聚乙烯技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

目前，聚乙烯的生产方法主要分为高压法、低压法、中压法三种。主要应用的聚乙烯生产技术共用11种，我国的PE生产工艺有8种，分别是：

（1）高压管式和釜式反应工艺

（2）三井化学低压淤液法CX工艺

（3）BP气相法Innovene生产工艺

（4）雪佛龙-菲利蒲斯公司双环管反应器LPE工艺

（5）北欧化工北星（Bastar）双峰工艺

（6）低压气相法Unipol工艺

（7）巴赛尔聚烯烃公司Hostalen工艺

（8）Sclartech溶液法生产工艺

高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用，生产的主要是高密度聚乙烯。

第二节 产品工艺特点或流程

一、高压法的工艺介绍

用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。乙烯经二级压缩后进入反应器，在压力100～300MPa、温度200～300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯，反应物经减压分离，使未反应的乙烯回收后循环使用，熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。

所用聚合反应器有管式反应器和釜式反应器两种。管式法流程的单程转化率20％～34％，单线年生产能力100kt。釜式法流程的单程转化率20％～25％，单线年生产能力180kt。

二、低压法的工艺介绍

低压法分为淤浆法、溶液法和气相法三种，除溶液法外，聚合压力都在2MPa以下。一般步骤有催化剂的配制、乙烯聚合、聚合物的分离和造粒等。

1、淤浆法

生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。淤浆法聚合条件温和，易于操作，常用烷基铝作活化剂，氢气作分子量调节剂，多采用釜式反应器。由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机，然后去造粒。生产过程中还包括溶剂回收、溶剂精制等步骤。采用不同的聚合釜串联或并联的组合方式，可以得到不同分子量分布的产品。

2、溶液法

聚合在溶剂中进行，但乙烯和聚乙烯均溶于溶剂中,反应体系为均相溶液。反应温度(≥140℃)、压力(4～5MPa)较高。特点是聚合时间短，生产强度大，可兼产高、中、低三种密度的聚乙烯，能较好地控制产品的性质；但溶液法所得聚合物分子量较低，分子量分布窄，固体物含量较低。

3、气相法

乙烯在气态下聚合,一般采用流化床反应器。催化剂有铬系和钛系两种，由贮罐定量加入到床层内，用高速乙烯循环以维持床层流态化，并排除聚合反应热。生成的聚乙烯从反应器底部出料。反应器的压力约2MPa，温度85～100℃。气相法是生产线型低密度聚乙烯最主要的方法，气相法省去了溶剂回收和聚合物干燥等工序，且比溶液法节省投资15％和操作成本10％。为传统高压法投资的30％,操作费的1/6。因而得到了迅速发展。但气相法在产品质量及品种上有待进一步改进。

三、中压法的工艺介绍

用负载于硅胶上的铬系催化剂，在环管反应器中，使乙烯在中压下聚合，生产高密度聚乙烯。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

长期以来，在聚乙烯生产工艺技术领域，一直是多种工艺并存，各展其长。目前并存的液相法工艺有Nova公司的中压法工艺、Dow化学公司的低压冷却法工艺和DSM公司的低压绝热工艺。应用最为广泛的浆液法工艺是科诺科菲利浦斯、索尔维公司的环管工艺和赫斯特、日产化学、三井化学的搅拌釜工艺。气相法工艺主要有Univation公司的Unipol工艺、BP公司的Innovene工艺和Basell公司的Spherilene工艺。近年来，气相法由于流程较短、投资较低等特点发展较快，目前的生产能力约占世界聚乙烯总生产能力的34%，新建的LLDPE装置近70%采用气相法技术。

近年来，在各工艺技术并存的同时，新技术不断涌现。其中冷凝及超冷凝技术、不造粒技术、共聚技术、双峰技术、超临界烯烃聚合技术、反应器新配置技术以及双峰技术等新技术的开发，极大地促进了世界聚乙烯工业的发展，正在成为聚乙烯生产技术发展的新趋势。



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