2月18日,广州石化完成首批茂金属聚丙烯试产工作,这是中国石化自主研发的茂金属催化剂首次成功应用于三井工艺聚丙烯装置产出合格产品。
同日,宁夏三石博涛科技股份有限公司茂金属催化剂系列产品中试项目环境影响报告书(征求意见稿)公示。宁夏三石博涛计划投资2000万元,用于建设年产6吨茂金属催化剂(含5吨/年FM-100、1吨/年FM-200)生产线、年产27吨硼酸盐助剂(含3吨/年FB-100、3吨/年FB-200、21吨/年FB-300)生产线等。
2月13日,由北京化工研究院自主研发的茂金属聚丙烯SMC-PL01催化剂,在中原石化公司6万吨/年环管聚丙烯装置成功完成国内首次长周期工业化应用。
茂金属催化剂,是含有茂环(环戊二烯基或其衍生物)的金属配合物与助催化剂共同组成的催化体系。茂金属催化剂之所以能够在众多催化剂中脱颖而出,得益于其独特的功能特性。
●高聚合活性:活性中心单一且明确,这使得它能够更精确地控制聚合物的微观结构,从而制备出性能更加优异的材料。
●均相催化:在反应体系中呈均相分布,这不仅提高了催化效率,还使得催化剂的活性寿命更长,稳定性更好。
●多样性聚合条件:能够适应多种聚合条件,如溶液聚合、淤浆聚合、气相聚合等,为聚合物的制备提供了更多的选择。
基于以上特性,茂金属催化剂具有不可替代的地位,主要用于生产一系列高分子材料,包括但不限于超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、α-烯烃共聚物、EP共聚物橡胶、热塑性烯烃弹性体、聚丙烯有规共聚物和聚丙烯均聚物等。又得益于茂金属催化剂在石化、医药、农业等领域的广泛应用,以及新兴产业的崛起对高性能材料需求的增加,预计2030年全球茂金属催化剂市场规模将达到37亿元,年复合增长率(CAGR)为2.61%(2024—2030)。
国内研发已多年
我国针对茂金属催化剂及聚烯烃的研究与开发工作始于20世纪90年代初期。最先中国石化石油化工科学研究院通过茂金属催化剂APE-1S获得了间规聚丙烯(间规度80%~93%),中山大学于1998年成功使用高对称茂金属化体系也合成出间规聚丙烯。北京化工研究院致力于茂金属等规聚丙烯的开发,中科院化学所则先后合成了多种茂金属催化剂并成功制备第一张国产mPP膜。尽管我国在mPP的研究上起步较晚,但近年来,以中国石化和中国石油为主要代表的国内石化企业开始在mPP工业化上持续攻关,也取得了一定的进展。
1.中国石化自主研发进展
2012年,北京化工研究院茂金属聚丙烯催化剂制备技术小试研究取得进展,采用独特的载体处理技术及负载、活化工艺,解决了负载催化剂稳定性等关键问题。2021年,该催化剂在青岛石化间歇本体聚丙烯生产装置上成功应用,验证了其具有良好的稳定性和杂质耐受性。
2017年6月下旬,北京化工研究院自主开发的载体型茂金属聚丙烯催化剂(PMP-S01),在哈尔滨石化8万吨/年间歇式液相本体聚丙烯装置上首次使用,生产出高透明茂金属聚丙烯MPP6006。该产品可应用于包装、薄膜及注塑制品等,提供了性能差异化的聚居聚丙烯。
2018年3月16日,燕山石化于成功生产出茂金属聚丙烯产品。这是我国工业化连续生产装置上首次实现茂金属聚丙烯的成功开发,标志着燕山石化成为国内首家茂金属聚丙烯连续生产企业。mPP牌号有MPP1300和MPP1400等,可排产茂金属聚丙烯透明料MU4016和纤维料;MU4016是一种超高透明无规共聚聚丙烯,产品光泽度高、透明性优、低析出、感官性能好。适合于注塑成型、吹塑成型,在化妆品领域,使用了茂金属催化技术的超透PP可以达到玻璃般透明度。
2020年12月16日,扬子石化研究院科研团队在聚丙烯中试装置上实现了茂金属聚丙烯生产工艺的新突破,也实现了茂金属聚丙烯生产的连续稳定运行。
2022年11月16日,扬子石化使用中国石化自主研发的茂金属催化剂,首次成功工业化生产茂金属聚丙烯新产品,用于生产均聚和无规共聚茂金属聚丙烯产品,并开发多个茂金属聚丙烯产品,经检测,产品各项性能指标均符合设计标准,装置运行状况良好,实现了国产茂金属聚丙烯催化剂在连续聚丙烯装置上的首次工业化应用。
2022年11月,由北京化工研究院自主开发的茂金属聚丙烯催化剂,在中原石化环管聚丙烯工艺装置成功完成首次工业应用试验,生产出性能优异的均聚和无规共聚茂金属聚丙烯树脂。
2024年9月26日,中石化催化剂天津有限公司茂金属催化剂装置一次试车成功,产出合格产品。至此,BSG-茂金属-BCM载体装置三条生产线全部试车成功。该项目7月26日BSG催化剂装置正式投料试车;9月7日BCM载体装置正式投料试车;9月18日,茂金属催化剂装置正式投料试车,9月26日产出茂金属催化剂产品。
2.中国石油自主研发进展
2017年,攻关团队依托自主茂金属聚乙烯催化剂研发成果,历经4年潜心研究,发明了高活性双核茂金属催化体系,建立了基于自主催化剂特性建立了反应模型,开发出支链长度及含量可控的茂金属聚乙烯生产技术,形成了“6万吨/年茂金属气相法聚乙烯装置工艺设计包”。
2022年实现了2个系列6个牌号产品的稳定生产,并在兰州石化30万吨/年全密度聚乙烯装置上实现首次工业生产,并实现茂系向铬系在线转产一次成功,创造了国内生产规模最大装置生产茂金属聚乙烯的记录。
2021年5月28日,兰州石化公司石化厂聚丙烯装置成功产出茂金属聚丙烯纤维料产品,标志着公司首次茂金属聚丙烯纤维料工业试生产成功,创造了国内同类产品一次开车成功的纪录,是该产品向规模化生产迈出的关键一步。
2022年4月底,独山子石化打破国外技术垄断,首次利用环管技术成功生产出1000吨茂金属聚丙烯产品,彻底消除了降解法生产带来的异味问题。
2024年1月,中国石油石油化工研究院自主开发的茂金属催化剂中试装置百公斤制备单元工艺流程成功打通,完成茂金属催化剂PME-18的百公斤级放大制备,标志着中国石油在茂金属催化剂领域取得重大技术突破。
2024年11月26日,中国石油自主研发的茂金属催化剂PME-18在兰州石化30万吨/年全密度聚乙烯装置圆满完成长周期工业应用。该技术有效利用兰州石化已停产装置的部分设备,完成适用于自主茂金属催化剂的全流程设计,将原6万吨/年线型低密度聚乙烯装置改造为6万吨/年茂金属气相法聚乙烯装置,形成自主聚合工艺技术,完成了茂金属催化剂PME-18工业应用试验。
未来发展分析
未来,随着石化、医药、农业等领域的持续发展和新兴产业的崛起,茂金属催化剂的市场将进一步扩大。中国作为全球最大的聚烯烃生产和消费市场,对茂金属催化剂及其产品的需求也将持续增长。国内企业可以通过改进催化剂配方和工艺流程,不断提升研发水平,以实现国产替代并满足市场对环保型催化剂的需求,主要从以下方面发力:
1.高附加值产品开发
茂金属催化剂将更多用于生产高性能、功能性聚合物,如阻隔材料、透明薄膜、耐候性材料等。这些高附加值产品将在高端包装、新能源汽车、医疗和消费电子等领域获得更广泛的应用。
2.环保与可持续发展
随着可持续发展理念的深入,茂金属催化剂技术将更多应用于生产可回收、可降解的聚合物材料。例如,可生物降解的茂金属聚合物将成为未来研究和商业化的重点方向,满足全球绿色发展的要求。
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