PE生产工艺

主要的11种聚乙烯PE生产技术目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多，拥有LDPE技术的有7家，LLDPE和全密度技术的企业有10家，HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况看，高压法生产LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法，釜式法和管式法工艺技术均已成熟，目前这两种生产工艺技术并存。发达国家普遍采用管式法生产工艺。此外，国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系，可降低反应温度和压力。高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。低压法生产HDPE和LLDPE，主要采用钛系和络系催化剂，欧洲和日本多采用齐格勒型钛系催化剂，而美国多采用络系催化剂。目前世界上主要应用的聚乙烯生产技术用11种，现简单介绍如下：（1）巴塞尔公司气相法Spherilene工艺生产线性PE可从很低密度PE（ULDPE）到LLDPE，也可生产HDPE等。采用齐格勒-纳塔型钛基催化剂和Spherilene气相法工艺。在轻质惰性烃类存在下，催化剂和进料先进行本体预聚合，在缓和条件下发生本体聚合。浆液进入第一台气相反应器，采用循环气体回路冷却器散热，再进入二台气相反应器。生产产品密度从ULDPE（小于900kg/m3）到HDPE（大于960kg/m3），熔体流动速率（MFR）从0.01－100。因采用二台气相反应器，故可生产双峰级和特种聚合物。Spherilene工艺1992年推向市场以来，现已拥有生产能力180万吨/年。六套生产装置（美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1套）己投入运转，另有二套（印度和伊朗各1套）在建设中，单线生产能力可从10万吨/年－30万吨/年。目前，中国没有这类技术的生产装置。（2）北欧化工公司北星（Bastar）工艺北星PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE（中密度PE）和HDPE。采用串联的回路、气相低压法反应器。PE密度为918－970kg/m3，熔融指数0.1－100。采用Z-N催化剂或SSC（单活性中心）催化剂。催化剂与丙烷稀释剂混入进入紧凑的预聚合反应器，同时送入共催化剂、乙烯、共聚单体和氢气。预聚合的浆液再进入第二台较大的浆液回路反应器，在超临界条件（75－100℃、5.5－6.5MPa）下操作。可生产双峰级产品。经闪蒸后的聚合物进一步送入流化床气相反应器，无需加入新催化剂，可得到均聚物，气相反应落操作条件为：75－100℃、2.0MPa。第一套工业化装置于1995年在芬兰投运，阿布扎比建设的二条生产线（45万吨/年双峰级产品）于2001年下半年投运。第5套25万吨/年装置（第二套双峰级）也在中国上海石化公司建成，成为中国最大的PE装置，该工艺单线最大的设计能力可达30万吨/年。（3）BP公司气相法Innovene工艺可生产LLDPE和HDPE产品，采用Z-N钛基、铬基或茂金属催化剂。铬催化剂可生产宽分子量分布的产品，齐格勒-纳塔（Z-N）催化剂生产窄分子量分布的产品。床层反应器操作条件缓和，为75－100℃和2.0MPa。可采用丁烯或已烯为共聚单体。己有30套生产线投入运转、设计或建设中。能力范围为5万－35万吨/年。Technip公司与BP公司合作，在欧洲、前苏联、南美、中国和马来西亚拥介BP公司生产聚乙烯的Innovene工艺。BP公司InnovenePE能力现已超过800万吨/年，包括伊朗BandarIman、苏格兰格兰杰默斯、印度尼西亚梅拉克和马来西亚克尔蒂赫等的PE装置。中国独山子石化公司LLDPE/HDPE装置的二次扩建也采用Innovene工艺，从12万吨/年扩增到20万吨/年。赛科新建的60万吨聚乙烯将采用该技术。（4）埃克森美孚公司管式和釜式反应工艺采用高压自由基工艺生产LDPE均聚物和EVA（乙烯醋酸乙烯）共聚物。采用大规模管式反应器（能力13万－35万吨/年）和搅拌釜式反应器（能力约10万吨/年）。管式反应器操作压力高达300MPa，釜式反应器低于200MPa。高压工艺的优点是缩短停留时间，相同的反应器可从生产均聚物切换至共聚物。均聚物聚合物密度为912－935kg/m3，熔融指数为0.2－150。醋酸乙烯含量可高达30%。生产每吨聚合物的物耗、能耗为：乙烯1.008吨，电力800kwh，蒸汽0.35t，氮气5m3。已有23套高压法反应器投运，产能为170万吨/年。生产均聚物和各种共聚物。目前燕山新建的20万吨/年LDPE装置即采用该公司的管式法技术。（5）三井化学公司低压浆液法CX工艺可生产HDPE和MDPE，采用低压浆液法CX工艺。可生产双峰分子量分布的产品。乙烯、氢气、共聚单体和超高活性催化剂进入反应器，在浆液状态下发生聚合反应，聚合物性质自动控制系统可有效地控制产品质量，超高活性催化剂无需从产品中脱除。从浆液中分离出来的90%的溶剂，无需作任何处理就可直接循环至反应器。可生产窄或宽分子量分布的产品，密度为930－970kg/m3，熔融指数0.01－50。生产每吨产品的物耗、能耗为：乙烯和共聚单体1010kg，电力305kwh，蒸汽340kg，冷却水190t，氮气30m3。已有35条生产线投运或建设中，总能力360万吨/年。国内目前由于该技术的企业主要有大庆的22万吨装置、扬子和燕山的14万吨装置，兰州的7万吨装置。（6）雪佛龙-菲利浦斯公司双回路反应器LPE工艺用菲利浦斯石油公司LPE工艺生产线性聚乙烯（LPE）。采用极高活性催化剂在回路反应器和异丁烷浆液中进行聚合。产品熔融指数和分子量分布可由催化剂、操作条件和氢气来调节控制。共聚单体可用丁烯-1、已烯-1、辛烯-1等。高活性催化剂使之无需脱除催化剂，聚合时无石蜡或其他副产物生成，大大减少了对环境的逸散污染。乙烯、异丁烷、共聚单体和催化剂连续进入回路反应器，在低于100℃和约4.0MPa下发生反应，停留时间约1小时。乙烯单程转化率超过97%。生产每吨产品的物耗、能耗为：乙烯1.007吨，催化剂和化学品2~10美元（对于不同产品），电力350kwh，蒸汽0.25t，冷却水185t，氮气30m3。已有82条生产线投运和建设，占世界PE能力34%。（7）Univation技术公司低压气相法Unipol工艺用低压、气压UnipolPE工艺生产LLDPE－HDPE。采用浆液催化剂和气相、流化床反应器。用常规的和茂金属催化剂无需脱除催化剂步骤。投资和操作费用较低，对环境污染较少。乙烯、共聚单体和催化剂进入流化床反应器，操作条件为约100℃和2.5MPa。产品密度为915－970kg/m3，熔融指数0.1－200。根据催化剂类型可调节窄或宽分子量分布。已有89条生产线投运或建设。单线能力可为4万－45万吨/年。（8）Stamicarbon公司COMPACT工艺该工艺采用先进的Z-N催化剂利用COMPACTSolution技术生产密度为900－970kg/m3的PE。采用搅拌釜式反应器，聚合温度200℃。氢用于控制聚合物分子量。无需脱除催化剂步骤。生产每吨产品的物耗、能耗为：乙烯和共聚单体1.016t，电力500kwh，蒸汽400kg，冷却水230m3，低压蒸汽（产出）330kg。有5套装置投运，总能力65万吨/年。（9）巴塞尔聚烯烃公司Hostalen工艺用搅拌釜的Hostalen工艺生产HDPE。采用并联或串联的二台反应器进行浆液聚合。生产每吨产品的物耗、能耗为：乙烯和共聚单体1.015t，蒸汽400kg，电力350kwh，冷却水165m3。已有31条生产线运转或设计中，生产能力近340万吨/年。目前在国内采用该技术的装置为辽化公司，生产能力只有4万吨。该技术目前单线最大生产能力可达到35万吨/年，可生产包括双峰在内的几乎所有产品，其中其薄膜、中空和管材等产品在世界上具有一定的知名度。（10）埃尼化学公司高压法工艺采用高压法釜式或管式工艺生产LDPE和EVA。LDPE密度为918－935kg/m3，EVA中VAM（醋酸乙烯单体）含量可从3%－40%。己有24条生产线运转或设计中，单线能力可高达20万吨/年。目前该装置投资费用和能耗相对较高，新建装置一般不采用该技术。（11）Stamicarbon公司高压法工艺利用高压管式反应器生产LDPE和EVA共聚体。生产每吨产量的物耗、能耗为：乙烯1.005t，电力800kwh，高压蒸汽230kg，冷却水120m3，低压蒸汽（产出）650kg。1996年起，已有单线能力15万－30万吨/年装置多套投运，总能力超过180万吨/年。