茂金属聚烯烃：从催化剂开发入手

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近些年茂金属聚烯烃产品市场需求在快速上升，作为全球聚烯烃产品的头号生产大国，我国应抓住这一机遇，从核心催化剂开发入手，开发高性能茂金属聚烯烃技术，推动聚烯烃产业做优做强，实现“变道超车”。采访中，多位业内专家均表达了这一观点。

产业化驶入快车道

“与传统的齐格勒—纳塔聚烯烃催化剂相比，茂金属催化剂性能独特，可控制聚合物相对分子质量、立体规整结构、共聚单体含量等，从而生产出性能优异的聚烯烃树脂。茂金属聚烯烃催化剂工业化应用时间较短，以其生产的聚烯烃产品市场容量较小，但由于产品性能优异，近些年茂金属聚烯烃产品的市场需求在快速上升，已经有多种高性能特色产品获得了市场认可，如茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯、茂金属聚烯烃弹性体、茂金属聚烯烃润滑油（PAO）和茂金属聚烯烃蜡等。”中国石油石油化工研究院聚烯烃研究室主任义建军介绍说。

“目前国外已实现了弹性体、超低密度聚乙烯、双峰聚乙烯产品的产业化。相关技术主要集中在埃克森美孚、陶氏化学、帝斯曼、三井油化等外企手中，其中以埃克森美孚的技术实力最强。据统计，全世界已有百余个牌号的茂金属聚烯烃实现产业化，去年产量超过1000万吨。”中国石油石油化工研究院高级工程师张鹏表示。

眼下我国茂金属聚烯烃的开发也已驶入产业化的快车道。张鹏介绍，2007年9月，大庆石化6万吨/年LLDPE装置在国内首次使用进口茂金属催化剂生产出了茂金属聚乙烯产品；此后沈阳石蜡化工公司、独山子石化公司分别于2014年8月、2015年12月引进美国Univation公司技术，实现了茂金属聚乙烯的生产；齐鲁石化6万吨/年工业装置采用中国石化北京化工研究院自主技术成功进行了工业化试验。

义建军介绍了近几年国内的进展情况。2017年6月，哈石化采用催化剂PMP01在间歇式液相本体聚丙烯装置上生产出高透明茂金属聚丙烯mPP6006，首次实现了茂金属聚丙烯的工业化生产；中国石油石化院兰州中心于2017年底进行了茂金属聚丙烯纤维料MPH36Y的中试开发；燕山石化于2018年3月首次在工业化连续装置上实现茂金属聚丙烯生产。

自主催化剂开发滞后

“催化剂是聚烯烃工业技术进步的核心，它能大幅提高聚合物的收率、简化聚合工艺流程、提升产品品质、扩展产品的应用范围。”张鹏说。

“但从目前国内的情况来看，我们在茂金属催化剂的结构设计、溶液聚合的工艺开发、产品的应用研究等方面严重滞后。由于引进技术占主导，且茂金属聚烯烃的技术开发难度高、投入大、开发时间长，目前国内从事茂金属聚烯烃开发的科研单位少且力量分散。”张鹏表示。

义建军也认为，催化剂仍是茂金属聚烯烃工艺研发的核心。但目前国内茂金属聚烯烃规模化生产所用的催化剂几乎全部来自国外公司，我国至今还没有成套化的茂金属聚烯烃催化剂自主技术。

据了解，目前国内发展较快的是乙烯聚合用茂金属催化剂，中石化基本实现产业化，中石油也接近产业化，民营企业—淄博新塑开发的茂金属催化剂离产业化也只有一步之遥。聚丙烯茂金属催化剂的研发尚处于起步阶段。中国石油石化院突破茂金属催化剂负载关键技术，解决了其在现有聚丙烯装置上的适用性问题，成功开发出国内首个可生产透明间规聚丙烯的载体型茂金属聚丙烯催化剂PMP01.

多举措推进工业应用

在当今世界聚烯烃工业中，茂金属催化剂及聚烯烃的研发工作异常活跃，必须抓住这一机遇，才有可能使我国聚烯烃工业在短时间内赶上世界先进水平。“建议主管部门要结合国家的石油化工产业规划，根据我国茂金属聚烯烃产业的现状，设立鼓励研发的专项基金，整合科技力量，分重点、有步骤地开展技术攻关，完善必要的小试、中试装置建设，使成果转化和应用开发工作有效推进，”西北师范大学王平芳教授说。

张鹏认为，当前应重点抓好聚乙烯用茂金属催化剂的开发，力争在较短时间内实现工业化应用。同时加大茂金属聚烯烃弹性体、双峰聚烯烃、超高相对分子质量聚乙烯等高端聚烯烃产品的开发和市场推广力度，提高聚丙烯管材专用料、电容膜专用料等的生产比例，提升我国聚烯烃产业的竞争力。

“与传统聚烯烃树脂相比，茂金属聚烯烃树脂的确具有许多优异性能，但由于相对分子质量分布相对窄，由此带来的加工问题也在很大程度上制约着茂金属聚烯烃树脂的生产和应用。因此应加强茂金属树脂的加工应用研究，使现有加工设备能适应新型树脂的特性，除了考虑现有加工设备螺杆结构、口膜间隙、风环直径的大小以外，还要在加工助剂选择、加工工艺方面开展大量研究工作。”兰州石化乙烯厂副厂长赵东波表示。

目前国内为数不多的茂金属聚烯烃工业生产大多处于开发或试生产阶段，产量相对较少，产品性能也不太稳定。对此义建军认为，未来随着齐鲁石化、大庆石化、独山子石化等在茂金属聚烯烃生产的规模化，这个问题可能会得到解决。而大规模性能稳定的国产茂金属聚烯烃产品进入市场，将有利于下游用户特别是大型加工企业的使用，从而提高市场对茂金属产品的需求量。