一种高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法与流程

本发明属于聚丙烯生产技术领域，具体涉及一种高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法。

背景技术：

人类社会对能源消耗的日趋重视，决定了新能源利用和节能降耗成为发展方向，汽车作为能源消耗的重要领域，其制造技术的不断进步使汽车逐渐向轻量化方向发展，大量的聚丙烯树脂制件被应用到汽车上，而塑料配件大尺寸一次成型的发展趋势，对原料聚丙烯产品性能提出了更苛刻的要求。

现阶段市场上的高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂，其生产方法主要是通过聚丙烯改性获得的，即聚丙烯颗粒、增韧剂、有机过氧化物等共混挤出造粒。其利用过氧化物降解聚丙烯来提高产品流动性，增韧剂提高产品抗冲性能，但此种方法得到的聚丙烯含有过氧化物，气味较大，成本较高。现有的聚丙烯产品，难以实现高熔指、高刚性、高抗冲性能的兼具，市场上高熔指产品虽刚性较好，但韧性不足，而韧性较好的产品则刚性较差，产品刚性和韧性相矛盾，通过改性获得的产品成本又较高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法，以解决如何生产高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法，该生产方法包括如下步骤：

s1、聚丙烯颗粒由主催化剂、助催化剂三乙基铝和助催化剂给电子体在预接触罐中进行活化；通过溢流的方式出料至预聚合反应器中，与丙烯进行预聚合；

s2、预聚合后依次进入串联的第一环管反应器和第二环管反应器中进行液相本体聚合反应形成聚丙烯浆料；

s3、聚丙烯浆料进入高压分离系统中进行初步气固分离；

s4、分离后的聚丙烯浆料进入气相共聚釜反应器中与乙烯反应，形成聚丙烯粉料；

s5、利用压差法将聚丙烯粉料输送至低压分离系统中进行再次分离，在低压分离系统中回收未反应的气体和粉料内存有的气体；

s6、聚丙烯粉料进入汽蒸系统中进行汽蒸杀活，然后进入干燥系统中进行干燥，使未反应的催化剂失活，并利用高温脱出未反应的轻组分烷烃；

s7、在氮气的保护下汽蒸干燥完的粉料被输送到造粒系统中进行熔融、挤出、切粒，形成聚丙烯颗粒。

进一步地，在步骤s1中，助催化剂三乙基铝与给电子体的比为1～30。

进一步地，在步骤s2中，第一环管反应器的温度控制在65～72℃，第二环管反应器的温度控制在63～72℃。

进一步地，在步骤s2中，第一环管反应器的氢气加入量为2000～9000mg/kg，第二环管反应器的氢气加入量为0～5000mg/kg。

进一步地，在步骤s2中，第一环管反应器中反应物的密度控制在460～550kg/m³，第二环管反应器中反应物的密度控制在460～560kg/m³。

进一步地，在步骤s3中，高压分离系统脱气的压力控制在1.8mpa，温度在70～90℃。

进一步地，在步骤s4中，气相共聚釜反应器中乙烯进料量的控制比例为负荷的5％～19％；丙烯进料调节乙烯/(乙烯+丙烯)的气相组成比为0.3～0.5；气相共聚釜反应器的料位料位为50～90％、温度为50～80℃。

进一步地，在步骤s4中，按照乙烯/(乙烯+丙烯)的气相反应比为0.39的条件下进行气相反应，形成含有15％乙烯含量的聚丙烯粉料。

进一步地，在步骤s7中，助剂的加入量为2000～9000ppm。

进一步地，在步骤s7中，成核剂的加入量为1000ppm。

(三)有益效果

本发明提出的高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法，该生产方法包括：s1、聚丙烯颗粒由主催化剂、助催化剂三乙基铝和助催化剂给电子体在预接触罐中进行活化；通过溢流的方式出料至预聚合反应器中，与丙烯进行预聚合；s2、预聚合后依次进入串联的第一环管反应器和第二环管反应器中进行液相本体聚合反应形成聚丙烯浆料；s3、聚丙烯浆料进入高压分离系统中进行初步气固分离；s4、分离后的聚丙烯浆料进入气相共聚釜反应器中与乙烯反应，形成聚丙烯粉料；s5、利用压差法将聚丙烯粉料输送至低压分离系统中进行再次分离，在低压分离系统中回收未反应的气体和粉料内存有的气体；s6、聚丙烯粉料进入汽蒸系统中进行汽蒸杀活，然后进入干燥系统中进行干燥，使未反应的催化剂失活，并利用高温脱出未反应的轻组分烷烃；s7、在氮气的保护下汽蒸干燥完的粉料被输送到造粒系统中进行熔融、挤出、切粒，形成聚丙烯颗粒。

本发明采取氢调法并使用专门的添加剂来满足高熔指、高刚性、高抗冲性能的兼具，并且不涉及二次改性，产品性能好，成本低。通过本发明生产的高熔指、高抗冲、高刚性的聚丙烯树脂产品性能可达到国外先进水平，并且此发明可保证装置连续稳定运行，规模化生产。

本发明的具体有益效果包括：

1、在生产过程中，采用氢气调节熔融指数而不使用降解剂的生产方法，使聚合物的分子量变小，熔融指数升高。氢气作为聚合反应的链转移剂，通过溶入液相丙烯进入两个环管反应器进行链转移反应，使产品的熔融指数显著提高，同时产品具有无毒无味的特性。

2、在催化剂预接触罐中加入复配给电子体(提高等规度的给电子体和提高氢气调节性的给电子体按一定比例混合)，调节产品等规度≥99％，显著提高产品的弯曲模量，满足对产品刚性的要求。

3、通过调节气相共聚釜反应器内乙烯和丙烯的加入量，改变乙烯和丙烯的气相组成比例，增加聚合物中乙丙橡胶的含量，提高产品的抗冲击强度。

4、在产品造粒成型阶段，通过加入成核剂，使产品的晶核变小，晶核密度增大，结晶速率提高，结晶度增大，保证产品的抗冲强度和刚性。

附图说明

图1为本发明实施例高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种高熔指、高抗冲、高刚性聚丙烯树脂的生产方法，其原理如图1所示，采用两台串联的环管反应器和一台气相共聚釜反应器组合的spheripol二代工艺技术。该方法具体包括如下步骤：

s1、聚丙烯颗粒由主催化剂、助催化剂三乙基铝teal和助催化剂给电子体donor在预接触罐1中进行活化(其中，分别通过仪表质量流量计控制进料量，三乙基铝/给电子体比为1～30，加入助催化剂复合给电子体fcy-03用于调整氢调性)；通过溢流的方式出料至预聚合反应器2中，与丙烯进行预聚合。

s2、预聚合后依次进入串联的第一环管反应器3和第二环管反应器4中进行液相本体聚合反应形成聚丙烯浆料。

其中，通过丙烯控制阀控制进入第一环管反应器3和第二环管反应器4的丙烯量，维持两个环管反应器3、4中的反应物密度。其中，第一环管反应器3中反应物密度控制在460～550kg/m³，第二环管反应器4中反应物密度控制在460～560kg/m³。通过调整环管反应器中反应物的密度，控制反应物在两个环管反应器3、4中的停留时间，保证催化剂活性后移。

氢气作为链转移剂加入到环管丙烯进料中，其加入量由氢气高级控制(aic20001-1/aic20001-2)决定。第一环管反应器3的氢气加入量为2000～9000mg/kg，第二环管反应器4的氢气加入量为0～5000mg/kg。

环管反应器的温度由环管夹套冷却水控制。其中，第一环管反应器3的温度控制在65～72℃，第二环管反应器4的温度控制在63～72℃，环管温度可以影响催化剂的收率和共聚反应的强度。

s3、聚丙烯浆料进入高压分离系统5中进行初步气固分离。

其中，从环管反应器出来的聚丙烯浆料进入高压分离系统5中脱气，其压力控制在1.8mpa，温度在70～90℃。当生产均聚物时，高压分离系统5闪蒸后的粉料直接进入低压分离系统7。当生产抗冲共聚物时，高压分离系统5闪蒸后的粉料进入气相共聚釜反应器6中，生产抗冲共聚产品。

s4、分离后的聚丙烯浆料进入气相共聚釜反应器6中与乙烯反应，按照乙烯/(乙烯+丙烯)的气相反应比为0.39的条件下进行气相反应，形成含有15％乙烯含量的聚丙烯粉料。

其中，气相共聚釜反应器6为气相流化床反应器，反应器中的原料气体分别来自于粉料带入气相流化床反应器中的氢气、乙烯进料和丙烯进料。乙烯进料与总反应负荷成正比，乙烯进料量的控制比例为负荷的5％～19％；丙烯进料调节乙烯/(乙烯+丙烯)的气相组成比，气相组成比为0.3～0.5；气相共聚釜反应器6的料位由液位计控制，料位决定物料在反应器中停留时间长短，共聚釜反应器6料位控制在50～90％；共聚釜反应器6温度由冷却器控制，温度设定为50～80℃。

s5、利用压差法将聚丙烯粉料输送至低压分离系统7中进行再次分离，在低压分离系统7中回收未反应的气体和粉料内存有的气体。

s6、聚丙烯粉料进入汽蒸系统8中进行汽蒸杀活，然后进入干燥系统9中进行干燥，使未反应的催化剂失活，并利用高温脱出未反应的轻组分烷烃。

s7、在氮气的保护下汽蒸干燥完的粉料被输送到造粒系统10中进行熔融、挤出、切粒，形成聚丙烯颗粒。

其中，在造粒系统10单元中向粉料中加入专用助剂，该助剂含有抗氧剂、卤素脱出剂、爽滑剂、成核剂、稳定剂。助剂用量2000～9000ppm，加入助剂后的粉料经过挤压造粒后送入均化仓掺混均化，最终得到合格产品。其中，加入1000ppm成核剂hpn-715用于调整聚丙烯树脂的刚性。

本产品经用户使用后，反馈产品性能满足用户要求，且产品性能得到一致肯定，完全可以替代国外进口同类产品，社会效益显著。同时，该产品附加值高，市场售价与通用类产品比较，高出约10％以上，经济效益好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。