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摘 要：通过国产催化剂BCE-L100在BP-Innovenes淤浆聚乙烯工艺技术上的应用，与装置现行使用的进口MT2110、MT4510催化剂从工艺生产条件、产品质量等方面进行了比较，证明了BCE-L100催化剂在BP-Innovenes淤浆聚乙烯工艺上应用的可行性。
关键词：BCE-L100催化剂；聚乙烯；Innovenes
BCE-L100 Catalyst in BP-Innovenes Technology Application
Abstract： There is a striking contrast between BCE-L100catalsyt and import MT2110/MT4510 catalyst in BP-Innovenes HDPE slurry technology application. Compared with products operating condition， products quality， to demonstrate the feasibility of BCE-L100 catalyst on the BP-Innovenes HDPE slurry technology applications.
Key words： BCE-L100 catalyst； Polyethylene； Innovenes；
一、前言
中沙（天津）石化高密度聚乙烯装置采用BP-InnoveneS 淤浆聚乙烯工艺技术进行高密度聚乙烯产品的生产，装置设计生产能力为30万吨/年。装置于2009年12月开工，可进行铬系、钛系两种催化剂的聚乙烯生产。装置目前主要以进口催化剂MT2110、MT4510进行双峰管材料PN049-030-122的生产。由于生产的聚合物中细粉较多、粒径分布宽、低聚物多，造成装置反应出料线及下游过滤器易堵塞，轴流泵功率增加过快，装置运行周期短。
为改善聚合物的粒径分布、降低聚合物中的细粉含量，同时降低聚合过程中低聚物的产生，在与北京化工研究院进行技术交流后，装置进行了BCE-L100催化剂的试用。考察了BCE-L100 催化剂的性能，并确认了其能够满足在 HDPE 装置齐格勒双峰产品牌号运行要求。
二、BCE-L100催化剂的工业化应用
BCE-L100催化剂在高密度聚乙烯装置的试用取得了圆满成功，目前已准备进入长周期的工业化应用阶段。下面介绍BCE-L100催化剂在高密度聚乙烯装置的应用情况，并与进口催化剂MT2110、MT4510进行对比。
1、试用过程
装置使用MT4510催化剂进行齐格勒双峰产品PN049-030-122的生产。在线更换反应催化剂，进行 MT4510至BCE-L100催化剂的在线切换，生产负荷不变，生产牌号仍为 PN049-030-122。本次国产催化剂共试用43小时，消耗BCE-L100催化剂46.16Kg，生产PN049-030-122产品1300吨。
2、BCE-L100 催化剂与 进口MT2110、MT4510催化剂关键工艺参数对比
3、BCE-L100 与 MT2110/MT4510 催化剂性能对比分析
1）催化剂的活性
由表1可知，BCE-L100催化剂活的性约为27700KgPE/ KgCAT，MT2110 催化剂活性约为16200KgPE/KgCAT，MT4510催化剂活性约为16460KgPE/KgCAT，BCE-L100 催化剂活性比MT2110、MT4510催化剂活性高约70%。
2）氢响应
由表1可知，高氢气乙烯比条件下BCE-L100催化剂的氢气响应能力较 MT2110略差，较MT4510略优。BCE-L100催化剂在低氢气乙烯比条件下氢响应能力较MT2110、MT4510催化剂差，因此，氢气乙烯浓度比需要保持较高浓度控制。尤其是第二反应器R3002的氢气加入量在使用 BCE-L100催化剂时用量达到进口催化剂的两倍。R3002 氢气流量计 FT30148 量程为0-300g/h，使用BCE-L100时流量已接近量程上限，调节余地小。
3）共聚单体竞聚率
由表1可知，BCE-L100催化剂的共聚性能与MT2110、MT4510基本相当，在相同的加入量下生产的粉料树脂密度均在0.950g/cm3。
4）粉料粒径分布对比
由表2可知，BCE-L100生产的粉料平均粒径要小于MT2110/MT4510 的粉料，在试用初期325目（45um）以上的细粉含量BCE-L100 较少，但试用后期比 MT2110/MT4510 的略高。
由上图可见，与MT4510 催化剂生产的 PN049-030-122 相比BCE-L100 催化剂生产的 PN049-030-122 牌号的粉料粒径分布更集中、更窄，聚合物粒子主要集中在 45-170 目（90μ m-355μ m 之间），约占聚合物总质量的87%，而MT4510 在这个区间内只占到62%。
5）粉料堆积的密度及形态对比
在进行BCE-L100催化剂的生产试用期间，装置高压闪蒸罐V4001排料正常，粉料堆积密度在0.450g/cm3，且在电镜下分析，比进口催化剂的粉料形态要好的多。粉料电镜照片如下：
由以上电镜照片可以清楚的看到，BCE-L100生产的双峰聚乙烯粉料比进口催化剂MT4510生产的粉料形态要规整的多，粒径分布更集中，细粉含量很少几乎为零。
6）产品质量对比
6.1 反应器R3001粉料的指数密度情况
由上图可以看出，通过调整反应器R3001的氢气浓度，控制粉料的指数在10-15合格范围内，但粉料的密度无法达到专利商给定的不低于0.970g/cm3 要求。经与北京化工研究院交流，反应器R3001的粉料密度低于0.970 g/cm3的原因可能有：1.BCE-L100催化剂活性高，在R3001中产生的大分子量聚合物对密度有降低的效果；2.反应器R3001的LSR进料中微量的己烯参与了反应导致粉料密度偏低，而进口催化剂活性低，微量己烯对密度无影响。 6.2 粉、粒料的熔融指数情况
由上图可见，使用BCE-L100催化剂生产双峰PN049-030- 122期间粒料指数合格，但偏合格下限附近，原因为BCE-L100催化剂在R3002中的氢调性不同导致的。
6.3 粉、粒料的密度情况
由上图可见，使用BCE-L100催化剂生产期间粉、粒料密度相差不大，可以控制在中心线上，与进口MT4510催化剂基本相当。
6.4 产品力学性能测试对比
从表3中可以看出，BCE-L100 催化剂生产的双峰PN049- 030-122 产品的简支梁冲击强度及热稳定性要好于进口催化剂MT2110、MT4510的产品，其他力学性能指标与MT2110、MT4510 的产品相当。
通常，我们总是希望材料的强度尽量的高，因而对密度和结晶度的控制要求就比较高。但是一味的增大分子量会使熔体粘度太大而影响产品的后期加工；一味提高结晶度，虽然突出了晶相对材料强度的贡献，但会削弱了无定型相的贡献，使综合性能失去均衡，降低产品的韧性。由上表可见，BCE-L100催化剂凭借其高活性制备了高强度、高韧性的树脂产品。
四、BCE-L100催化剂的性能特点
4.1 BCE-L100催化剂的活性明显高于进口催化剂MT2110、MT4510，在制备的聚合物产品的力学性能与进口催化剂相当的情况下，BCE-L100催化剂依靠其较高的时空收率，大大增强了产品的韧性。
4.2 BCE-L100催化剂制备的聚合物堆积密度高且较稳定，明显高于国外同类催化剂，有利于提高聚乙烯生产装置的负荷。
4.3 BCE-L100催化剂制备的聚合物粒径分布更集中，粒径小于1?m的细粉含量最少，几乎为零，有利于减少树脂的细粉含量。
4.4在相同共聚单体含量的聚合条件下BCE-L100催化剂更有利于乙烯己烯共聚，具有更好的己烯共聚能力。
五、结论
5.1 BCE-L100催化剂的活性比进口催化剂MT2110、MT4510高约70%，可降低装置产品三剂成本。单从活性方面考虑，预计降低成本50元/吨产品；
5.2 BCE-L100催化剂生产的树脂产品抗冲击强度和热稳定性测试指标明显高于进口催化剂MT2110、MT4510生产的产品，为装置开发高性能管材料打下较好基础；
5.3 进口催化剂与BCE-L100催化剂之间切换容易，切换过程中装置运行平稳。
参考文献
1.肖士镜，余赋生，烯烃配位聚合催化剂及聚烯烃.北京工业大学出版社2002.
2. 姜京.淤浆法高密度聚乙烯装置催化剂国产化.现代塑料加工应用，1999，，11（3）20-22
3. 殷敬华.莫志深，现代高分子物理学 2001.
作者简介
王少会（1983年6月），工艺管理工程师，主要从事高密度聚乙烯生产技术管理工作。
关键词：BCE-L100催化剂；聚乙烯；Innovenes
BCE-L100 Catalyst in BP-Innovenes Technology Application
Abstract： There is a striking contrast between BCE-L100catalsyt and import MT2110/MT4510 catalyst in BP-Innovenes HDPE slurry technology application. Compared with products operating condition， products quality， to demonstrate the feasibility of BCE-L100 catalyst on the BP-Innovenes HDPE slurry technology applications.
Key words： BCE-L100 catalyst； Polyethylene； Innovenes；
一、前言
中沙（天津）石化高密度聚乙烯装置采用BP-InnoveneS 淤浆聚乙烯工艺技术进行高密度聚乙烯产品的生产，装置设计生产能力为30万吨/年。装置于2009年12月开工，可进行铬系、钛系两种催化剂的聚乙烯生产。装置目前主要以进口催化剂MT2110、MT4510进行双峰管材料PN049-030-122的生产。由于生产的聚合物中细粉较多、粒径分布宽、低聚物多，造成装置反应出料线及下游过滤器易堵塞，轴流泵功率增加过快，装置运行周期短。
为改善聚合物的粒径分布、降低聚合物中的细粉含量，同时降低聚合过程中低聚物的产生，在与北京化工研究院进行技术交流后，装置进行了BCE-L100催化剂的试用。考察了BCE-L100 催化剂的性能，并确认了其能够满足在 HDPE 装置齐格勒双峰产品牌号运行要求。
二、BCE-L100催化剂的工业化应用
BCE-L100催化剂在高密度聚乙烯装置的试用取得了圆满成功，目前已准备进入长周期的工业化应用阶段。下面介绍BCE-L100催化剂在高密度聚乙烯装置的应用情况，并与进口催化剂MT2110、MT4510进行对比。
1、试用过程
装置使用MT4510催化剂进行齐格勒双峰产品PN049-030-122的生产。在线更换反应催化剂，进行 MT4510至BCE-L100催化剂的在线切换，生产负荷不变，生产牌号仍为 PN049-030-122。本次国产催化剂共试用43小时，消耗BCE-L100催化剂46.16Kg，生产PN049-030-122产品1300吨。
2、BCE-L100 催化剂与 进口MT2110、MT4510催化剂关键工艺参数对比
3、BCE-L100 与 MT2110/MT4510 催化剂性能对比分析
1）催化剂的活性
由表1可知，BCE-L100催化剂活的性约为27700KgPE/ KgCAT，MT2110 催化剂活性约为16200KgPE/KgCAT，MT4510催化剂活性约为16460KgPE/KgCAT，BCE-L100 催化剂活性比MT2110、MT4510催化剂活性高约70%。
2）氢响应
由表1可知，高氢气乙烯比条件下BCE-L100催化剂的氢气响应能力较 MT2110略差，较MT4510略优。BCE-L100催化剂在低氢气乙烯比条件下氢响应能力较MT2110、MT4510催化剂差，因此，氢气乙烯浓度比需要保持较高浓度控制。尤其是第二反应器R3002的氢气加入量在使用 BCE-L100催化剂时用量达到进口催化剂的两倍。R3002 氢气流量计 FT30148 量程为0-300g/h，使用BCE-L100时流量已接近量程上限，调节余地小。
3）共聚单体竞聚率
由表1可知，BCE-L100催化剂的共聚性能与MT2110、MT4510基本相当，在相同的加入量下生产的粉料树脂密度均在0.950g/cm3。
4）粉料粒径分布对比
由表2可知，BCE-L100生产的粉料平均粒径要小于MT2110/MT4510 的粉料，在试用初期325目（45um）以上的细粉含量BCE-L100 较少，但试用后期比 MT2110/MT4510 的略高。
由上图可见，与MT4510 催化剂生产的 PN049-030-122 相比BCE-L100 催化剂生产的 PN049-030-122 牌号的粉料粒径分布更集中、更窄，聚合物粒子主要集中在 45-170 目（90μ m-355μ m 之间），约占聚合物总质量的87%，而MT4510 在这个区间内只占到62%。
5）粉料堆积的密度及形态对比
在进行BCE-L100催化剂的生产试用期间，装置高压闪蒸罐V4001排料正常，粉料堆积密度在0.450g/cm3，且在电镜下分析，比进口催化剂的粉料形态要好的多。粉料电镜照片如下：
由以上电镜照片可以清楚的看到，BCE-L100生产的双峰聚乙烯粉料比进口催化剂MT4510生产的粉料形态要规整的多，粒径分布更集中，细粉含量很少几乎为零。
6）产品质量对比
6.1 反应器R3001粉料的指数密度情况
由上图可以看出，通过调整反应器R3001的氢气浓度，控制粉料的指数在10-15合格范围内，但粉料的密度无法达到专利商给定的不低于0.970g/cm3 要求。经与北京化工研究院交流，反应器R3001的粉料密度低于0.970 g/cm3的原因可能有：1.BCE-L100催化剂活性高，在R3001中产生的大分子量聚合物对密度有降低的效果；2.反应器R3001的LSR进料中微量的己烯参与了反应导致粉料密度偏低，而进口催化剂活性低，微量己烯对密度无影响。 6.2 粉、粒料的熔融指数情况
由上图可见，使用BCE-L100催化剂生产双峰PN049-030- 122期间粒料指数合格，但偏合格下限附近，原因为BCE-L100催化剂在R3002中的氢调性不同导致的。
6.3 粉、粒料的密度情况
由上图可见，使用BCE-L100催化剂生产期间粉、粒料密度相差不大，可以控制在中心线上，与进口MT4510催化剂基本相当。
6.4 产品力学性能测试对比
从表3中可以看出，BCE-L100 催化剂生产的双峰PN049- 030-122 产品的简支梁冲击强度及热稳定性要好于进口催化剂MT2110、MT4510的产品，其他力学性能指标与MT2110、MT4510 的产品相当。
通常，我们总是希望材料的强度尽量的高，因而对密度和结晶度的控制要求就比较高。但是一味的增大分子量会使熔体粘度太大而影响产品的后期加工；一味提高结晶度，虽然突出了晶相对材料强度的贡献，但会削弱了无定型相的贡献，使综合性能失去均衡，降低产品的韧性。由上表可见，BCE-L100催化剂凭借其高活性制备了高强度、高韧性的树脂产品。
四、BCE-L100催化剂的性能特点
4.1 BCE-L100催化剂的活性明显高于进口催化剂MT2110、MT4510，在制备的聚合物产品的力学性能与进口催化剂相当的情况下，BCE-L100催化剂依靠其较高的时空收率，大大增强了产品的韧性。
4.2 BCE-L100催化剂制备的聚合物堆积密度高且较稳定，明显高于国外同类催化剂，有利于提高聚乙烯生产装置的负荷。
4.3 BCE-L100催化剂制备的聚合物粒径分布更集中，粒径小于1?m的细粉含量最少，几乎为零，有利于减少树脂的细粉含量。
4.4在相同共聚单体含量的聚合条件下BCE-L100催化剂更有利于乙烯己烯共聚，具有更好的己烯共聚能力。
五、结论
5.1 BCE-L100催化剂的活性比进口催化剂MT2110、MT4510高约70%，可降低装置产品三剂成本。单从活性方面考虑，预计降低成本50元/吨产品；
5.2 BCE-L100催化剂生产的树脂产品抗冲击强度和热稳定性测试指标明显高于进口催化剂MT2110、MT4510生产的产品，为装置开发高性能管材料打下较好基础；
5.3 进口催化剂与BCE-L100催化剂之间切换容易，切换过程中装置运行平稳。
参考文献
1.肖士镜，余赋生，烯烃配位聚合催化剂及聚烯烃.北京工业大学出版社2002.
2. 姜京.淤浆法高密度聚乙烯装置催化剂国产化.现代塑料加工应用，1999，，11（3）20-22
3. 殷敬华.莫志深，现代高分子物理学 2001.
作者简介
王少会（1983年6月），工艺管理工程师，主要从事高密度聚乙烯生产技术管理工作。