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全球主要的11種聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)

目前世界上擁有聚乙烯技術(shù)的公司很多，擁有LDPE技術(shù)的有7家，LLDPE和全密度技術(shù)的企業(yè)有10家，HDPE技術(shù)的企業(yè)有12家。從技術(shù)發(fā)展情況看，高壓法生產(chǎn)LDPE是PE樹(shù)脂生產(chǎn)中技術(shù)最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術(shù)均已成熟，目前這兩種生產(chǎn)工藝技術(shù)并存。發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用管式法生產(chǎn)工藝。
此外，國(guó)外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發(fā)聚合體系，可降低反應(yīng)溫度和壓力。高壓法生產(chǎn)LDPE將向大型化、管式化方向發(fā)展。低壓法生產(chǎn)HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡(luò)系催化劑，歐洲和日本多采用齊格勒型鈦系催化劑，而美國(guó)多采用絡(luò)系催化劑。
目前世界上主要應(yīng)用的聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)用11種，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹如下：
(1)巴塞爾公司氣相法Spherilene工藝生產(chǎn)線性PE可從很低密度PE(ULDPE)到LLDPE，也可生產(chǎn)HDPE等。采用齊格勒-納塔型鈦基催化劑和Spherilene氣相法工藝。在輕質(zhì)惰性烴類存在下，催化劑和進(jìn)料先進(jìn)行本體預(yù)聚合，在緩和條件下發(fā)生本體聚合。漿液進(jìn)入第一臺(tái)氣相反應(yīng)器，采用循環(huán)氣體回路冷卻器散熱，再進(jìn)入二臺(tái)氣相反應(yīng)器。生產(chǎn)產(chǎn)品密度從ULDPE(小于900kg/m3)到HDPE(大于960kg/m3)，熔體流動(dòng)速率(MFR)從0.01-100。因采用二臺(tái)氣相反應(yīng)器，故可生產(chǎn)雙峰級(jí)和特種聚合物。Spherilene工藝1992年推向市場(chǎng)以來(lái)，現(xiàn)已擁有生產(chǎn)能力180萬(wàn)噸/年。六套生產(chǎn)裝置(美國(guó)1套、韓國(guó)2套、巴西2套、印度1套)己投入運(yùn)轉(zhuǎn)，另有二套(印度和伊朗各1套)在建設(shè)中，單線生產(chǎn)能力可從10萬(wàn)噸/年-30萬(wàn)噸/年。目前，中國(guó)沒(méi)有這類技術(shù)的生產(chǎn)裝置。
(2)北歐化工公司北星(Bastar)工藝北星PE工藝可生產(chǎn)雙峰和單峰LLDPE、MDPE(中密度PE)和HDPE。采用串聯(lián)的回路、氣相低壓法反應(yīng)器。PE密度為918-970kg/m3，熔融指數(shù)0.1-100。采用Z-N催化劑或SSC(單活性中心)催化劑。
催化劑與丙烷稀釋劑混入進(jìn)入緊湊的預(yù)聚合反應(yīng)器，同時(shí)送入共催化劑、乙烯、共聚單體和氫氣。預(yù)聚合的漿液再進(jìn)入第二臺(tái)較大的漿液回路反應(yīng)器，在超臨界條件(75-100℃、5.5-6.5MPa)下操作�？缮a(chǎn)雙峰級(jí)產(chǎn)品。經(jīng)閃蒸后的聚合物進(jìn)一步送入流化床氣相反應(yīng)器，無(wú)需加入新催化劑，可得到均聚物，氣相反應(yīng)落操作條件為：75-100℃、2.0MPa。第一套工業(yè)化裝置于1995年在芬蘭投運(yùn)，阿布扎比建設(shè)的二條生產(chǎn)線(45萬(wàn)噸/年雙峰級(jí)產(chǎn)品)于2001年下半年投運(yùn)。第5套25萬(wàn)噸/年裝置(第二套雙峰級(jí))也在中國(guó)上海石化公司建成，成為中國(guó)最大的PE裝置，該工藝單線最大的設(shè)計(jì)能力可達(dá)30萬(wàn)噸/年。
(3)BP公司氣相法Innovene工藝可生產(chǎn)LLDPE和HDPE產(chǎn)品，采用Z-N鈦基、鉻基或茂金屬催化劑。鉻催化劑可生產(chǎn)寬分子量分布的產(chǎn)品，齊格勒-納塔(Z-N)催化劑生產(chǎn)窄分子量分布的產(chǎn)品。床層反應(yīng)器操作條件緩和，為75-100℃和2.0MPa�？刹捎枚∠┗蛞严楣簿蹎误w。己有30套生產(chǎn)線投入運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)計(jì)或建設(shè)中。能力范圍為5萬(wàn)-35萬(wàn)噸/年。Technip公司與BP公司合作，在歐洲、前蘇聯(lián)、南美、中國(guó)和馬來(lái)西亞擁介BP公司生產(chǎn)聚乙烯的Innovene工藝。BP公司InnovenePE能力現(xiàn)已超過(guò)800萬(wàn)噸/年，包括伊朗BandarIman、蘇格蘭格蘭杰默斯、印度尼西亞梅拉克和馬來(lái)西亞克爾蒂赫等的PE裝置。中國(guó)獨(dú)山子石化公司LLDPE/HDPE裝置的二次擴(kuò)建也采用Innovene工藝，從12萬(wàn)噸/年擴(kuò)增到20萬(wàn)噸/年。賽科新建的60萬(wàn)噸聚乙烯將采用該技術(shù)。
(4)埃克森美孚公司管式和釜式反應(yīng)工藝采用高壓自由基工藝生產(chǎn)LDPE均聚物和EVA(乙烯醋酸乙烯)共聚物。采用大規(guī)模管式反應(yīng)器(能力13萬(wàn)-35萬(wàn)噸/年)和攪拌釜式反應(yīng)器(能力約10萬(wàn)噸/年)。管式反應(yīng)器操作壓力高達(dá)300MPa，釜式反應(yīng)器低于200MPa。高壓工藝的優(yōu)點(diǎn)是縮短停留時(shí)間，相同的反應(yīng)器可從生產(chǎn)均聚物切換至共聚物。均聚物聚合物密度為912-935kg/m3，熔融指數(shù)為0.2-150。醋酸乙烯含量可高達(dá)30%。生產(chǎn)每噸聚合物的物耗、能耗為：乙烯1.008噸，電力800kwh，蒸汽0.35t，氮?dú)?m3。已有23套高壓法反應(yīng)器投運(yùn)，產(chǎn)能為170萬(wàn)噸/年。生產(chǎn)均聚物和各種共聚物。目前燕山新建的20萬(wàn)噸/年LDPE裝置即采用該公司的管式法技術(shù)。
(5)三井化學(xué)公司低壓漿液法CX工藝可生產(chǎn)HDPE和MDPE，采用低壓漿液法CX工藝�？缮a(chǎn)雙峰分子量分布的產(chǎn)品。乙烯、氫氣、共聚單體和超高活性催化劑進(jìn)入反應(yīng)器，在漿液狀態(tài)下發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合物性質(zhì)自動(dòng)控制系統(tǒng)可有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量，超高活性催化劑無(wú)需從產(chǎn)品中脫除。從漿液中分離出來(lái)的90%的溶劑，無(wú)需作任何處理就可直接循環(huán)至反應(yīng)器。可生產(chǎn)窄或?qū)挿肿恿糠植嫉漠a(chǎn)品，密度為930-970kg/m3，熔融指數(shù)0.01-50。生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的物耗、能耗為：乙烯和共聚單體1010kg，電力305kwh，蒸汽340kg，冷卻水190t，氮?dú)?0m3。已有35條生產(chǎn)線投運(yùn)或建設(shè)中，總能力360萬(wàn)噸/年。國(guó)內(nèi)目前由于該技術(shù)的企業(yè)主要有大慶的22萬(wàn)噸裝置、揚(yáng)子和燕山的14萬(wàn)噸裝置，蘭州的7萬(wàn)噸裝置。
(6)雪佛龍-菲利浦斯公司雙回路反應(yīng)器LPE工藝用菲利浦斯石油公司LPE工藝生產(chǎn)線性聚乙烯(LPE)。采用極高活性催化劑在回路反應(yīng)器和異丁烷漿液中進(jìn)行聚合。產(chǎn)品熔融指數(shù)和分子量分布可由催化劑、操作條件和氫氣來(lái)調(diào)節(jié)控制。共聚單體可用丁烯-1、已烯-1、辛烯-1等。高活性催化劑使之無(wú)需脫除催化劑，聚合時(shí)無(wú)石蠟或其他副產(chǎn)物生成，大大減少了對(duì)環(huán)境的逸散污染。乙烯、異丁烷、共聚單體和催化劑連續(xù)進(jìn)入回路反應(yīng)器，在低于100℃和約4.0MPa下發(fā)生反應(yīng)，停留時(shí)間約1小時(shí)。乙烯單程轉(zhuǎn)化率超過(guò)97%。生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的物耗、能耗為：乙烯1.007噸，催化劑和化學(xué)品2~10美元(對(duì)于不同產(chǎn)品)，電力350kwh，蒸汽0.25t，冷卻水185t，氮?dú)?0m3。已有82條生產(chǎn)線投運(yùn)和建設(shè)，占世界PE能力34%。上海金菲公司的13.5萬(wàn)噸裝置就是采用該技術(shù)。茂名新建的35萬(wàn)噸/年的新裝置也可能采用該技術(shù)。
(7)Univation技術(shù)公司低壓氣相法Unipol工藝用低壓、氣壓UnipolPE工藝生產(chǎn)LLDPE-HDPE。采用漿液催化劑和氣相、流化床反應(yīng)器。用常規(guī)的和茂金屬催化劑無(wú)需脫除催化劑步驟。投資和操作費(fèi)用較低，對(duì)環(huán)境污染較少。乙烯、共聚單體和催化劑進(jìn)入流化床反應(yīng)器，操作條件為約100℃和2.5MPa。
產(chǎn)品密度為915-970kg/m3，熔融指數(shù)0.1-200。根據(jù)催化劑類型可調(diào)節(jié)窄或?qū)挿肿恿糠植�。已�?9條生產(chǎn)線投運(yùn)或建設(shè)。單線能力可為4萬(wàn)-45萬(wàn)噸/年。目前國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)的裝置較多，主要為茂名、吉化、揚(yáng)子、天津、中原、廣州、大慶、齊魯?shù)取?BR>(8)Stamicarbon公司COMPACT工藝該工藝采用先進(jìn)的Z-N催化劑利用COMPACTSolution技術(shù)生產(chǎn)密度為900-970kg/m3的PE。采用攪拌釜式反應(yīng)器，聚合溫度200℃。氫用于控制聚合物分子量。無(wú)需脫除催化劑步驟。生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的物耗、能耗為：乙烯和共聚單體1.016t，電力500kwh，蒸汽400kg，冷卻水230m3，低壓蒸汽(產(chǎn)出)330kg。有5套裝置投運(yùn)，總能力65萬(wàn)噸/年。
(9)巴塞爾聚烯烴公司Hostalen工藝用攪拌釜的Hostalen工藝生產(chǎn)HDPE。采用并聯(lián)或串聯(lián)的二臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行漿液聚合。生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的物耗、能耗為：乙烯和共聚單體1.015t，蒸汽400kg，電力350kwh，冷卻水165m3。已有31條生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)能力近340萬(wàn)噸/年。目前在國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)的裝置為遼化公司，生產(chǎn)能力只有4萬(wàn)噸。該技術(shù)目前單線最大生產(chǎn)能力可達(dá)到35萬(wàn)噸/年，可生產(chǎn)包括雙峰在內(nèi)的幾乎所有產(chǎn)品，其中其薄膜、中空和管材等產(chǎn)品在世界上具有一定的知名度。

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