摘要：近几年来，我国乙烯工业得到了较快发展,也带动了下游聚乙烯装置的建设。为了使新建聚乙烯装置的产品有市场、效益好,必须要对目前世界上聚乙烯生产工艺技术进行深入地了解和比较,以便选择合适的工艺技术，为决策提供依据。
关键词：聚乙烯；工艺技术；选择与比较
1 聚乙烯技术概况
国内目前还没有生产聚乙烯产品的成熟技术，几乎所有大规模聚乙烯装置都是引进国外专利技术，其产品范围涵盖了整个聚乙烯产品应用领域。
2 典型聚乙烯工艺的介绍
2.1 Univation公司的UnipolPE工艺
UnipolPE工艺是一种气相流化床工艺，具有简单、灵活、经济和安全的特点。该工艺使用的设备数量少而使维修工作量小，装置的可靠性高，流程短，前期投资较低，后期维护简便。共聚单体可以采用己烯或丁烯生产HD/MD/LL产品，并可以使用双峰催化剂通过单反应器来生产双峰产品，产品灵活性强。
2.2 Ineos公司的InnoveneS工艺
InnoveneS工艺是基于双环管反应器通过淤浆法主要生产HDPE的一种聚乙烯工艺。可以生产双峰产品，反应温度和压力相对较低。可生产非常宽范围的中/高密度聚乙烯，产品应用范围涵盖HDPE薄膜（单峰和双峰），注塑成型，吹塑成型，转模成型，电线电缆，带料和单纤等。
2.3 LyondellBasell公司的Hostalen工艺
Hostalen工艺采用并联或串联的两台搅拌釜式反应器进行淤浆聚合，用于生产具有双峰或宽峰分子量分布、高分子量部分具有特定共聚单体含量的HDPE。其主要优点在于能定制生产高附加值的满足应用需求的聚合物产品。可以生产具有单峰、双峰或宽峰分子量分布的产品，产品密度范围0.939～0.961g/cm3，HDPE产品质量好，产品应用范围涵盖HDPE薄膜和压力管道如PE100等高端产品。
2.4 NOVA公司的Sclairtech工艺
Sclairtech工艺工艺采用1-丁烯及1-辛烯作为共聚单体，也可以生产均聚物或乙烯-丁烯-辛烯三元共聚物，产品可面向特殊应用的市场。反应器可串联或并联操作，生产灵活性大，产品范围宽，分子量分布范围大；流程长，设备多，投资高，操作维护费用高。可生产极低密度的聚乙烯（VLDPE，如PE弹性体和塑性体），可与高级α-烯烃共聚，产品呈现出极好的强度、韧性和密封性。
3 聚乙烯生产方法的选择
近年来,聚乙烯生产工艺技术正处于不断的发展中,在这个发展的过程中,高压法的应用正在逐渐减少,而低压法则得到越来越广泛的应用，尤其是气相流化床的生产工艺，现已经成为聚乙烯生产工艺技术发展的大体趋势。气相法在1990年到1995年之间其新增的生产能力是4.29MT/A,从1995年-2000年之间的新增生产能力是5.51MT/A。相比其他的生产工艺技术而言，气相法的新增能力更为理想。气相法具有更大的生产能力,生产流程简单操作条件相对而言比较低,不需要进行其他低聚物的处理，也不需要对溶剂进行回收,具有更加低的投资成本以及费用,能源消耗低,排出的废弃物比较少具有环保效应。
4 气相法聚乙烯工艺技术介绍
4.1 BPAmoco公司的Innovene气相流化床技术
采用单台流化床反应器生产,催化剂为钛系铬系和茂系3类,钛系用于生产窄相对分子质量分布的产品,铬系用于生产宽相对分子质量分布的产品。茂系催化剂目前正在开发。使用铬系催化剂时需进行活化处理，聚合热由循环气体撤去。主要共聚单体有1-丁烯，4-甲基-1-戊烯和1-已烯。产品熔融指数MI范围:0.005~10g/min,密度ρ范围0.916~965g/cm',,薄膜级,注塑级和吹塑级产品性，能良好。到2001年，世界上共有26套装置在生产，总能力约490万t,最大单线生产能力30万t/a。
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4.2 Montell公司的Spherilene工艺
采用一台环管式预聚反应器和两台气相流化床反应器串联操作,使用单一钛系催化剂和2种助催化剂，聚合反应热通过高速循环反应气撤除。主要共聚单体为1-丁烯,产品熔融指数M:0.001~10g/min,密度ρ:0.900~0.960g/cn2?,相对分子质量分布(MWD)有宽、窄及双峰等。产品主要用于薄膜、注塑吹塑管材单丝等。其超低密度产品具有良好的机械性能和光学性能,已越来越多地取代LDPE产品。目前世界上采用该工艺的装置有8套,总专利能力134万t/a,最大单线生产能力为35万t/a。
4.3 北欧化工公司(Boreails)的Borstar工艺
由一台环管淤浆反应器和一台气相流化床反应器串联而成，以超临界丙烷为稀释剂,采用钛系专利催化剂BC-200，生产单峰和双峰产品,其MI范围:30.1~5g/min,密度范围:0.918~0.970g/cm,产品具有良好的机械性能和加工性能。目前世界上采用该技术能力为105万t/a,其最大单线生产能力为25万t/a。
5 工艺技术的比较
5.1 气相法聚乙烯工艺技术比较
Unipol工艺和Innovene工艺基本相似,都是单流化床反应器,采用的催化剂也类似,产品也类似，只是Unipol工艺采用了超冷凝技术,其反应循环气中可带有的一定量的液体一起进人反应器;而Inno-vene工艺采用了增强冷凝技术,其反应循环气中的液体先分离出来再通过特殊的喷嘴进人反应器。Innovene工艺最大的缺点是不能生产相对分子质量分布为双峰的产品,当切换采用不同的催化剂生产时过渡料多。
Borstar工艺采用超临界技术，由淤浆环管反应器和气相流化床反应器组成,使用单一催化剂,催化剂需预聚,其主要缺点是操作压力较高,产品牌号少。
Spherilene工艺采用球形粒子技术和反应器级共混技术，由一个淤浆预聚反应器和2个气相流化床反应器组成,使用单一催化剂，产品范围宽,可生产相对分子质量分布为双峰的产品,牌号切换容易，过渡料少。其主要特点是聚合反应的产品颗粒尺寸可以控制,缺点是设备台数相对较多。
5.2 气相法聚乙烯工艺产品性能比较
5.2.1 Innovene工艺
该工艺的产品有以下特点:(1)薄膜:C及C。共聚的LLDPE高抗冲强度农膜性能优良;(2)注模:宽范围的HDPE和ILDPE产品是市场主导者;(3)吹模:具有优异的耐环境应力开裂性ESCR,但加工性能差。产品牌号多。
5.2.2 Unipol工艺
该工艺的产品与Innovene工艺有类似的特点:(1)薄膜:C4及C共聚的LLDPE高抗冲强度农膜及高相对分子质量HDPE膜具有良好的性能;(2)注模:宽范围的HDPE和ILDPE产品是市场主导者;(3)吹模:具有优异的耐环境应力开裂性ESCR,但加工性能差;(4)旋转铸模:具有特色的中密度产品MDPE。产品牌号多。
5.2.3 Borstar工艺
该工艺的产品有以下特点:(1)相对分子质量分布为双峰的LLDPE膜:具有优良的加工性和机械强度撕裂强度、抗穿刺性;(2)挤出覆膜:可代替LDPE,用于钢管涂层和纸张覆膜;(3)吹模:具有优异的ESCR和机械强度。特色产品:管材电缆料。
5.2.4 Spherilene工艺
该工艺的产品有以下特点:(1)高性能LLDPE和极低密度聚乙烯(VLDPE)产品与C共聚产品相比有更好的加工性;(2)其吹模、注模和转模产品的机械性能比C-LLDPE和VLDPE更好;(3)高性能LLDPE/HDPE具有优异的机械和光学性能,可与MDPE竞争。
6 结语
在众多聚乙烯生产工艺中,气相流化床工艺具有多方面的优点,包括:投资资金较低、单线生产能力大.不需脱除溶剂等特点,逐渐受到人们的重视,该种线性聚乙烯生产工艺慢慢成为了聚乙烯生产技术的主要发展方向。
参考文献:
[1]李贺,王玥气相法聚乙烯工艺技术进展[J].弹性体,2000(01).
论文作者:赵国栋
论文发表刊物:《建筑实践》2019年11期
论文发表时间:2019/10/30
标签：产品论文; 聚乙烯论文; 工艺论文; 反应器论文; 双峰论文; 流化床论文; 催化剂论文; 《建筑实践》2019年11期论文;