聚丙烯是五大通用塑料之一。近年來,聚丙烯工業的發展,帶動了汽車、電器、農業、建筑等行業的迅猛發展。
聚丙烯技術進步的關鍵在于聚合催化劑及相應的聚合工藝的進步。
8月18日,石油化工研究院開發的聚丙烯催化劑PSP—01在撫順石化公司9萬噸/年聚丙烯裝置上,順利完成長周期工業應用試驗。試驗歷時71天,平穩運行1700多個小時,共生產高檔纖維專用料系列產品、高速雙向拉伸薄膜專用料(BOPP)、高透明吹脹膜專用料等5個牌號1.7萬多噸優級品聚丙烯,產值達到2.1億元。
長周期工業試驗結果表明,催化劑PSP—01氫調敏感性優良,共聚性能好,對裝置適應性強,聚合過程平穩,尤其在用加氫法生產高熔指聚丙烯專用料時有明顯優勢。此次工業試驗生產的高熔指纖維料產品,是中國石油首個在環管裝置上用加氫法生產的高熔指纖維專用料。同時,生產的BOPP專用料,達到同類進口高檔產品水平。
此次工業試驗的成功,標志著中國石油自主開發的第一個聚丙烯催化劑PSP—01技術已經成熟,將在國內聚丙烯環管裝置上推廣應用,為中國石油優化合成樹脂產品結構、提升市場競爭力奠定堅實基礎。
近幾年,我國聚丙烯生產能力持續快速增長。國內聚丙烯后加工行業相繼引進多臺套大型加工設備,對聚丙烯加工性能要求不斷提高。然而,我國聚丙烯高檔專用料仍要大量依靠進口,掌握核心催化劑技術、提高產品質量、優化產品結構迫在眉睫。
中國石油是聚丙烯的重要生產商,近年來生產規模持續擴大,目前生產能力已達到346萬噸/年,約占國內聚丙烯總產能的1/3。然而,由于歷史的原因,中國石油聚丙烯工藝技術研發能力和生產能力相對落后,幾乎所有工藝設備全部成套引進,催化劑全部依賴外供。
為改變技術受制于人和市場份額較低的現狀,中國石油通過聚丙烯催化劑技術進步和成套工藝研發扭轉局面,在聚丙烯催化劑及成套工藝研發方面持續加大投入,全力支持這一領域的重點研發項目。石油化工研究院一直致力于煉油和化工催化劑及成套工藝的開發,先后開發了系列煉油和化工的催化劑以及相關工藝包。2007年,石油化工研究院申報的聚丙烯催化劑PSP—01研發項目在中國石油科技管理部正式立項。
研發項目組研究決定,不僅開發催化劑,而且要通過開發高水平的催化劑生產高附加值聚丙烯。
項目組經過廣泛的文獻調研和深入的分析討論,決定首先從給電子體入手。給電子體是聚丙烯催化劑中重要的一個組分。項目組經過幾百次小試研究,測試了上千個樣品,在經歷多次失敗后,用時一年半,研發出了一類新型的環境友好型有機化合物作為給電子體,研發成功的催化劑具有優良的催化性能,突破了國內外公司的專利壁壘,形成了具有完全自主知識產權的原始創新技術。
在實現了給電子體技術的原始創新之后,項目組進一步改進載體成型技術,改進催化劑制備方法,形成完整的PSP—01聚丙烯催化劑技術。目前,這個項目已獲得2項國際專利、9項國內專利,成為具有完全自主知識產權的成套技術群。
在工業試驗中,為實現聚丙烯高性能化與差別化的目標,科研人員摒棄以往生產高熔指聚丙烯樹脂時使用降解劑的做法,利用催化劑PSP—01良好的氫調敏感性直接在生產裝置上開發了系列高流動性聚丙烯纖維樹脂。
科研人員還利用催化劑PSP—01良好的共聚性能開發了用于高速雙向拉伸薄膜(BOPP)的聚丙烯樹脂,極大地提高了聚丙烯薄膜加工效率和薄膜品質。工業試驗生產的聚丙烯樹脂的大規模應用,證明催化劑PSP—01可在現有工業裝置上安全平穩運行,標志著中國石油已具備開發系列高品質聚丙烯樹脂的能力。
在中國石油科技管理部和煉油與化工公司的大力支持下,項目組在哈爾濱石化公司完成了催化劑PSP—01間歇式液相本體工業試驗,在撫順石化公司完成了兩次連續法工業試驗,生產出系列聚丙烯催化劑和系列聚丙烯產品,為催化劑PSP—01實現更大范圍的推廣應用奠定了基礎。
知識卡片
聚丙烯是一種無毒、無臭、無味的乳白色高結晶的聚合物。它具有較高的耐沖擊性,機械性質強韌,抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕,是一種性能優良的熱塑性合成樹脂。
正是由于聚丙烯工業的發展,帶動了汽車、電器、農業、建筑等行業的迅猛發展,給人們的生活帶來了便利。現在,汽車上已開始大量使用聚丙烯產品代替原來的鋼鐵部件,大大減輕了汽車自重,在保證汽車正常使用的前提下,達到了節能減排的效果。
汽車可塑化的主要部件
世界產能分析圖
專家視點
為聚丙烯工業快速發展擔責任
聚烯烴材料的發展與催化劑技術進步密不可分。每一種新型催化劑體系的成功開發,都會帶來新型聚合工藝和聚烯烴產品的問世,使聚烯烴在更廣闊的領域中得到應用。
催化劑是聚丙烯技術的核心,是影響聚丙烯樹脂性能的決定因素。目前,工業聚丙烯催化劑已走過了一個多達五代、性能代代提升的發展歷程。隨著催化劑性能的持續提升,不但聚丙烯樹脂性能得到不斷改善,而且聚合工藝流程也朝著更簡化、更高效和更環保的方向發展。
縱觀聚丙烯工業發展的歷史,我們不難發現,聚丙烯技術大約每隔15年就會發生一次重大改進。聚丙烯技術的快速發展與新催化劑開發及聚合工藝創新方面的突破密不可分,催化劑開發與聚合工藝創新二者相輔相成、相互促進,同時各種催化劑及各種聚合工藝之間也相互借鑒,共同推動聚丙烯技術快速發展,日趨成熟完善。
先進的聚丙烯技術給人民的生活帶來了極大便利。隨著汽車用聚丙烯產品的不斷開發,越來越多的聚丙烯產品替代了原來的鋼鐵產品,國外車用塑料聚丙烯化已成為發展趨勢。
應該清醒地認識到,聚丙烯的過快發展給回收再利用也帶來了挑戰,使用和處理不當會造成白色污染。
機遇和挑戰并存。這需要廣大聚丙烯技術研究者在研究聚丙烯先進生產技術時,著重探索聚丙烯的回收再利用,爭取早日實現高使用、可回收、可降解的環保目標。