独山子INEOS工艺聚丙烯装置流变研究_0626独山子INEOS工艺聚丙烯装置流变研究_0626.docVIP

独山子INEOS工艺聚丙烯装置234线过渡料的流变性能探析 马进 吴春霜 （中油股份独山子石化分公司橡塑应用研究所 新疆独山子 833600） 摘要：简介独山子石化公司INEOS的234线气相聚丙烯技术，对装置234线转产出现的过渡料开展进行流变测试，评价加工性能，对K9928和K8003互转产生的过渡料进行对比分析和探讨。 关键词： 过渡料；流变评测；分子量分布； 1 前言 随着国内外塑料市场竞争的日趋激烈，国内外各大型石化公司必须不断开发树脂新产品、新牌号以满足市场需求，而不同牌号专用料生产切换也导致了过渡料数量的增加。对树脂过渡料进行合理的开发应用，可有效提高过渡料的价值。本文通过对独山子石化公司120万吨/年乙烯工程聚丙烯装置234线生产K9928和K8003产生的过渡料做流变分析，比较其和正品料的异同，推测加工工艺的差别，以期指导下游加工用户。 2 实验 2.1主要原料 K9928、K8003过渡料 独山子55万吨PP装置234线产 K9928、K8003 独山子55万吨PP装置234线产 2.2主要仪器与设备 毛细管流变仪：Rheo-Tester 2000，德国G?TTFERT公司 毛细管流变仪口模L/D：40/1 压力传感器：140MPa 熔体强度仪：71.97型，德国G?TTFERT公司 2.3 测试方法和条件 毛细管流变仪口模L/D：40/1测试温度：三段温度均一样。压力传感器：140MPa 预热时间：360s；熔体强度仪： 测试条件：毛细管口模：20/2、毛细管到测试轮中间距离：102mm、柱塞速度:0.2mm/s、轮距调节盘刻度：5、拉伸加速度a=24mm/s2、实验室温度：22～25℃ 3 INEOS的气相聚丙烯装置的234线工艺简介及生产现状 中油股份独山子石化公司120万吨/年乙烯工程的聚丙烯装置采用INEOS公司的Innovene气相聚丙烯技术，规模为55万吨/年。独山子聚丙烯装置的234线应用催化剂为CD催化剂, 该催化剂是由INEOS公司所发明的高活性载体催化剂，形态控制和选择性好，不需预聚合；催化剂停留时间分布较窄，共聚物胶相分布均匀。 234线使用两个活塞流水平搅拌床反应器串联操作生产高抗冲击共聚物，此反应器气液进料点多，搅拌均衡，物料停留时间分布效果好，反应过程的催化剂收率更高,停留时间较长, 转产切换更为简单快速（反应器与主流程示意图见图1） 。装置涉及催化剂进料100单元-火炬和排放罐700单元共十个单元（234线流程框图图见图2）。 图1 反应器与主流程示意图 装置涉及催化剂进料100单元-火炬和排放罐700单元共十个单元（234线流程框图图见图2）。目前，234线按照市场需求长期生产K9928和K8003两个固定牌号，生产切换牌号（虽然该工艺切换简单快速）必将一定程度上产生过渡料，加之装置异常或波动也会产生部分过渡料。 图2 INEOS聚丙烯装置234线的方块流程图 4．结果与讨论 4.1 流变性能对比 4种PP在不同温度下的流变性能对比见图3～4。 图3 190℃时4种PP的流变曲线图 图4 210℃时4种PP的流变曲线图 注：—表示表观剪切粘度；—表示表观剪切应力；—表示表观剪切速率。 从图3～4可看到，在同一温度下，在一定剪切速率范围内，4种PP的表观剪切粘度均随着剪切速率的增大而降低，呈典型的假塑性流体特性。高聚物的剪切粘度随着剪切速率的增大而降低，这是因为高分子链高度的几何不对称性所致。在形成的超分子结构中，分子间相互交织形成许多缠结点，在流动时，由于缠结点存在，流动单元以分子群聚体的形式出现，有相当大的流动半径和拖拽作用，流动的内摩擦力很大。随着剪切速率的增加，缠结点逐渐解缠，流动半径随之减小，分子群聚体拖拽作用也减弱，表现出熔体粘度随剪切速率增加而降低[1]。 190℃时，k8003与k8003过的流变曲线相交，k8003的流变曲线先高后低。分子量相同，当剪切速率小时[2]，分子量分布宽的试样的粘度比分子量分布窄的高，但在剪切速率高时，情况就会改变，分子量分布宽的，反而比分子量分布窄的小。因为分子量分布比较宽的高聚物中，有一些分子特另长，另一些又比较短，长的那部分分子在剪切速率增大时，形变较大，所以粘度下降贡献较多。比较均一的分子，粘度的变化就比较小。更确切地说，分子量分布宽的物料，对剪切速率变化比较敏感，在较高剪切速率下粘度降低得多，加工就比较容易。由于k8003、k8003过的分子链结构相似，因此可判断，k8003的分子量分布较k8003过略宽。 k8003、k8003过的表观剪切粘度均略大于k9928过。4种PP中，k9928的表观剪切粘度最小。根据公式：lgη0=lgA+3.4lgMw（式中：η0——剪切速率很低时