CC BY
46
<°1, 2003 г.
89
-У.
%-м Шм
тщ
Щш данного направления. Наглядно показаны структуры, свойства и механизм действия упомянутых катализаторов.
Шш
УДК 678.742.3
СОВРЕМЕННЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА
О.В. Савельев, А. Нухулы, И.В. Мальков
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Mav^anada полипропилен endipicindezi жаца катализапгорлы жуйе туралы царастырылган. К,ыс^аша аталмыш багыттыц болашагы KepcemLiedi. Аталган катализатордыц ъурылымы, сипаты жене ерекет механизмi кврнекпй турде кврсепйлед1.
В статье говорится о современных каталитических системах в ¡¡¡¡1 производстве полипропилена. Кратко освещается перспективность
In this article talked about modern catalytic systems in productions of polypropylene. We can see good future for this occupation, and structure, properties, activity mechanism of this catalyst.
Легкие олефины, этилены, пропилен и бутилен давно являются основ-ными компонентами, используемыми для производства разнообразных нефтехимических продуктов и топлива. Сегодня легкие олефины используются для производства бензина, полимеров, антифризов, нефтехимических продуктов, взрывчатых веществ, растворителей, лекарственных средств, фумигантов, смолы, синтетического каучука и многих других продуктов.
Этилен занимает первое место среди сырья, которое используется в нефтехимической промышленности, практически весь объем этилена поступает в результате термического (парового) крекинга углеводородного сырья, такого как этан, пропан, нафта и газойл.
Пропилен занимает второе после этилена место среди сырья, которое используется для производства нефтехимических продуктов. Основным источником нефтехимического пропилена является пропилен, который производится как побочный продукт при производстве этилена. Установки
для производства этилена, на которых используется жидкое сырье для переработки, обычно производят около 15% (% по весу) пропилена, они обеспечивают нефтехимическую промышленность пропиленом почти на 70%.
За последние двадцать лет спрос на пропилен быстро возрос, в основном за счет спроса на полипропилен. Спрос на пропилен, который необходим для нефтехимической промышленности, вырос быстрее, чем спрос на этилен, эта тенденция продолжает сохраняться. В течении следующих двадцати лет ожидается увеличение спроса на пропилен более чем в два раза. В течении следующих пяти лет ожидается увеличение спроса на этилен, пропилен и бензин/дистилляты соответственно на 5.3, 5.6 и 3,0 процента в год (2).
Большинство катализаторных систем для производства полипропилена, используемых в настоящее время в промышленности, основываются на технологии, разработанной и внедренной в 80-е годы. Для производства в разнообразных процессах используются различные варианты. Эти катализаторы обычно относятся к 4-му поколению катализаторов Циглера-Натта. Большинство из них имеют титановую основу на носителе, представляющем \lgC12. Они проявляют хорошую активность и обеспечивают приемлемый контроль за стереорегулярностью и молекулярным весом.
Поэтому мы можем задаться вопросом: если существующие катализаторы настолько хороши, зачем их менять, особенно учитывая риски?
Но, хотя при смене катализаторов существует риск, также может появиться и компенсация, т.е. возможность повысить ценность продукции. Новые, наиболее современные катализаторы способны увеличить ценность благодаря производству новых, улучшенных полиолефинов с более широкими характеристиками. Эти современные полимеры имеют более высокие рабочие характеристики, обеспечивая возможность нового целевого применения. Экономические показатели учитываются, но в действительности стоимость катализаторов составляет лишь очень небольшую часть от стоимости производства полипропилена. Имеется намного больше возможностей повысить ценность путем повышения возможностей продукта, чем снизить стоимость катализаторов. Тем не менее, стоимость нельзя игнорировать, и экономия затрат всегда приветствует заказчиков.
Фталатные катализаторы-эволюция
Фталатные катализаторы 4-го поколения с высокими рабочими характеристиками являются многоцелевыми катализаторами, предназначенными для экономичного производства широкого диапазона продуктов. В
№1, 2003 г.
91
качестве внутреннего донора эти катализаторы используют фталаты. Они имеют хорошее морфологическое регулирование и широко используются в производстве пленок, волокон, в литьевом формовании, а также в других применениях.
Размер и форма частицы катализатора влияют на размер и форму частицы полимера. Частицы очень сферические и однородные, которые производят очень однородные сферические частицы полимера. Фталатные катализаторы дают полипропилен с очень узким распределением размеров частиц. Количество мелочи (т.е. менее 75 микрон), что при определенных обстоятельствах может вызвать эксплутационные проблемы, очень низкое.
Фталатные катализаторы обычно имеют производительность примерно на 40% выше по сравнению с обычным. Производительность катализатора обычно составляет 60 т/кг для времени пребывания в реакторе порядка 2 часов. Это означает уменьшение расхода катализатора и донора, а также возможность сократить уровень присадок в полимере ввиду пониженных остатков катализатора.
Диэфирные катализаторы
Диэфирные катализаторы используют диэфиры в качестве внутренних доноров и известны как 5-ое поколение катализаторов. Открытие диэфи-ров в качестве внутреннего донора явилось прорывом, который:
- увеличил пробег с увеличением рабочих характеристик установки;
- улучшил реакцию на водород с расширением возможностей продуктов, что позволяет производить сорта с очень высокой вязкостью расплава;
-дал узкое молекулярно-массовое распределение, необходимое для особых волокон и сортов тонкостенного инжекционного формования.
Подобно фталатным катализаторам диэфиры также производятся с очень сферической формой и узким распределением размеров частиц. Полученная смола отражает первоначальные частицы катализаторы, которые являються очень правильными по форме с низким содержанием мелочи и хорошей текучестью порошка.
Производительность является наиболее важным атрибутом катализаторов для производства полипропилена, и производительность диэфира примерно вдвое выше по сравнению с текущими катализаторами 4-го поколения. Так, при 2 -х часовом времени прибывания можно достичь производительности диэфирных катализаторов свыше 100 тонн/кг. Кроме того, диэфирные катализаторы не требуют использования для многих сортов внешних доноров.
Сукцинатные катализаторы
Последним добавлением к семейству катализаторов являются новые сукцинатные катализаторы. В прошлом мае фирма Бассел выпустила пресс-сообщение, объявляющие о начале выпуска этого нового семейства катализаторов. В настоящее время эти катализаторы производятся в Феррари, Италии. Они прошли обширные испытания в лаборатории и на опытных установках. Сукцинаты являются производным янтарной кислоты и, подобно диэфирам, включают оригинальные новые химические продукты.
Сукцинатные катализаторы используют сукцинаты в качестве внутренних доноров и являются последним усовершенствованием катализаторных систем 5-го поколения. Открытие сукцината в качестве внутреннего донора явилось революционным прорывом в производстве продуктов с широким молекулярно-массовым распределением.
Подобно фталатным и диэфирным катализаторам сукцинаты также производятся очень сферическими с узким распределением размера частиц. Производимые с помощью этих катализаторов смолы отражают первоначальные частицы катализатора и являются очень правильными по форме, с низким содержанием мелких фракций и хорошей текучестью порошка.
В итоге, если новые катализаторы должны иметь «промышленный» успех, важно также иметь четкое понимание процесса и получаемых продуктов. Существует риск в смене катализатора, что нельзя недооценивать, но также может быть компенсация, особенно если расширить возможности продукта. Различные семейства катализаторов, основывающиеся на внутренних донорах электронов, имеют разные рабочие характеристики и возможности продукта. Новые фатальные катализаторы 4-го поколения являются внедренными заменами, обеспечивающими экономические преимущества. Диэфирные катализаторы 5-го поколения расширяют профиль свойств, высокую кристалличность и смолы с узким молекулярно-массо-вым распределением. Сукцинаты катализаторы 5-го поколения производят смолы с широким молекулярно-массовым распределением с улучшенной жесткостью и обрабатываемостью.
ЛИТЕРАТУРА
1. 1st Russian Petrochemicals Business Conference- М- 2002- p.34-38.
2. 2nd Pvussian Refining Technology Conference.- M - 2002 - p.75-84.
3. Коргиак В. В. Технология пластических масс - М.: Химия. 1985 - 300 с.
