浅谈聚乙烯生产工艺

浅谈聚乙烯生产工艺

滕悦

中国石油辽阳石化分公司 ,辽宁 辽阳 111003

摘 要：文章主要介绍了聚乙烯生产工艺，产品分类以及应用，分析了国内聚乙烯生产装置所采用的工艺技术，不同生产工艺的特点和区别，分析了高密度聚乙烯、低密度工艺的技术进展及我国聚乙烯生产工艺的应用现状，并针对我国高压聚乙烯生产工艺目前存在的问题提出了建议。

关键词 ：聚乙烯；高密度聚乙烯；低密度聚乙烯；生产工艺

0 引言

随着工业化的发展，聚乙烯具有较强的优势，其被广泛运用在工业化生产过程中，为了推动聚乙烯的进一步运用，需要根据实际的需求不断优化聚乙烯的生产工艺^[1]。一般而言，聚乙烯无臭、无毒、无味，具有优良的耐低温性能 ，化学性能稳定，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良^[2]。

目前，世界上聚乙烯的生产工艺技术很多。按聚合压力大小可分为：高压法、低压法、中压法三种，按聚乙烯密度又可以分为高密度聚乙烯：密度（0.940～0.976）g/cm³，低密度聚乙烯：密度（0.910～0.940）g/cm²，线性低密度聚乙烯：密度（0.915～0.935）g/cm³。

1 低密度聚乙烯工艺

高压法用来生产低密度聚乙烯，高压法可分成高压管式法和高压釜式法两种。高压管式法主流代表有：Lupotech T、SABIC公司的CTR、ExxonMobil工艺。高压釜式法代表有：Enichem釜式法、ExxonMobil釜式法、ICI高压釜式、Lupotech A釜式法。

1.1 高压管式法聚乙烯

高压管式法聚乙烯生产工艺类型通常按进料点数、反应段数和出料方式来划分。目前，较为成熟的技术有荷兰国家矿业公司的清洁管式反应技术、美国埃克森—美孚化学公司的管式法工艺及德国巴塞尔公司的管式法工艺等^[4]。荷兰国家矿业公司清洁管式反应技术反应压力为250 MPa；初始反应温度为160 ℃，最高反应温度为290 ℃；转化率为28%～33.1%，最高可达38%。埃克森—美孚化学公司的管式法工艺反应压力为260～300 MPa；初始反应温度为160～190 ℃，最高反应温度320 ℃；转化率为28%～33.1%，最高可达40%。德国巴塞尔公司的管式法工艺反应压力为260～310 MPa，反应温度为160～330 ℃，转化率为28%～34.1%。

1.2 高压釜式法聚乙烯

高压釜式法聚乙烯生产工艺无段间返混，通过选择适当的引发剂可在每段间产生温升，每段在不同的温度下操作，以得到具有所需要的分子结构和长链支化度的产品。目前，较成熟的釜式法工艺有德国巴塞尔公司釜式法工艺、美国埃克森—美孚化学公司釜式法工艺、意大利埃尼公司釜式法工艺等。德国巴塞尔公司的釜式法工艺最大反应压力为220 MPa，反应釜容积为1.5 m³，埃克森—美孚化学公司的釜式法工艺最大反应压力为200 MPa，反应釜容积为1.5 m³，意大利埃尼公司的釜式法工艺最大反应压力为200 MPa，反应釜容积为1.5 m³。

2 高密度聚乙烯工艺

低压法用来生产高密度聚乙烯，就其聚合实施方法来说有：淤浆法、溶液法、气相法。

2.1 淤浆法聚乙烯

淤浆法按反应器不同可分为环管淤浆法和釜式淤浆法。

2.1.1 环管淤浆法聚乙烯

环管淤浆聚合是利用两个环管反应器及中间处理单元，特点是工艺流程短，设备少，投资成本低；粉料形状好，输送方便；不会产生粘壁物质，可以仅依靠夹套冷却水就可以将反应热倒出，具有代表性的工艺有：Borstar 工艺、Chevron Phillips 工艺、Innonene PEs 工艺，上海石化引进Borstar 工艺。Chevron Phillips 工艺的催化剂为铬系和Z-N 催化剂，上海金菲、茂名石化选用该工艺。

2.1.2 釜式淤浆法聚乙烯

釜式淤浆法通过并联或者串联方式的双釜反应器，可以生产单峰和双峰产品，该种方式所需的压力和温度偏低，操作跨度大，产品牌号更替快，对原料的纯度要求不苛刻；Hostalen 工艺、CX工艺和Equister-Maruzen 工艺是目前发展比较成熟，最具代表性的釜式淤浆法。Hostalen 工艺的催化剂为改进的钛系Z-N催化剂，裂解乙烯可以直接作为原料，生产双峰HDPE 技术处于世界领先地位。国内引进该工艺的有中海油壳牌、辽宁华锦、抚顺石化分公司、辽阳石化分公司、吉林石化。CX工艺是低压淤浆法，可以生产MDPE和HDPE,催化剂为改进的钛系Z-N催化剂，切换牌号容易，过渡产品少，对分子量及分布控制容易，扬子石化、北京燕山、兰州石化、大庆石化采用该法。台湾塑胶采用Equister-Maruzen 工艺，该工艺的催化剂为高活性负载型催化剂，可调控共聚单体分布^[3]。

2.2 气相法聚乙烯

气相聚合的生产能力约占世界PE总生产能力的34%。Lupotech G 工艺、Innovene Peg 工艺、Unipol 工艺、Spherilene 工艺是典型的气相聚合工艺。国内的中海壳牌选用该工艺。Innovene Peg 工艺采用单台流化床反应器，并工艺中使用了环旋流，提高了HDPE 的收率；催化剂为单一的钛系Z-N 催化剂，操作过程中不易堵塞；引进该工艺的有：独山子石化、上海賽科、兰州石化、盘锦乙烯。Unipol 工艺采用高效催化剂与气相流化床相结合的工艺，气相单体经一步反应形成聚合物，对环境影响较小。广州石化、扬子石油、镇海炼化、大庆石化，兰州石化引进该工艺。Spherilene 工艺用两个气相反应器，可调控共聚单体分布；使用Avant Z 钛系催化剂和Avant C 铬系催化剂；产品聚合单体在反应器内停留时间短反应器体积比一般气相工艺小；用轻烃作为传热介质；中海壳牌采用该工艺。

2.3 液相法聚乙烯

液相法聚乙烯对原料要求较低，反应器停留时间短，牌号切换快；反应稳定，反应器不结垢；开停工容易，转化率高，但工艺流程长，高温高压，产品少。Dowlex 工艺、Sclairtech 工艺、Compact 工艺是典型的液相聚合工艺，台湾塑胶生产线采用此法。

3 结束语

随着工业化的发展，聚乙烯具有较强的优势，其被广泛运用在工业化生产过程中，也是影响着人们的生产和生活的方方面面，随着今年来国内各大石化企业和民营企业上马大型的乙烯项目，国产聚乙烯产能急剧增加，但同时我们也看到，每年仍需要进口相当部分的聚乙烯产品，这主要是由于国产的聚乙烯在科技创新和运用于高性能方便的产品仍然不足，需要从引入部分高性能产品的聚乙烯，综上所述，我国今后在扩大聚乙烯产能的同时，更应该注重高性能聚乙烯产品的研发和应用，开发高端牌号及高附加值产品，减少进口依赖，避免被外国卡脖子，让科技创新助力国家碳排放中和目标的实现。

参考文献：

[1] 庞通.聚乙烯生产工艺技术探讨[J].化工管理,2020:187-188

[2] 康齐德.聚乙烯生产工艺与应用的研究[J].科学管理,2020(9):167-176

[3] 李连野.高密度聚乙烯生产现状的研究[J].机械化工,2020:89

[4] 邹丹.高压阀低密度聚乙烯工艺技术现状及进展[J].石油规划设计,2016,27(6):6-9