控制，具体是催化剂颗粒在管内部停留时间分布、催化剂的活性、催化剂的活性丧失的速度这三种因素，所以，这样一来就导致在全混流操作前提下的聚合反应在一定程度上会发生一个催化剂颗粒收率的差异现象，最终使得相应颗粒粒径分布的聚丙烯颗粒、细粉以及超细粉的形成，尤其当在反应器操作过程中控制的不够合理时，会导致诸多的催化剂不同程度出现短路现象，具有较短的停留时间，进而造成聚丙烯细粉与超细粉情况的发生。
2.聚合条件造成的影响
虽然聚合反应的操作条件不会对聚合物的粒径分布造成多大的危害，不过催化剂在配置与加料过程中的计量精准度及聚合物在反应器中停留时间的长短、反应器中所涵盖的浆液浓度等都会影响到聚合物粒径分布与细粉的含量。比如在环管反应器中，聚丙烯颗粒所使用的机械具有的强度和其自身的分子质量分布有着密切的关系，所以，应进一步优化聚合工艺的操作条件，以确保聚丙烯颗粒粒径在不断增大的同时提高其使用机械的强度，这样就能够有效的避免颗粒在受到高压与高流速、激烈的摩擦过程中而出现破损、磨损的现象。比如，福建炼油化工厂的聚丙烯粉料颗粒中，有部分细颗粒都有一个较为光滑圆整的球面侧面，所以，应将聚丙烯颗粒自身分子质量分布进行全面的调整，以提高所使用机械的强度，从而确保环管反应器与后续的脱气、干燥、气蒸过程中不会出现破损以及磨损的现象。
3.生产负荷
当前时期，随着聚丙烯方面的研究以及其性能的不断提高，它在市场中的需求量将会逐渐攀升，不过，由于全球的聚丙烯生產能力也在进一步的提高，所以诸多生产聚丙烯的企业都会以高负荷的生产方式为主，以此将产品的单耗降低，提高自身的核心竞争力。然而，由于具有较高的生产负荷，反应器的停留时间较短、大量的加入催化剂导致催化剂初步反应速度不断增高，最终使得催化剂颗粒内部的反应热无法及时的传递到颗粒的表面上，致使内部丙烯发生气化而造成聚丙烯颗粒出现破碎，进而出现了细粉末的现象。
三、具体的改进对策
1.催化剂的配制
聚丙烯在装置与配制催化剂过程中，采用的是20世纪80年代西方国家所提供的方法，这一方法具体操作流程是：首先将凡士林油与脂按照比例进行混合，然后，启动搅拌机，等到油和脂混合完成后，最后将催化剂放置配制容器中进行搅拌，待其冷却后即可。由于该方法具有较高的油脂黏度，会使得催化剂分散的不够均匀，而随着搅拌器的运行，使得催化剂颗粒间产生了摩擦，致使催化剂发生了破裂的现象，进一步减小了其的直径，反应过程中形成细粉。所以，应将传统的方法摒弃，使用新的方法，具体操作为：首先将油放置到配制容器中，启动搅拌机，然后动作缓慢的倒入催化剂，待搅拌均匀后将脂加入。采用这一方法进一步降低了油黏度，使得催化剂分散的极其均匀，有效的避免了由于在搅拌机作用下催化剂颗粒间摩擦而发生破裂现象的发生。可以说，采用该法配制催化剂，聚合物球状生产的十分完好，并且也不会产生出过多的细粉。
2.改进预聚操作
预聚在催化剂活化过程中是一项极其重要的工序，它对催化剂活性起到了决定性的作用。预聚过程中所产生的控制条件会直接的影响到催化剂的使用性能，尤其在加入一定量的烷基铝后，对催化剂进入反应器前的活化比例造成了直接的影响，在对聚丙烯的粒径分布造成影响的同时，对催化剂的回收率也造成了一定的影响。所以，预聚过程中，随着一定量的烷基铝加入对预活化的四氯化钛数量造成了影响，不过，并不是说预活化的数量要高，而是要保持适中。假如催化剂预活化具有较多的数量，那么，反应器就会发生强烈的聚合反应，难以对其温度进行有效的控制，这对于装置的平稳运行非常不利；如果预活化数量过低，那么，就会进一步降低了钛金属的利用率以及催化剂的回收率。所以，预聚控制铝/钛原子比6～8比较适合。对于类型不同的催化剂，尤其是催化剂钛含量变动较大时，烷基铝的加入量应进行适当的调整，以确保催化剂具有的活性能够充分的得到发挥。另外，预聚的温度也会直接的影响到催化剂的活性，随着预聚温度的不断提高，如果夹套冷却水温差变化较大时，那么，就表明小环管内部放热量也在不断的提高，当预聚温度上升至15度时，催化剂活性通常保持在26Kg/g，所以，应将预聚温度控制在15度左右，并且，这一温度不仅使得催化剂具有较好的活性，同时，还使得聚丙烯的粒径分布均匀，大大降低了细粉的含量。
四、结论
综上所述可知，环管工艺生产聚丙烯过程中造成细粉与超细粉现象发生的原因有很多，不过，催化剂在配制与反应过程中而导致破碎现象发生是其最重要的一个原因。本文论述的还不是很全面，以期同行们提出宝贵的意见或者建议。
参考文献
[1]李双彬;聚丙烯环管反应器的建模研究[D];浙江大学;2007年
[2]鲁列;聚丙烯反应器合金制备的工艺及催化剂研究[D];浙江大学;2010年
[3]高磊;含氟聚丙烯的微结构和性能的研究[D];华东理工大学;2011年
[4]吴建;微孔发泡聚丙烯材料的制备与性能研究[D];合肥工业大学;2011年
[5]桂华;;降低聚丙烯细粉含量的探讨[J];化学工程与装备;2008年05期
[6]张文;李峰;;PP装置产生细粉的原因及改善措施[J];合成树脂及塑料;2008年03期