聚丙烯催化劑行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的空白點(diǎn)分析

• 侯賀 2023年9月26日 來(lái)源：中研網(wǎng) 1476 98
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采用BCZ-308催化劑生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布很寬，在保證聚合物力學(xué)性能的同時(shí)，具有良好的加工性能。此外，制成的聚丙烯超大相對(duì)分子質(zhì)量鏈段特別多、熔體強(qiáng)度較高，目前已實(shí)現(xiàn)在吹膜、中空材料領(lǐng)域的突破。后續(xù)，項(xiàng)目組將一方面利用該新結(jié)構(gòu)內(nèi)給電子體開(kāi)

?欲了解更多聚丙烯行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)聚丙烯膜市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》。

我國(guó)對(duì)聚丙烯聚合工藝、催化劑、產(chǎn)品牌號(hào)開(kāi)發(fā)和工程放大的開(kāi)發(fā)力度不夠，所以，大多企業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品都是大路貨，洗衣機(jī)專(zhuān)用料、BOPP薄膜料、汽車(chē)專(zhuān)用料等產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口。我國(guó)聚丙烯單套裝置生產(chǎn)能力弱，年均產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，所以每年仍需要大量進(jìn)口。此外，我國(guó)聚丙烯生產(chǎn)裝置規(guī)模偏小，能耗較大，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差。

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?在聚丙烯工業(yè)化生產(chǎn)中，催化劑選擇的優(yōu)良程度，直接決定裝置的運(yùn)行平穩(wěn)程度及經(jīng)濟(jì)效益情況，選擇合適的催化劑成為裝置運(yùn)行過(guò)程中必須要關(guān)注的重點(diǎn)。

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CS-Ⅱ型高效催化劑屬于第四代聚丙烯催化劑，具有高活性、立體選擇性好，分子量分布可控，聚合物顆粒顆粒均勻，大小適度等特點(diǎn)。主催化劑TiCl4附著在載體MgCl2上，載體MgCl2起著非常關(guān)鍵的作用，使得過(guò)渡金屬鈦原子能夠以活性中心的形式存在，使其更容易與助催化劑及丙烯單體反應(yīng)；鈦化合物活性組分可以高度分散到載體的表面，增加活性中心濃度，可以大幅提高催化劑活性。同時(shí)鎂離子的電負(fù)性比鈦低，通過(guò)Mg-Cl-Ti的推電子效應(yīng)，使活性中心鈦的電子云密度增大，從而降低單體分子在活性中心鈦上鏈增長(zhǎng)的活化能，提高鏈增長(zhǎng)速度常數(shù)值。

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當(dāng)前世界先進(jìn)水平的高效丙烯聚合催化劑除了具有高效率、高立體定向性能以近良好的聚合動(dòng)力學(xué)外，還要求生成的聚丙烯具有良好的顆粒形態(tài)和粒度分布，高表觀密度、等規(guī)度可調(diào)以及良好的流動(dòng)性等。CS-Ⅱ高效催化劑經(jīng)過(guò)不斷地完善和發(fā)展，已經(jīng)成功在連續(xù)本體法和環(huán)管工藝上應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)占有很大的市場(chǎng)。CS-Ⅱ型高效催化劑達(dá)到國(guó)外先進(jìn)的FT-4S球形催化劑的性能水平。

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催化劑效率隨聚合時(shí)間延長(zhǎng)而增加。1～4小時(shí)催化劑效率一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這表明CS-Ⅱ催化劑持續(xù)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，是一種優(yōu)良的催化劑，有利于丙烯與其他單體共聚合；但環(huán)管最佳反應(yīng)時(shí)間是1.5~2.5小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，反應(yīng)器中漿料密度并沒(méi)有明顯增加，說(shuō)明延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，只是增加公輔消耗等，對(duì)聚合反應(yīng)并無(wú)有利影響。

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在聚丙烯工業(yè)界，齊格勒—納塔(Ziegler-Natta)催化劑可謂無(wú)人不曉。我國(guó)超4000萬(wàn)噸/年的聚丙烯總產(chǎn)能，幾乎全部使用該類(lèi)催化劑生產(chǎn)。從20世紀(jì)50年代誕生至今，齊格勒—納塔催化劑已更新演變至第五代。新型內(nèi)給電子體已成為催化劑更新?lián)Q代的標(biāo)志，是該類(lèi)催化劑研究的重要領(lǐng)域。

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催化劑是烯烴聚合技術(shù)的核心，具有較高的技術(shù)壁壘。從公開(kāi)信息看，國(guó)際上有兩家龍頭企業(yè)已各自商業(yè)化了1~2種新的催化劑用內(nèi)給電子體。從國(guó)內(nèi)看，中石化深耕內(nèi)給電子體領(lǐng)域20多年，目前也已擁有兩種成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的原創(chuàng)性第五代催化劑用內(nèi)給電子技術(shù)。第一種為2003年研發(fā)成功的二醇酯內(nèi)給電子體，第二種就是最近通過(guò)鑒定的BCZ-308催化劑用新型內(nèi)給電子體。

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中國(guó)石化北京化工研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)北化院)開(kāi)發(fā)完成的“基于新結(jié)構(gòu)內(nèi)給電子體的高熔體強(qiáng)度聚丙烯用催化劑”技術(shù)通過(guò)中石化集團(tuán)公司科技部鑒定，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。據(jù)了解，這是迄今全球?yàn)閿?shù)不多的成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的內(nèi)給電子體技術(shù)。

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內(nèi)給電子體是聚丙烯催化劑的核心組成，很大程度上決定了催化劑的性能，以及聚丙烯的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和加工性能。從微觀結(jié)構(gòu)看，聚丙烯鏈段中甲基的排布有全同、間同、無(wú)規(guī)等立體構(gòu)型。聚丙烯的微觀結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量大小和分布都會(huì)影響其結(jié)晶行為和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響聚丙烯的機(jī)械性能和加工性能。而給電子體正是聚丙烯微觀結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量及分布的決定因素之一。為此，中國(guó)石化北京化工研究院在掌握新一代內(nèi)給電子體構(gòu)型控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功解決了聚合活性低、立構(gòu)定向性差等難題，開(kāi)發(fā)出綜合性能優(yōu)良的BCZ-308催化劑。

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目前國(guó)內(nèi)聚丙烯產(chǎn)能已結(jié)構(gòu)性過(guò)剩，需求偏弱，部分生產(chǎn)企業(yè)出現(xiàn)虧損。產(chǎn)品差異化、高端化以及進(jìn)一步拓寬聚丙烯的應(yīng)用有望助力企業(yè)‘脫困’和提升盈利能力，進(jìn)而促進(jìn)聚丙烯產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。研發(fā)BCZ-308催化劑的意義就在于通過(guò)催化劑的差異化，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂產(chǎn)品的差異化。

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經(jīng)過(guò)幾年的應(yīng)用試驗(yàn)，北化院和上海賽科石化、中石化催化劑公司合作，基于BCZ-308催化劑開(kāi)發(fā)出一種新的高熔體強(qiáng)度聚丙烯產(chǎn)品技術(shù)。該技術(shù)已在上海賽科石化25萬(wàn)噸/年Innovene氣相裝置上成功應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)器中直接生產(chǎn)高熔體強(qiáng)度聚丙烯，目前產(chǎn)量約8000噸/年。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)品熔體強(qiáng)度顯著高于進(jìn)口產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足下游企業(yè)對(duì)壓塑、吹塑、吹膜等加工工藝的性能需求，可用于生產(chǎn)高性能包裝材料、防水卷材離型膜等制品。

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新技術(shù)要推廣，需要找到好的產(chǎn)品切入點(diǎn)。2015年BCZ-308催化劑工業(yè)化完成后，陸續(xù)在多家企業(yè)進(jìn)行了工業(yè)實(shí)驗(yàn)。目前真正落地生根的只有上海賽科石化一家，實(shí)現(xiàn)了樹(shù)脂產(chǎn)品的穩(wěn)定銷(xiāo)售。采用該催化劑生產(chǎn)的聚丙烯，催化劑成本比普通產(chǎn)品高出不到100元/噸，但產(chǎn)品售價(jià)要高400~800元/噸，為企業(yè)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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采用BCZ-308催化劑生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布很寬，在保證聚合物力學(xué)性能的同時(shí)，具有良好的加工性能。此外，制成的聚丙烯超大相對(duì)分子質(zhì)量鏈段特別多、熔體強(qiáng)度較高，目前已實(shí)現(xiàn)在吹膜、中空材料領(lǐng)域的突破。后續(xù)，項(xiàng)目組將一方面利用該新結(jié)構(gòu)內(nèi)給電子體開(kāi)發(fā)系列催化劑，另一方面將應(yīng)用此類(lèi)催化劑開(kāi)發(fā)新的樹(shù)脂產(chǎn)品，拓展樹(shù)脂產(chǎn)品在新領(lǐng)域、新場(chǎng)景的應(yīng)用。

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