我国聚丙烯催化剂技术进展分析 目前气相法是聚丙烯生产加工中最为先进的技术

• 侯贺 2023年9月26日 来源：中研网 261 9
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目前我国的聚丙烯生产企业中，常用的聚丙烯催化剂为Ziegler-Natta催化剂，这种催化剂是由三乙基铝与四氯化钛组成的一种具有良好定向聚合作用的催化剂，Ziegler-Natta催化剂分为主催化剂、助催化剂和给电子体三个部分，在新型催化剂技术的研发上，主要从给电子体技术上进

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目前，有45%的聚乙烯生产过程使用齐格勒-纳塔催化剂，而在聚丙烯的生产中，使用了齐格勒-纳塔催化剂的应用则达到了95%。目前，我国工业用催化剂主要为齐格勒-纳塔催化剂,茂金属催化剂是重要的补充,非茂单活性中心催化剂目前占比较小。

 

目前我国的聚丙烯生产企业中，常用的聚丙烯催化剂为Ziegler-Natta催化剂，这种催化剂是由三乙基铝与四氯化钛组成的一种具有良好定向聚合作用的催化剂，Ziegler-Natta催化剂分为主催化剂、助催化剂和给电子体三个部分，在新型催化剂技术的研发上，主要从给电子体技术上进行创新。

 

1、内给电子技术

 

内给电子技术是聚丙烯催化剂新技术研发领域的重点研究方向，内给电子技术的程序是在制作和准备应用固体催化剂时，在催化剂内加入内给电子体，通过内给电子体的加入激发催化剂的性能，通过这样的方式提升催化剂的聚合作用，这是内给电子技术最重要的应用；在内给电子技术的应用过程中，还需要对内给电子体的电子效应和空间位阻进行调节，提高催化剂的活性，从而达到在最大范围内提高催化剂性能，加强聚合效果的目的。

 

目前常用的内给电子体以邻苯二甲酸酯为原料，其在Ziegler-Natta 催化剂中的应用，可以有效提升聚丙烯催化剂的活性，优化了传统催化剂技术的弊端。但由于这种物质具有一定的毒性，因此对该物质替代材料的研发是目前内给电子技术研发领域的核心问题，目前已经有一些公司研发出了非邻苯二甲酸酯类的新型内给电子体，可以利用新材料和新催化技术对内给电子技术进行优化，从而生产出环保、无毒无味、体积小、重量轻的新型内给电子体。

 

2、外给电子技术

 

外给电子技术也是聚丙烯催化中的重要技术手段，该技术是在制作聚丙烯的过程中，将外给电子体与主催化剂、助催化剂一同加入，外给电子技术在Ziegler-Natta催化剂中的主要作用就是可以提高聚丙烯的等规度，从而达到在共同反应中提高聚丙烯催化剂的催化作用的目的。外给电子技术在Ziegler-Natta催化剂中的应用可以影响催化系统的聚合能力，还可以干扰催化剂的氢调敏感性，通过刺激催化剂聚合能力的提升使得聚丙烯的等规度不断提高，增加聚丙烯材料的力学性能，获得性状更为稳定、更加结实耐用的聚丙烯材料。

 

Ziegler-Natta催化剂主要是由IV~VIII族元素（如Ti、Co、Ni）的卤化物与I~III族金属（如Al、Be、Li）的烷基化合物或烷基卤代物组成的。目前得到公认的聚合机理为（以乙烯聚合为例）：四氯化钛与有机铝首先作用，被还原至三氯化钛，然后被烷基化而得氯化烷基钛，烯烃首先在钛原子的空位上配位，生成 -络合物。再经过移位和插入，留下的空位又可以给第二分子烯烃配位，如此重复进行链的增长过程。

 

20世纪80年代中期，出现了第四代Z-N催化剂-球型载体催化剂。此类催化剂是由Himont公司发展起来的。其特点是能够控制载体本身的物理化学性能，并能控制活性中心在载体上的分布，具有颗粒反应器性能。催化效率大大提高，高达数十万至数百万克聚乙烯。能生成不同分子质量和质量分布的聚烯烃，可以获得不同相对密度的聚烯烃树脂。产品具有球形或类球形的颗粒形态，可以制备形态好，堆密度高的聚烯烃产品，这使得人们盼望已久的无造粒工艺成为可能。第四代Z-N催化剂的出现，标志着聚烯烃聚合催化技术的研究和生产趋于成熟。当今世界上绝大多数低压聚烯烃生产装置，使用的都是第三代和第四代Z-N催化剂。

 

聚丙烯的生产工艺经历了溶剂法、溶液法、液相本体法和气相法几个阶段。目前气相法是聚丙烯生产加工中最为先进的技术，相比于其他生产工艺，气相法的应用。极大提高了聚丙烯生产加工的规划，其流程简单，设备使用较少，生产加工过程安全无毒，成本低廉，给聚丙烯生产加工企业带来了较大的经济效益。

 

1、Spherizone工艺技术

 

Spherizone工艺技术所采用的主反应器是单一区循环反应器，其与气相共聚反应器相配合，使得聚丙烯在反应中实现相互连接的效果，提升聚丙烯生产加工的聚合反应；而多区循环反应器又可以分为上升段和下降段两部分的反应区，聚丙烯粒子在上下两个反应区内进行不断的循环，上升段反应区中的聚丙烯粒子通过不断循环的体系进行快速流动，直接进入下降段反应区顶端位置的旋风分离器，通过旋风分离器的作用将反应中的气体和固体分离，同时下降段反应区内在设计了阻隔区域，通过阻隔区完成了上升段和下降段反应区不同的反应，阻隔区将气体和聚合粒子进行分离后，聚合粒子不断向下运动，直至下沉段最底部后再进行上升，从而实现循环。

 

2、Unipol工艺技术

 

Unipol工艺技术是聚丙烯生产技术发展历程中的重要里程碑，它的出现代表聚丙烯生产加工工艺的重大突破，具有十分重要的研究和利用价值。Unipol工艺技术较以往的聚丙烯生产工艺具有很大的优势，其操作流程简单、使用方法较为灵活、成本较低、生产过程安全无毒且效果良好，只需要使用很少的设备就能够实现聚丙烯中聚合物、无规共聚物和抗冲共聚物等产品的生产，涵盖产品范围较广，极大提高了聚丙烯产品生产加工的效率和规模，减少了成本的投入，实现了生产企业经济效益的提升；加之该工艺在生产过程中的操作压力较低，无需储备大量物料，操作安全，降低了聚丙烯生产加工中的设备超压安全隐患；另外，该工艺在聚丙烯的生产过程中，不会产生大量的液体和气体废料，因此生产过程较为环保，减少了对环境的污染，实现了绿色、环保、安全和健康生产的要求。

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