高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發(fā)生產(chǎn)

齊越飛，劉淑娟，史賓菊，鞠萬慶

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113004）

高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發(fā)生產(chǎn)

齊越飛，劉淑娟，史賓菊，鞠萬慶

（中國石油撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113004）

利用中國石油石化院自主研發(fā)的 PSP-01 聚丙烯催化劑在撫順石化公司乙烯化工廠 90 kt/a 聚丙烯裝置上進行高剛薄壁注塑料 HPP1850 的開發(fā)生產(chǎn)，共計生產(chǎn)合格產(chǎn)品約 650 t，本文對生產(chǎn)過程進行了全面系統(tǒng)的總結(jié)，用以指導(dǎo)今后的生產(chǎn)。

PSP-01 催化劑；高剛薄壁注塑料；聚丙烯

撫順石化公司乙烯化工廠聚丙烯裝置采用Basell公司 Spheripol-1 工藝技術(shù)。聚合反應(yīng)系統(tǒng)采用的是二環(huán)一氣，即反應(yīng)系統(tǒng)由二臺串聯(lián)的環(huán)管反應(yīng)器和一臺氣相流化床反應(yīng)器組成。原設(shè)計生產(chǎn)能力為 60 kt/a，1992 年正式投料開車。產(chǎn)品為均聚物、無規(guī)共聚物 [乙烯含量為 3%～5%] 和抗沖共聚物[乙烯含量為 6%～12%] 三大類共 51 個牌號（均聚物 29 種、無規(guī)共聚物 6 種和抗沖共聚物 16 種）。2001年進行擴能改造，生產(chǎn)能力提高至 90 kt/a【1,2】。

中國石油石化院研發(fā)的 PSP-01 球型聚丙烯催化劑，與裝置使用的聚合催化劑為同一類型催化劑體系【3】。通過對 PSP-01 催化劑的三次工業(yè)化應(yīng)用，對 PSP-01 催化劑有了一定的了解，同時也積累了豐富的操作經(jīng)驗。

高剛薄壁注塑料主要應(yīng)用于 DVD 包裝盒、快餐飯盒等，目前國內(nèi)的市場容量約 40 萬 t/a，主要國產(chǎn)牌號為 H9018(蘭港石化)、K1840/K1860(燕山石化)、1450T(臺塑寧波)，大量產(chǎn)品主要依賴進口。這些產(chǎn)品的熔體流動速率為 45～60 g/10min，彎曲模量大于 1 600 MPa，生產(chǎn)控制主要采取氫調(diào)法加增剛成核劑實現(xiàn)，操作難度增加，同時由于使用成核劑使得產(chǎn)品的成本略有上升，但是產(chǎn)品的市場售價高于普通產(chǎn)品，兩項相抵后薄壁注塑專用料每噸可增加效益 200 元左右。鑒于這種情況，乙烯廠聚丙烯車間與中國石油石化院及撫順公司研究院進行合作，通過技術(shù)攻關(guān)，完成了高剛薄壁注塑專用料HPP1850 的生產(chǎn)。

1 HPP1850 產(chǎn)品指標的確定

表 1 HPP1850 產(chǎn)品指標Table 1 Specification of grade HPP1850

根據(jù)中國石油石化院對高剛薄壁注塑產(chǎn)品的研究成果，結(jié)合市場調(diào)研中產(chǎn)品使用用戶的意見和建議，以蘭港石化的 H9018 為對標產(chǎn)品，制定了此次生產(chǎn)的具體指標，其中熔體流動速率和彎曲模量作為關(guān)鍵指標進行控制，熔體流動速率指標控制在40～55 g/10 min，彎曲模量要求大于 1 800 MPa。具體指標如表1。

2 生產(chǎn)用原料及三劑

聚合級丙烯及氫氣：烯烴廠乙烯裝置

主催化劑：PSP-01 中國石油石化研究院

三乙基鋁：營口向陽公司

給電子體：天津京凱化工公司

擠壓造粒添加劑配方如表2。

表 2 添加劑配方Table 2 The additive formula

表 3 生產(chǎn)運行參數(shù)Table 3 Operation parameters

3 生產(chǎn)操作及產(chǎn)品成本情況

從 4 月 25 日到 4 月 28 日共計生產(chǎn) 3 d，根據(jù)界區(qū)原料丙烯罐存情況，生產(chǎn)負荷控制在 8～10 t/h 之間。4 月 23 日配制 PSP-01 催化劑，4 月 24 日投用PSP-01 催化劑清洗系統(tǒng)，同時轉(zhuǎn)產(chǎn) Z30S-3 產(chǎn)品，4月 25 日 10：00 造粒產(chǎn)品熔體流動速率達到 40 g/10min 以上，開始投用 HPP1850 添加劑清洗系統(tǒng)，10：30 切至合格料倉，開始生產(chǎn) HPP1850 產(chǎn)品，4月 28 日 9：00 開始轉(zhuǎn)產(chǎn) Z30S 產(chǎn)品，擠壓造粒單元生產(chǎn) HPP1850 產(chǎn)品 73.83 h，共計生產(chǎn) HPP1850 合格顆粒產(chǎn)品 649.425 t，平均產(chǎn)量為 8.8 t/h，產(chǎn)生過渡料 30.35 t。

3.1 主要操作參數(shù)

生產(chǎn)期間對反應(yīng)器、擠壓機等主要設(shè)備的運行參數(shù)進行了優(yōu)化調(diào)整，具體數(shù)據(jù)如表3。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量

所生產(chǎn)的 4 批 HPP1850 產(chǎn)品，質(zhì)量全部達到協(xié)議指標，具體的產(chǎn)品指標如表4。

表 4 產(chǎn)品性能指標Table 4 Specification of grade HPP1850

3.3 產(chǎn)品中控指標

3.3.1 產(chǎn)品 MFR

根據(jù)產(chǎn)品的協(xié)議指標，確定了中控產(chǎn)品的MFR指標控制在（47.5±2.5）/10 min，中控指標為每小時分析1次，具體數(shù)據(jù)如圖1。

圖 1 產(chǎn)品熔體流動速率Fig.1 MFR of products

從圖中可以看出在轉(zhuǎn)產(chǎn)的初期粉料和粒料的MFR 都在 45～50 g/10 min 之間，反應(yīng)活性下降后粉料和粒料的 MFR 都有不同程度的降低，大約降低了5個單位，經(jīng)過及時調(diào)整加之反應(yīng)活性的好轉(zhuǎn)，粉料和粒料的 MFR 都有大幅上升，粉料最高達到 64g/10 min，粒料最高達到 60 g/10 min，通過進一步調(diào)整，產(chǎn)品的 MFR 回到了正?？刂浦?45～50 g/10 min之間。

3.3.2 粉料篩分

從表5中可以看出，粉料粒徑分布較好，主要集中在 20、30 目，占到 90%以上。

表 5 HPP1850 粉料篩分Table 5 Particle size distribution of HPP1850 powders

3.4 產(chǎn)品單耗、能耗和劑耗

3.4.1 單耗

生產(chǎn) HPP1850 期間的單耗約為 1 004 kg/t PP，丙烯按 8 313 元/t計算，折合成本 8 346 元/t。氫氣單耗為 0.55 kg/t PP，氫氣按 12 411 元/t計算，折合成本 6.8 元/t。原料丙烯和氫氣折合成本 8 353 元/t。

3.4.2 能耗

生產(chǎn) HPP1850 期間的能耗為 143.9 kgoe/t PP，折合每噸產(chǎn)品成本約為 450 元。

3.4.3 劑耗

生產(chǎn)期間主催化劑活性最高達到 3.0 萬，最低只有 2.0 萬，平均 2.5 萬，主催化劑平均單耗約為0.04 kg/t PP；助催化劑 A 加入比例在 0.15～0.20 之間進行調(diào)整，單耗在 0.21～0.27 kg/t PP，平均單耗為0.24 kg/t PP；給電子體加入量在 1.60 kg/h，單耗在0.1 kg/t PP；造粒添加劑按配方加入；三劑消耗折合成本為 376.44 元/t。

3.5 產(chǎn)品成本

裝置可控產(chǎn)品成本包括：產(chǎn)品單耗、能耗、三劑化學(xué)品及包裝物費用【4】。通過上面分析計算，產(chǎn)品單耗成本 8 353 元；能耗成本 450 元；劑耗成本376.44 元；目前裝置產(chǎn)品用 25 kg 的編織袋包裝，每噸產(chǎn)品需要 40個包裝袋，每個2元，噸產(chǎn)品成本80 元。裝置產(chǎn)品可控成本為：8353 + 450 + 376.44 + 80 = 9 259 元

3.6 HPP1850 與其他產(chǎn)品成本比較

通過 HPP1850 與 T30S、T38FE、Z30S 等產(chǎn)品從單耗、能耗、三劑化學(xué)品及包裝物等消耗上對比，每噸 HPP1850 產(chǎn)品比其他產(chǎn)品成本增加約 240 元。

4 結(jié)論及再次生產(chǎn)建議

（1）生產(chǎn)期間聚合粉料 MFR 達到或超過 60 g/10min，而軸流泵功率沒有波動，說明 PSP-01 催化劑的氫調(diào)好，操作控制平穩(wěn)，為以后開發(fā)生產(chǎn)高MFR 高抗沖產(chǎn)品提供了基礎(chǔ)，積累了經(jīng)驗。

（2）此次生產(chǎn)對反應(yīng)器溫度進行了調(diào)整，操作溫度為 68 ℃，雖然催化劑的活性和產(chǎn)品的等規(guī)度受到一定的影響，但是反應(yīng)系統(tǒng)運行平穩(wěn)，地溝排水中細粉量明顯減少。下次生產(chǎn)時在反應(yīng)器降溫的同時，適當提高反應(yīng)器的壓力，盡量提高反應(yīng)器的氫氣加入量，以提高產(chǎn)品的MFR。

（3）生產(chǎn)期間原料丙烯波動較大，對生產(chǎn)操作和產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，同時使得主催化劑、三乙基鋁的消耗偏高。再次生產(chǎn)時需要提供合格丙烯原料，能夠使生產(chǎn)操作平穩(wěn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低各種消耗。

（4）由于加氫量大，一環(huán)管的氫氣質(zhì)流計超程，無法準確計量，同時氫氣在線分析表的最大量程為5 000×10-6當氫氣濃度超過 5 000×10-6后也無法準確計量。需要更換氫氣質(zhì)流計及在線分析儀表。

（5）生產(chǎn)過程中為了確保產(chǎn)品質(zhì)量均一，可以根據(jù)產(chǎn)品主要指標的差距及時切換料倉，同時可以設(shè)置一系列產(chǎn)品，減少過渡料，需要至少6個料倉，目前裝置造粒系統(tǒng)只有4個料倉，可以考慮新增2個料倉。

（6）目前裝置使用的氫氣為乙烯裂解裝置的副產(chǎn)氫氣，純度偏低，一般在 95%～97%之間，如果能夠提供 99.5%以上的氫氣，產(chǎn)品質(zhì)量和性能會有較大提高，同時可以適當延長裝置連續(xù)生產(chǎn)高 MFR產(chǎn)品的時間。

（7）造粒單元的擠壓機筒體加熱板有故障，同時筒體溫度、壓力等部分儀表顯示不準；添加劑系統(tǒng)存在問題，運行不穩(wěn)定，這些都影響生產(chǎn)控制，建議進行投資整改和完善。

（8）產(chǎn)品的彎曲模量比控制指標要求高較多，再次生產(chǎn)時建議成核劑的加入量降低 10%～20%，同時試用其他廠家的成核劑，以拓寬成核劑的渠道，同時為選擇成本低、效果好的成核劑提供依據(jù)。

［1］ 聚丙烯裝置工藝設(shè)計包[R]. 撫順乙烯化工廠，1990.

［2］ 聚丙烯裝置操作規(guī)程[S].撫順石化公司，2013.

［3］ 鞠萬慶,等 .PSP-01 在環(huán)管工藝聚丙烯裝置的應(yīng)用[C].全國連續(xù)法聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)交流會論文集，2013.

［4］ 王光華.化工技術(shù)經(jīng)濟學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

［5］ 洪定一.聚丙烯-原理、工藝與技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2002.

Development and Production of high rigidity and thin-wall injection plastic HPP1850

QI Yue-fei，LIU Shu-juan，SHI Bin-jv，JV Wan-qing
（PetroChina Fushun Petrochemical Company Ethylene Chemical Plant , Liaoning Fushun 113004，China）

By using PSP-01 polypropylene catalyst developed by PetroChina petrochemical institute，high rigidity and thin-wall injection plastic HPP1850 was produced in 90 kt/a polypropylene unit of Fushun Petrochemical Company Ethylene Plant, total qualified products were about 650 tons. In this paper, the production process was comprehensively summarized, which could provide the guidance for the production in future.

PSP - 01 catalyst; High rigidity and thin-wall injection plastic; Polypropylene

TQ 325

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1274-03

2014-05-13

齊越飛（1974-），男，遼寧撫順人，會計師，1996 年畢業(yè)于遼寧大學(xué)會計學(xué)專業(yè)，研究方向：專用料成本研究。E-mail：qiyf@petrochina.com.cn。

鞠萬慶（1973-），男，工程師，碩士，研究方向：聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)。E-mail：juwqyxsc@petrochina.com.cn。