(辽阳石化)5-1-聚烯烃催化剂“十二五”框架.doc

附件1“十二五”炼油化工重大科技项目顶层框架设计报告（2011年-2013年）项目名称：高附加值合成树脂生产技术及新产品研究开发与工业应用课题名称： 聚乙烯催化剂及工艺研究开发与应用 研究周期： 2011年-2013年 牵头单位： 石化研究院 辽阳石化 参加单位：大庆石化 兰州石化 吉林石化 独山子石化 编制负责人：王刚、王健 审 核 人： 王健 科技管理部2011年 3月 18 日 目录淤浆法聚乙烯部分:4一、立项的必要性和重大意义4二、主要技术需求和国内外研发进展5（一）主要技术需求5（二）国内外研发进展7三、“十二五”课题研究目标、主要研究内容和专题设置9（一）研究目标9（二）主要技术经济考核指标17五、课题组织管理和经费预算19（一）组织管理19（二）进度安排20（三）经费预算24气相法聚乙烯部分:35一、立项的必要性和重大意义35二、主要技术需求和国内外研发进展36（一）主要技术需求36（二）国内外研发进展36三、“十二五”课题研究目标、主要研究内容和专题设置38（一）研究目标38（二）主要研究内容、关键技术与研究路线39（三）专题设置39四、课题预期成果和主要考核指标39（一）预期成果及应用前景39（二）主要技术经济考核指标40专题四：新型铬系催化剂研究40附表：“十二五”炼油化工技术领域课题框架设计情况表淤浆法聚乙烯部分: 一、立项的必要性和重大意义聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯(HDPE)及一些具有特殊性能的产品。其特点是价格便宜，性能较好，可广泛应用于工业、农业及日常生活中，在塑料工业中占有举足轻重的地位。在HDPE、LDPE 和LLDPE 中, HDPE 的结构最简单、对称,只含有极少数的支链,因而其结晶度最高、密度最高、晶粒也最大。在分子量分布上,HDPE 的Mw/Mn为210。HDPE的这种结构决定了其熔点最高、强度和硬度最大。它的主要特点如下: (1)与LDPE相比它的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和硬度优于LDPE。但冲击强度要比LDPE 差,因为非结晶区有利于冲击能的吸收。(2)在聚乙烯中HDPE热性能最好(熔点最高)。(3)HDPE 抗化学性能也最好。(4)由于密度高,HDPE的抗渗透性能也最好。 在加工方面,不同指数的HDPE用途有些区别。一般使用指数(MI)为0.11.0 的HDPE制中空容器,其用量最大;指数为6100的HDPE可用注塑法生产各种食品容器、家用器皿、和桶等；挤塑时使用指数在0.11.0的HDPE ,主要制品有薄膜、板材、电线电缆、波纹管、燃气管等。 在高密度聚乙烯生产工艺中一般采用Unipol气相法、BP气相法、三井淤浆法、赫斯特淤浆法及飞利浦环管工艺，而在淤浆法工艺中，就中国石油而言以巴塞尔Hostalen工艺和日本三井CX工艺为主。2010年，中国石油所属企业的淤浆法聚乙烯总生产能力达157万吨，其中，大庆石化公司60万吨，吉林石化公司30万吨，兰州石化公司30万吨，独山子石化公司30万吨，辽阳石化公司7万吨。在建淤浆法聚乙烯生产企业有：抚顺石化公司30万吨，四川乙烯30万吨。淤浆法聚乙烯生产能力占聚乙烯总生产能力的50%。淤浆法聚乙烯生产装置运行水平高低，专用树脂产品比例高低，催化剂研发水平，对于提高中国石油聚乙烯整体竞争力尤为重要。未来几年，中国石油要在进一步提高产品生产规模的同时，应大力提高改进聚乙烯催化剂及工艺生产技术，开发高附加值的聚乙烯新产品，进一步开发出具有自主知识产权的成套技术，从根本上为聚乙烯产品结构调整和新品开发提供保障。本课题将开展在此领域催化剂的开发和聚合工艺的优化及调整，不断开发高品质专用料产品是重要的研究方向，对中国石油淤浆法工艺所采用催化剂、优化聚合工艺、开发新产品、提高产品档次和水平具有十分重要的意义。二、主要技术需求和国内外研发进展（一）主要技术需求2010年，我国聚乙烯（PE）产能1025万吨，中国石油聚乙烯产能近320万吨。聚乙烯是合成树脂中产量最大的品种，聚乙烯产品盈利与否关系到整个化工业务的盈利能力。相比国外，我国PE产能、产量、产品质量和工艺技术与国外相比存有较大差距，主要表现在：通用料多，专用料少；中低档产品多，高档产品少；技术含量低、附加值低的产品多，利润高、附加值高的产品少；生产技术相对落后，企业建设重点滞留在扩大规模上，尤其是管材料和高强度膜料大部分还依靠进口。尤其在催化剂方面，尽管在淤浆法工艺中，80%采用国产催化剂，20%采用进口催化剂，但是催化剂的开发仍然表现出明显的不足，特别是中国石油远远落后于国内先进水平。在产品方面，高品质、高附加值品种少，质量不高，距国外同类装置相比存在较大差距。在催化剂方面近几年，在催化剂研发方面中国石油仅开发出JK-1、JM-1和PSE-01三种较为成型的催化剂。JM-1催化剂是辽化公司研究院经过多年研制开发的一种用于淤浆法HDPE工艺的聚乙烯催化剂，该催化剂在保持辽化公司烯烃厂THB型催化剂原有的颗粒形态好、反应平稳、易于控制的基础上，具有活性更高（是原有THB型催化剂活性的10倍）、氢调敏感性好、共聚性能好等特点，该催化剂已进行工业化应用试验，生产出氯化聚乙烯（L0555P）优级品数千吨，产品在保持原有优异性能基础上，产品颜色及灰分指标大幅度改善。从催化剂性能上看，比较适合串联生产工艺，生产双峰薄膜级树脂。JK-1型聚乙烯高效催化剂是辽化公司研究院与北京金鼎科化工科技有限公司共同开发的用于淤浆法HDPE工艺的聚乙烯催化剂，该催化剂具有活性高（50KgPE/gCat）、氢调敏感、共聚性能好、寿命长等特点，该催化剂已完成了百公斤级试验，2008年在大庆石化公司塑料厂HDPE装置（日本三井CX聚合工艺）上进行了工业化应用实验，生产出了PE5000S优级品。采用该催化剂在辽化公司研究院聚烯烃中试装置上进行了PE100树脂研制，所生产的PE100树脂产品在力学性能、分子量分布、聚合物形态、产品加工性能的诸多方面均达到了市场上PE100树脂水平。PSE-01催化剂是中国石油石油化工研究院自主开发的新型高效聚乙烯催化剂，该催化剂具有活性高，氢调敏感、共聚性能好、聚合物颗粒形态好等特点。目前，该催化剂已具备公斤级生产能力，用该催化剂在辽化公司研究院聚烯烃中试装置上进行了PE100树脂研制，已经完成产品管材加工试验，正在进行管材综合性能测试。另外，石油化工研究院兰州中心已成功开发出茂金属催化剂、载体硅胶、MAO等制备技术，大庆研究中心拥有中试气相乙烯聚合装置。因此，在中国石油实现茂金属聚乙烯催化剂的气相中试研究（乙烯与己烯-1共聚）具有现实性和可行性，但尚未进行中试聚合试验研究。产品开发方面我国先后引进了Basell公司的Hostalen工艺、三井工艺和Phillips环管浆液工艺等多套乙烯淤浆聚合生产装置，具备生产PE100管材专用树脂的装置条件，但由于催化剂开发落后和国外技术封锁等原因，这些装置生产的PE80、PE100等管材专用树脂的加工性能和力学性能与国外相比尚存在明显差距。高档专用管材原料大量进口，在燃气管方面，国内管材加工企业多用美国Philips公司的TR418，英国BP公司的PC2040，比利时Solvay公司的TUB101和北欧化工公司的3470等。在催化剂方面，大多采用进口催化剂。中国石化的上海石化、广州石化、扬子石化的PE100催化剂原采用日本三井公司的RZ200催化剂，之后采用北京化工研究院开发的BCH催化剂，然而，BCH催化剂制得的聚合物颗粒形态较差，细粉较多、粒径分布宽及形态较差。目前大多采用北京化工研究院化院后期开发的BCE型催化剂，制得的聚合物的堆积密度有所提高，但催化剂活性偏低，并且催化剂的氢调敏感性和共聚性能还不理想。中国石油目前只有吉林石化和独山子石化生产PE100管材专用树脂，其中吉林石化采用巴塞尔Hostalen工艺（30万吨/年,BasellZ-501催化剂），而独山子石化采用欧洲Innovene S公司双环管淤浆法聚合工艺（30万吨/年，MT2110催化剂)。由于这两套装置工艺控制和装置运行水平等原因，使得生产的PE100产品与国际先进水平相比存在一定差距。作为淤浆法高密度聚乙烯工艺的特色产品，高强薄膜在加工方法相似、产品性能相近的情况下，薄膜厚度比低密度聚乙烯减少50%，比线性低密度聚乙烯减少20%-30%。但同样由于催化剂和聚合工艺等原因，造成产品品质不高，与国外同类产品存在明显差距。（二）国内外研发进展聚乙烯技术的快速发展在很大程度上得益于催化剂性能的不断改进和提高，催化剂对聚合物的微观和宏观结构都有重要的影响，直接决定了产品的性质和应用。PE催化剂发展至今，已经形成Ziegler-Natta催化剂 (简称Z-N催化剂)、铬系催化剂、茂金属催化剂等多种催化剂共同发展的格局。Z-N催化剂经过几代的发展，性能已得到很大提高，主要代表有：美国Univation公司的UCAT-A和UCAT-J系列，总部在荷兰的德国Basell公司开发的Avant Z，加拿大Nova公司和英国BP公司开发的Novacat系列和日本三井化学公司的RZ催化剂；铬系催化剂有Basell公司的Avant C和Univation公司的UCAT-B和UCAT-G系列；茂金属催化剂的催化特性优异，主要有美国Exxon公司的Exxpol催化剂，美国Dow化学公司的CGC催化剂和Univation公司的XCAT系列。生产双峰或宽相对分子质量分布 PE的复合催化剂是近年研究开发热点，主要代表有 Univation公司的Prodigy双峰催化剂BMC-100和BMC-200，美国 Phillips公司的双功能催化剂和美国Du Pont公司的铁系非茂催化剂茂金属催化剂。 我国从 20世纪 60年代初开始聚乙烯催化剂的研究和开发，在 Z-N催化剂的国产化方面取得了很大的进步。中国石油化工股份有限公司(简称中国石化)北京化工研究院和上海化工研究院(分别简称北化院和上化院)分别开发了适用于气相法PE生产工艺的固体催化剂BCG、SLC-G系列和淤浆进料催化剂 BCS、SLC-S系列，并先后在多套PE装置上得到应用。国产淤浆进料催化剂具有优良的共聚、流动和分散性能，可以适应干态和冷凝态操作，生产的PE树脂性能优 良，灰分少，质量稳定，产品各项性能指标均达到优级品水平。2007年，北化院推出新一代高活性乙烯淤浆聚合BCE催化剂，制备中密度聚乙烯和高密度聚乙烯(HDPE)树脂，适用于三井化学公司CX淤浆聚合工艺，催化剂具有活性高、氢调性能好、共聚性能好、催化剂粒径分布窄以及低聚物含量少等特点。中国石油辽阳石化公司(简称辽阳石化)开发的JM-l催化剂。在辽阳石化HDPE生产装置上进行了工业应用试验结果表明，催化剂具有活性高、工艺参数平稳、树脂产品的熔体流动速率(MFR)调整较快等特点。我国茂金属催化剂的开发始于20世纪 90年代初，石科院和北化院共同研究制备的APE-1茂金属催化剂已经进行了釜式淤浆法工艺、环管淤浆法工艺及气相流化床工艺中试试验，并进行了气相流化床工艺装置的工业应用试验。中国石油兰州石油化工研究院(简称兰化院)经过多年研究，先后合成出二氯二茂锆、茚基环戊二烯基二氯化锆等7种茂金属主催化剂和甲基氯氧烷(MAO)催化剂及含硼阳离子引发剂 。该院还成功开发出LSG-1型硅胶载体，并应用于茂金属负载化工艺，性能达到国外同类产品水平。2007年10月，中国石油大庆石化公司首次采用Univation技术生产出茂金属线型低密度聚乙烯(LLDPE)，实现了茂金属聚乙烯的国产化生产。铬系催化剂、非茂金属催化剂和复合催化剂领域的研究和开发工作也取得了很大的进步。上化院开发的SCG-345铬系催化剂，可应用于Unipol PE生产工艺，生产中等相对分子质量分布和宽相对分子质量分布的LLDPE及HDPE树脂，催化剂性能稳定，可以完全取代同类进口催化剂。上化院开发的适合于Borstar双峰PE生产工艺的SLC-B（H）和SLC-B（L）催化剂，成功应用于中国石化上海石油化工股份有限公司(简称上海石化)250 kta Borstar双峰PE生产装置，催化剂活性高氢调敏感性、共聚性能和细粉含量等指标与进口同类催化剂相当。中国科学院化学研究所公开的-双亚胺吡啶铁系非茂催化剂钛系Z-N催化剂以及大庆石油学院公开的双磷铬系催化剂茂金属催化剂，都可用于制备较高共聚单体插入率的LLDPE产品。中国石化扬子石油化工股份有限公司(简称扬子石化)与中国科学院上海有机化学研究所合作成功研发出聚烯烃结构可控SST系列新型非茂金属催化剂，适用于多种乙烯聚合工艺的要求，合成的聚烯烃产品具有特殊的力学性能，促进我国聚乙烯产品向多样化、系列化、专用化、高性能化的方向发展。三、“十二五”课题研究目标、主要研究内容和专题设置（一）研究目标1、以JK-1为催化剂，通过对工艺的优化及催化剂配方的调整，摸索出中试工艺条件，开发出PE100级管材专用树脂中试产品，为工业化生产提供技术支撑。形成具有自主产权的工艺技术，产品质量达到国内领先水平。2、在淤浆法工艺聚乙烯高效催化剂小试制备工艺技术研究成果的基础上，进行高效催化剂制备工艺技术的中试和研究，制备出双峰聚乙烯薄膜专用树脂，并使用这种催化剂在辽阳石化公司的淤浆法高密度聚乙烯中试连续装置上应用生产出聚乙烯薄膜专用树脂。使用JM-1高效催化剂在中试装置上开发出满足双峰薄膜要求的HDPE专用料产品，形成具有自主产权的工艺技术，达到国内领先水平。3、利用辽阳石化公司研究院烯烃中试装置对Basell Z501催化剂进行聚合工艺优化研究，确定Z501催化剂适合的生产PE100管材专用料的工艺条件，生产出中国石油高质量的PE100管材专用料。4、采用PES-01催化剂，通过对工艺的优化及催化剂配方的调整，摸索出中试工艺条件，开发出PE100级管材专用树脂中试产品，为工业化生产提供技术支撑。形成具有自主产权的工艺技术，产品质量达到国内领先水平。催化剂综合性能达到国外同类催化剂水平，拥有自主知识产权。5、形成茂金属催化剂连续气相聚合成套中试技术，包括：茂金属主催化剂化合物的选取与合成、连续气相聚合工艺技术和茂金属LLDPE聚乙烯中试样品性能测试及应用。6、开发出以自制改性硅胶为载体的铬系催化剂制备技术。7、以自主研发的淤浆法聚乙烯催化剂技术为基础，生产和市场为导向，开发高品质、高附加值聚乙烯差别化系列产品，完成三井油化CX工艺催化剂、Hostalen淤浆工艺催化剂工业应用试验；开发出高强膜、耐压管材、中空容器等高性能、高附加值专用树脂2个，形成中国石油高密度聚乙烯核心特色技术，提升股份公司聚乙烯产品的市场竞争力。8、以前期钒催化剂小试技术为基础，生产和市场为导向，开发高品质、高附加值聚乙烯差别化系列产品，完成钒催化剂的放大研究，完成钒催化剂中试聚合应用试验；开发出高分子量、宽分子量分布耐压管材专用树脂，形成中国石油高密度聚乙烯核心特色技术，提升股份公司聚乙烯产品的市场竞争力。（二）主要研究内容、关键技术与研究路线主要研究内容：课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用：（1）催化剂性能调整实验，以辽阳石化分公司研究院与北京金鼎科化工科技有限公司共同开发的JK-1型聚乙烯高效催化剂为基础，通过优化催化剂制备条件不断调整催化剂综合性能。进行催化剂聚合动力学研究。使催化剂具有高活性、氢调敏感，寿命长、特别是要在高氢条件下即保持足够的活性，又具有良好的聚合物形态，同时具有与长链烯烃良好的共聚性能。（2）专用树脂模试研制，主要包括高氢环境下的催化剂活性和聚合物形态考核、乙烯与长链烯烃共聚合实验、分段聚合实验、PE100专用树脂组合物高、低组分比例调整实验、PE100专用树脂模试产品性能测试和结构表征。（3）专用树脂中试试制，根据模试聚合结果，对聚合工艺参数中重点工条件的控制方法进行深入研究，制定中试试制方案。利用聚烯烃连续聚合中试装置，采用串联聚合的方式进行专用树脂试制，生产出吨级专用树脂新产品。（4）PE100级管材料后配方研究及加工应用实验，在对中试产品进行性能测试的基础上，进行PE100助剂配方研究并对中试产品进行造粒处理，在管材生产线上对中试产品进行管材加工实验，重点考察专用树脂的加工成型性能，试制出PE100管材制品。（5）PE100管材性能测试，在国家级管材测试部门进行管材制品测试，通过国家级等级认证。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发：催化剂性能调整实验，使催化剂具有氢调敏感好，特别是要在高氢条件下即保持足够的活性，又具有良好的聚合物形态，同时具有与长链烯烃良好的共聚性能；剖析进口产品的聚合物密度，堆密度，熔融指数，分子量分布，拉伸屈服应力，鱼眼数；专用树脂模试研制内容有，高氢环境下的催化剂活性和聚合物形态考核、乙烯与长链烯烃共聚合实验、分段聚合实验、聚乙烯薄膜专用树脂模试产品性能测试和结构表征；利用聚烯烃连续聚合中试装置，采用串联聚合的方式进行专用树脂试制，生产出吨级薄膜专用树脂新产品。课题三Z501催化剂聚合工艺优化：针对吉化公司乙烯厂HDPE生产装置（Basell淤浆法聚合工艺）所生产的PE100树脂（JHMGC100S）与国外专用树脂存在一定差距问题，使用Z501催化剂，在辽化公司研究院连续聚烯烃装置上进行PE100树脂工艺优化，重点是通过调整第一段和第二段聚合物的分子量及高、低分子量组分的比例（各段乙烯流量、一段氢气乙烯比及共聚单体加入量等），改善PE100树脂的力学性能和产品加工性能，使JHMGC100S产品质量进一步提高，达到高档次管材水平。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发：研究催化剂PES-01催化乙烯聚合动力学，优化催化剂PES-01。研究催化剂PES-01的组成和聚合反应条件对产物聚乙烯的粒度分布、蜡含量和细粉含量等的影响规律。完成催化剂PES-01用于淤浆法乙烯聚合模试研究。完成催化剂PES-01用于淤浆法乙烯聚合中试放大研究。为工业化试验提供依据。课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究：（1）、茂金属催化剂的制备；（2）、载体硅胶的研制；（3）、催化剂负载化研究；（4)、共聚单体己烯-1研究；(5)、气相中试研究；(6)、茂金属中试产品加工及市场定位。课题六 新型铬系催化剂研究：(1)、自主技术开发的催化剂载体硅胶与国外同类硅胶的物理与化学性能对比分析，硅胶载体组成、结构形态与性能等的优化研究。(2)、硅胶载体的热改性和化学改性及其对催化剂结构形态和催化性能的影响规律研究。（3）、铬活性物种在硅胶载体表面的负载化机理及其负载工艺条件对催化剂结构形态、乙烯聚合反应性能、特别是对高密度聚乙烯产品性能影响规律的研究。课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究：（1）茂金属主催化剂化合物的选取与合成；（2）溶液聚合小试研究；（3）与单体辛烯-1共聚聚合研究；（4）小试样品性能测试；（5）茂金属催化剂溶液聚合成套小试技术的形成。课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验：（1）催化剂制备工艺放大研究：建立完善催化剂制备中试装置（10kg/批）；催化剂放大合成工艺优化；评价放大合成的催化剂的活性、动力学行为、氢调敏感性和共聚性能；（2）聚合中试评价试验：以生产丁烯-1共聚专用树脂为目标，在辽阳化工研究中心淤浆法聚合中试装置上进行中试聚合评价。考察放大合成催化剂的聚合活性、氢调敏感性、共聚性能，温度敏感性、装置适应性；考察聚合工艺条件对聚合产品性能的影响；对聚合产品进行性能评价和加工应用，对制品进行评价；对中试聚合应用试验的结果进行总结，为工业应用试验提供依据。（3）聚合工业应用试验批量制备工业应用催化剂；制订工业化应用试验方案；在大庆石化公司24万吨/年生产装置和辽阳石化8万吨/年生产装置上进行催化剂的工业应用试验，具体牌号根据装置生产情况而定，催化剂性能及聚合物性能指标达到合同指标要求；聚合产品性能评价及加工应用研究；工业应用试验总结及聚合产品市场跟踪。课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究：（1）钒催化剂合成装置的建立（10L）；（2）钒催化剂制备工艺放大研究：催化剂放大合成工艺优化；评价放大合成的催化剂的活性、动力学行为、氢调敏感性和共聚性能；（3）聚合中试评价试验以生产丁烯-1共聚专用树脂为目标，在辽阳化工研究中心淤浆法聚合中试装置上进行中试聚合评价；考察放大合成催化剂的聚合活性、氢调敏感性、共聚性能，温度敏感性、装置适应性；考察聚合工艺条件对聚合产品性能的影响；对聚合产品进行性能评价和加工应用，对制品进行评价；对中试聚合应用试验的结果进行总结，为工业应用试验提供依据。关键技术：课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用：(1)JK-1型催化剂性能调整和优化。调整后的催化剂具有高活性、氢调敏感，寿命长、特别是要在高氢条件下即保持足够的活性，又具有良好的聚合物形态。串联条件下催化剂总活性1.5104gPE/gCat。(2)专用料的聚合工艺技术,主要包括,专用料组合物高、低组分比例确定和工艺控制方法；共聚单体的种类、加入量及加入方式。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发：（1）JM-1型催化剂性能调整和优化 调整后的催化剂具有高活性、氢调敏感，寿命长、特别是要在高氢条件下即保持足够的活性，又具有良好的聚合物形态；（2）专用料的聚合工艺技术 主要包括专用料组合物高、低组分比例确定和工艺控制方法；共聚单体的种类、加入量及加入方式。课题三Z501催化剂聚合工艺优化：专用料的聚合工艺技术,主要包括：专用料组合物高、低组分比例确定；Z501催化剂聚合方式和聚合工艺优化技术。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发：PES-01催化剂性能调整和优化。使其调整后的催化剂具有高活性、氢调敏感，寿命长、又具有良好的聚合物形态。PES-01催化剂用于生产PE-100聚合工艺技术。课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究：催化剂体系的选取及负载和气相聚合工艺（共聚）技术。课题六 新型铬系催化剂研究：1）硅胶载体制备过程中的改性和结构形态调控新技术；2）硅胶载体和催化剂表面物理化学改性新技术；3）活性组分铬物种的负载化新技术。课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究：茂金属催化剂的选取与合成，溶液聚合工艺工程技术以及与乙烯/辛烯-1共聚共聚聚合研究。课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验: （1）采用一种新型给电子体化合物，提高催化剂的共聚合性能，降低低聚物含量；（2）催化剂的形态控制，利用固体表面张力学和金属有机化学的基本原理，采用溶解-析出及化学反应的方法，控制催化剂的粒径、粒径分布及颗粒强度，降低聚合物中的细粉含量；（3）催化剂放大制备工艺技术；（4）丁烯-1共聚专用树脂生产工艺技术。课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究: （1）适用于聚乙烯催化剂的高效MgCl2球形载体制备工艺；（2）催化剂制备过程中钒的综合利用研究；（3）催化剂聚合工艺研究及工艺条件确定。研究路线：课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用根据目前国内外双峰相对分子质量分布PE生产具体情况，利用辽阳石化公司研究院淤浆法聚烯烃连续工艺中试装置，在专用树脂研制上本项目采用分段聚合法，具体是采用Basell公司的Hoechst工艺，进一步扩展到三井工艺。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发根据目前国内外双峰相对分子质量分布PE生产具体情况，利用辽阳石化公司研究院淤浆法聚烯烃连续工艺中试装置，采用具有自主知识产权的JM-1高效乙烯聚合催化剂进行双峰聚乙烯薄膜专用树脂的研制。课题三Z501催化剂聚合工艺优化 根据目前国内高密度聚乙烯生产装置的实际情况，本项目充分利用辽阳石化公司研究院淤浆法聚烯烃连续工艺中试装置的特点，采用分段聚合法（串联工艺），根据需要分别采用Basell公司的Hoechst工艺及日本三井CX工艺，对Z501催化剂进行聚合工艺优化研究，改善PE100树脂力学性能和产品加工性能。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发 考察MgCl2载体的不同溶解体系中各种第三组分（给电子体）对乙烯淤浆聚合行为的影响。设计选择各种形态修复剂用以控制催化剂的形态及粒径分布，考察不同的载体析出方法对催化剂活性、共聚能力及聚合产物性能的影响。课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究改善催化剂载体硅胶，进一步提高硅胶的气相床适应性；进行茂金属主催化剂的合成与优选，提高催化剂共聚能力；进行催化剂负载化研究，通过气相床验证催化剂负载性能；中试产品的性能表征及产品市场定位。课题六 新型铬系催化剂研究 硅胶制备；载体改性优化；活化条件优化；铬负载化优化；乙烯聚合小试评价研究；聚合物性能测试；催化剂制备的工程放大。课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究 利用自制的茂金属化合物、MAO（或MMAO）进行茂金属催化剂溶液聚合，形成适用于乙烯溶液聚合工艺茂金属催化剂制备技术； 以自主茂金属为催化剂开展乙烯/辛烯-1共聚研究，得到具有高韧性、高撕裂强度和高透明性的聚乙烯产品。课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验 以前期的研究为基础，在催化剂合成放大装置上进行催化剂制备工艺研究及工艺优化，考察催化剂合成放大效应；批量制备催化剂产品；用放大合成的催化剂在辽阳化工研究中心淤浆法聚合中试装置上进行中试聚合评价，考察放大合成催化剂的聚合活性、氢调敏感性、共聚性能，温度敏感性、装置适应性、工艺适应性，为下一步工业应用试验提供技术依据；在大庆石化公司24万吨/年生产装置和辽阳石化8万吨/年生产装置上进行催化剂的工业应用试验，具体牌号根据装置生产情况而定，催化剂性能及聚合物性能指标达到合同指标要求；同时进行聚合产品性能评价及加工应用研究。为淤浆法聚乙烯催化剂放大生产提供完整的工艺包。课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究 以小试研究为基础，建立钒催化剂合成放大装置，进行钒催化剂制备工艺研究及工艺优化，考察催化剂合成放大效应；用放大合成的催化剂在辽阳化工研究中心淤浆法聚合中试装置上进行中试聚合评价，考察放大合成催化剂的聚合活性、氢调敏感性、共聚性能，温度敏感性、装置适应性、工艺适应性，为下一步工业应用试验提供技术依据。（三）专题设置课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发课题三Z501催化剂聚合工艺优化课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究课题六 新型铬系催化剂研究课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究四、课题预期成果和主要考核指标（一）预期成果及应用前景课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用提供一种用于生产PE100级管材的聚乙烯专用料新产品。目前国内对燃气管专用聚乙烯原料（PE1OO及PE80）的需求量在50万吨/年。国内只能生产近20万吨/年，其余均为进口，缺口较大。按照2007-2008年平均价格测算，进口PE100管材专用料售价每吨高出普通HDPE产品500元左右，如果按PE125管材专用树脂的售价较普通HDPE产品高1000元/吨计，年产10万吨则可多创效益1亿多元。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发提供一种用于双峰薄膜用聚乙烯专用树脂新产品。国内高品质的双峰高密度聚乙烯薄膜专用树脂尚属空白，因此开发出一种高附加值的双峰聚乙烯膜料产品，不但可以提升中国石油在聚乙烯专用树脂开发领域的领先地位，充分利用好中石油唯一一套结合日本三井油化公司CX工艺和德国的Hoechst工艺的烯烃连续聚合装置，还具有良好的经济效益和社会效益。课题三Z501催化剂聚合工艺优化形成整套生产高档次PE100管材专用料聚合工艺技术。形成的聚合工艺技术顺利的应用于吉林石化HDPE工业生产装置，产品满足PE100高档管材专用树脂的生产要求，使PE100专用料在现有基础上产品质量进一步提高。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发形成PE-100管材专用料聚乙烯催化剂PES-01中试技术。开发自主知识产权的PES-01型催化剂可以替代国外催化剂，用来生产高品质HDPE树脂如PE100、高强膜材料等，这对于提升中石油高性能PE树脂生产能力和技术水平，提升市场竞争力具有重要意义。课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究形成茂金属LLDPE催化剂连续气相工艺聚合成套中试技术工艺包；提交气相法茂金属催化剂中试研究报告。在国外，目前已有三十多套茂金属聚乙烯生产装置,其中约有1/3为新建装置, 2/3为改建装置,茂金属聚乙烯国内需求约500万吨；国内需求约50万吨。在国内，大庆石化公司采用Univation公司XcatTM HP-100催化剂实现了茂金属线性低密度聚乙烯（m-LLDPE）在现有气相装置上的正常生产。因此，在中国石油实现茂金属聚乙烯催化剂的工业化具有现实性和可行性，更具有重要的社会效益和经济效益。课题六 新型铬系催化剂研究形成硅胶负载型铬系催化剂制备研究技术。我国目前Phillips铬系聚乙烯催化剂生产的高密度聚乙烯总产能已超过100万吨（其中中石油独山子石化超过40万吨），所使用的催化剂超过200吨全部依赖进口，本项目若能成功完成铬系聚乙烯催化剂制备研究并实现在工业装置上的应用，仅在国内市场的生产应用前景也将非常广阔。课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究茂金属LLDPE催化剂溶液聚合成套小试技术工艺包。研究成果可在中国石油下属的其它小型聚乙烯溶液聚合生产装置上进行应用。课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验完成催化剂中试放大装置建设、催化剂开发、新产品开发，达到合同要求指标；完成催化剂中试放大研究，完成工业化应用试验，并以会议形式完成项目验收；申请4件国家专利。开发淤浆法聚乙烯催化剂，替代进口催化剂RZ200和Z501，产品定位于高性能专用树脂，中国石油将拥有自主技术开发高性能聚烯烃产品；将为开发具有自主知识产权的淤浆法聚乙烯催化剂工艺包提供技术依据；仅中国石油内部可有效降低采购成本1.5亿元/年，按年产10万吨双峰聚乙烯专用树脂计，经济效益将增加5000万元/年；对生产企业进行全方位的生产技术服务，提升市场竞争力。课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究完成钒催化剂放大研究，达到合同要求指标；完成钒催化剂中试聚合应用试验；申请3件国家专利。中国石油大庆石化分公司、兰州石化公司现有两套年产40万吨的浆液法HDPE工业生产装置，目前急需使用生产宽分子量分布的催化剂品种，用以解决生产高分子量产品过程中需要采用双釜串联工艺的不利局面，如果本项目应用成功，很快就会投入工业化应用，解决生产过程的急需，并且将会在国内推广。（二）主要技术经济考核指标课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用熔融指数MFR（5Kg砝码）：0.20.4 g/10min； 密度：0.9450.96 0 g/cm3屈服强度：2325Mpa； 断裂伸长率：600；弯曲强度：1000MPa； 冲击强度KJm2：不断裂；ESCR：1000 H； 压力等级：10.0Mpa。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发双峰聚乙烯薄膜专用树脂技术指标：熔融指数MFR（5Kg砝码）：0.20.4 g/10min； 密度：0.9500.956 g/cm3屈服强度：23Mpa； 鱼眼数：0.8mm 1.5 0.4mm 15个（1520cm-2）-1灰分： 0.05%课题三Z501催化剂聚合工艺优化PE100专用树脂技术指标：熔融指数MFR（Kg砝码）0.20.4 g/10min； 密度0.9450.960g/cm3；屈服强度24MPa ； 断裂伸长率600；弯曲模量730MPa； 冲击强度20KJm2；ESCR1000H（2）中试聚合工艺优化研究考核指标采用Z501催化剂，以淤浆法工艺进行聚合试验，调整各参数条件，形成优异的聚合工艺条件，生产出高档次PE100管材专用料500Kg。并进行专用料管材制品加工成型试验，管材性能达到国外高档次PE100标准。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发催化剂指标：催化剂活性：50 kg PE/g cat. Ti含量：5%8%.聚合物指标：熔融指数MFR（Kg砝码）0.20.4 g/10min； 密度0.9450.960g/cm3；屈服强度24MPa ； 断裂伸长率600；弯曲模量730MPa； 冲击强度20KJm2；ESCR1000H 课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究催化剂性能指标：模试与中试气相聚合阶段，催化剂活性达到6000 kgPE/kgcat；聚乙烯产品性能达到18H10AX指标： PE堆密度：0.35g/cm3；熔体流动速率(g/10min)：0.901.10； 密度(g/cm3)：0.9160.922；拉伸屈服强度(MPa) ：12； 断裂强度(MPa)：35；断裂伸长率()：600。申请5项以上中国专利。课题六 新型铬系催化剂研究1、改性硅胶载体指标：改性组分：铬含量：0-3.5wt% 堆积密度：0.25-0.35 g/cm3比表面积：200-350m2/g 平均粒径：40-60m平均孔径：10-25nm 孔容：1.1-2.0cm3/g2、催化剂：活性组分铬含量0.51.5wt%。3、在同等聚合条件下，聚合活性达到目前进口工业铬系催化剂的活性水平：小试活性 2000-3000 gPE/gcat；中试活性 3000-4000 gPE/gcat； 生产装置试验活性4000-5000gPE/gcat 聚合物堆密度0.3g/cm3。课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究催化剂性能指标： 催化剂产率：3.0106gPE/mol.Metal聚乙烯产品性能指标：熔体流动速率(g/10min)：0.85-1.1； 密度(g/cm3)：0.916-0.922；拉伸屈服强度(MPa) ：15； 断裂强度(MPa)：40；断裂伸长率()：600。 申请3项以上中国专利。课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验三井油化CX工艺催化剂主要技术经济指标:（1）催化剂指标：催化剂活性25 kgPE/gcat Ti含量5.01.0% （2）聚合物指标 MFR 0.048.5（ g/10min ）密度 0.9480.967 g/cm3 堆密度0.32g/cm 粒度分布74m 4% 833m 6% 低聚物含量3 % Mw/Mn 630(可调) 断裂伸长率80 % 拉伸屈服强度 21MPaHostalen淤浆工艺催化剂技术经济指标:（1）催化剂指标 催化剂活性15 kgPE/gcat Ti含量58% （2）聚合物指标MFR 0.020.1 g/10min 密度0.9450.955 g/cm3 堆密度0.32 g/cm3 低聚物含量3 % 粒度分布74m 5% 833m 5%断裂伸长率400 % 拉伸屈服强度 22 MPa课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究催化剂技术指标：钒含量：2.54.0%； 聚合活性250 kgPE/gV聚合物技术指标：表观密度，0.37 g/cm3(实验室评价0.33)；MFR 0.011.0（2.16Kg，g/10min）；Mw/Mn1825五、课题组织管理和经费预算（一）组织管理课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用承担单位：中国石油辽阳石化公司合作单位：北京金鼎科化工股份有限公司课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发中国石油辽阳石化公司课题三Z501催化剂聚合工艺优化承担单位：中国石油辽阳石化公司合作单位：中国石油吉林石化公司课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发承担单位：中国石油石油化工研究院合作单位：中国石油辽阳石化公司 北京化工大学课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究承担单位：中国石油石油化工研究院合作单位：大庆石化公司课题六 新型铬系催化剂研究承担单位：中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心合作单位：华东理工大学课题七 茂金属乙烯/辛烯-1共聚合工艺研究承担单位：中国石油石油化工研究院合作单位：中国石油兰州石化公司课题八 淤浆法聚乙烯催化剂放大制备及工业应用试验承担单位：中国石油石油化工研究院；中国石油大庆石化公司；中国石油辽阳石化公司合作单位：天津科技大学；北京化工大学；华东理工大学课题九 高效钒系聚乙烯催化剂中试放大研究承担单位：中国石油石油化工研究院合作单位：黑龙江大学；俄罗斯科学院鲍列斯珂夫催化研究院（二）进度安排课题一 JK-1聚乙烯催化剂用于生产PE100级管材专用树脂的开发及应用本项目起止年限为2011年-2013年2011年 完成新型催化剂JK-1的优化和性能的调整；完成PE100级管材专用树脂的模试实验研究。2012年 完成PE100级管材专用树脂的中试研究。产品质量达到要求。完成PE100级管材加工配方研究，完成PE100级管材加工应用试验。2013年 完成PE100级管材综合性能检测。通过项目验收。课题二JM-1乙烯聚合高效催化剂用于生产双峰薄膜专用树脂的优化及开发本项目起止年限为2011年-2013年2011年 完成催化剂性能调整和催化剂性能评价，催化剂满足实验要求完成模试实验，试制出合格模试产品，形成模试技术成果。2012年 完成中试实验，试制出吨级专用树脂产品，产品质量达到目标要求。完成应用实验，加工性能满足要求。 2013年 完成材料编制和项目验收。课题三Z501催化剂聚合工艺优化本项目起止年限为2011年-2013年2011年 完成Z501催化剂性能综合评价。2012年 完成PE100中试聚合工艺优化；每批中试产品500Kg；完成PE100中试产品加工配方研究及加工实验。2013年 完善中试工艺条件。课题四 聚乙烯催化剂PES-01用于生产PE-100管材专用料技术开发本项目起止年限为2011年-2013年2011年 确定合适的第三组分及形态修复剂；确定出氯化镁的溶解条件，找出最佳的催化剂制备条件。2012年 完成催化剂的聚合评价，完成聚合物性能的表征；完成催化剂中试评价。2013年 考察工艺适应性，完成产品结构性能研，完成报告；完成验收课题五 茂金属催化剂催化乙烯与己烯-1共聚合气相连续法中试研究本项目起止年限为2011年-2012年2011.1-2011.3：茂金属主催化剂的合成与优选；均相催化剂活性达到2107gPE/mol.met以上；2011.4-2011.6：载体硅胶性能优化研究，进行催化剂负载化研究；负载催化剂催化剂活性达到5000kgPE/kgcat以上；2011.5-2011.8：己烯-1的纯化研究，以及与己烯-1共聚研究，气相聚合小试研究；负载催化剂催化剂气相聚合活性达到5000kgPE/kgcat以上；小试PE堆密度：0.32g/cm3；2011.9-2011.12：进行第一轮气相中试试验，以及中试mLLDPE产品性能测试；气相聚合活性达到5000kgPE/kgcat以上，PE堆密度：0.35g/cm3；熔体流动速率(g/10min)：0.90-1.10；密度(g/cm3)：0.916-0.922；拉伸屈服强度(MPa) ：12；断裂强度(MPa)：35；断裂伸长率()：600；2012.1-2012.3：进行催化剂负载化优化研究，以及与己烯-1共聚研究；气相聚合活性达到5000kgPE/kgcat以上，PE堆密度：0.35g/