聚乙烯和聚丙烯产品的生产工艺对比分析

聚乙烯和聚丙烯产品的生产工艺对比分析

邹槊

天津石化南港烯烃部   天津300270

      摘要：随着工业的高速发展，我国对于化工产品的需求量持续增加，对于生产工艺创新性的要求逐渐提高，以更好地提升化工产品的产能。目前，聚乙烯和聚丙烯产品占据了聚烯烃产品的两大板块，且应用范围较为广泛，因此，对比分析两种化工产品的生产工艺、产能，有助于推进聚烯烃行业的发展。

     关键词：聚乙烯；聚丙烯；生产工艺；

引言

随着我国经济快速发展，化工技术水平持续提高，我国既成为聚烯烃生产大国，同时也是聚烯烃消费大国。在我国工业的快速发展过程中，聚烯烃产品占据重要位置。聚烯烃产品具有良好的机械性能与加工性能，且化学稳定性强，可被广泛的运用在各个领域中[1-2]。工业中应用最多的聚烯烃产品分别为聚乙烯、聚丙烯。本文归纳总结聚乙烯、聚丙烯产品的产能及消费量，对比分析两种聚烯烃产品的生产工艺，对于选择最优的产品生产工艺，保障产品质量的同时获得可观效益具有重要推动作用。

一、聚乙烯、聚丙烯的产能及消费量对比

（一）聚乙烯的产能及消费量

聚乙烯由乙烯聚合而得，性能优良，耐寒耐热、耐腐蚀，广泛运用在各个领域，其产能与产量随工业发展而增长[3]，如图1所示。

图1 我国2017年-2021年聚乙烯的产能及产量

聚乙烯表观消费量呈现先增后降现象，在2021年同比减少3.2%，如图2所示。究其原因，主要受到疫情以及能耗双控的影响，随着疫情的好转、国内经济的复苏，预计在2022年，我国聚乙烯表观消费量将逐渐恢复。

图2 2017年-2021年聚乙烯表观消费量及增速

（二）聚丙烯的产能及消费量

聚丙烯由丙烯经过一系列化学反应生成，外观透明而轻，随着我国工业的高速发展，对聚丙烯产品的需求量持续增加，如图3所示。

图3 2017年-2021年聚丙烯的产能及产量

由图3可知，五年间，我国聚丙烯的产能持续增长，从2017年的2277万吨增长至2021年的3131万吨，产量从2017年的1900万吨增长至2021年的2860万吨。

聚丙烯具有耐热、耐腐蚀等特点，可在包装领域、医疗领域以及汽车等多个领域广泛运用，具有较高的刚性需求。如图4所示。

图4 2017年-2021年聚丙烯表观消费量及增速

二、聚乙烯、聚丙烯生产工艺对比

（一）聚乙烯生产工艺

Unipol气相流化床工艺：此工艺具有简单、安全、性价比高等特点，既可实现聚乙烯的生产，也可保障聚乙烯的性能，而且生产过程中对于材料没有特殊要求，使用普通碳素钢材料即可，生产过程所用设备较少，最大化实现拉丝、管材的生产[4]。

Hostalen低压釜式工艺：此工艺反应器占地小、容易操作，甚至可以实现自控。作为市场上唯一转让的HDPE生产工艺，具有单程转化率高、牌号切换时过渡料少等特点，被各大公司所采用，生产聚乙烯产品。

Basell高压管式工艺：此工艺生产聚乙烯过程中，采用不结焦反应器设计，巧妙运用搅拌器仿真方式，促使反应物料实现均匀性混合，达到反应条件，保障聚乙烯单位产量的提高。但随着生产工艺、催化剂技术的快发展，高压管式工艺增长速度略微缓慢，低于低压法[5]。此外，此工艺的反应压力较大，进而使得该工艺具有较大的风险性，工艺流程较为复杂。

（二）聚丙烯生产工艺

Unipo气相流化床工艺：运用圆柱形立式压力容器实现此生产工艺，可带走各种反应热，并实现生产产量的提高，且反应器体积并未发生增大情况；液相比例可达到45%，生产能力也可提升2倍以上[6]。抚顺石化公司、四川石化公司等公司运用Unipo气相流化床工艺生产聚丙烯产品，性能良好，路线较短，具有较大的生产潜力。

Spherizone工艺：主要由 SpherizoneI工艺发展而来，采用单一多区循环反应器，分为上升段结构、下降段结构，聚合物粒子在上升段短时间内气化，快速进入旋风分离器中，实现气固高效分离。合理设置阻隔区域，分离气体和聚合物粒子，实现从上段到下段的有效运行，为一次循环，多次完成上述循环，达到生产聚丙烯产品目的。也就是说，聚合物粒子在两段结构中反复循环，最终形成聚丙烯产品[7]。天津石化公司、大庆炼化公司等公司运用Spherizone工艺生产聚丙烯产品，产能良好。

Spheripol工艺：主要采用先进的液相本体-气相组合工艺，依据聚丙烯产品类型不同划分工艺，随着技术的不断创新，二代Spheripol工艺半年采用第四代催化剂体系，相比较于一代工艺，二代工艺的聚合反应器的压力等级设计较高，性能较好。上海石化公司、兰州石化公司等公司运用Spheripol工艺生产聚丙烯产品，橡胶质量分数稳定，维持在50%。

三、聚乙烯、聚丙烯的工艺成本对比

（一）聚乙烯工艺成本剖析

表1 聚乙烯工艺成本（元/t）

不同聚乙烯生产工艺的成本不同，主要体现在操作成本与原料成本方面。操作成本包含公用工程和添加剂的消耗，原料成本主要按照单体价格和单耗的综合折算。由表1可以看出，Basell高压管式工艺（V5120J）的操作成本最高； Hostalen低压釜式工艺原料成本最高。依据企业实际情况，需要科学合理选择聚乙烯生产工艺，保障企业的经营效益。

（二）聚丙烯工艺成本剖析

表2 聚丙烯工艺成本（元/t）

由表2可知，经Spheripol工艺生产的聚丙烯产品，原料成本最低；经Spherizone工艺生产的聚丙烯产品，人工成本最高，Unipo气相流化床工艺所需人工成本最低。

结束语

综上所述，无论是聚丙烯产品还是聚乙烯产品，生产工艺众多，不同生产工艺各有优劣，确定产品生产工艺时，应遵循“产品结构决定产品性能，性能决定产品用途”认知，依据聚丙烯、聚乙烯的用途，综合考虑催化剂、性能等因素，科学选择产品生产工艺，在保障聚丙烯、聚乙烯产品性能的同时，也可获取较为可观的经济效益。

参考文献

[1]贺玉梅,曹琴琴.聚乙烯与聚丙烯的物化性能探讨[J].化工设计通讯,2018,44(09):1.

[2]赵立超.聚乙烯生产工艺综述及创新[J].化工设计通讯,2021,47(12):48-49.

[3]闫海生,杨卫兰,高利平.中国聚丙烯生产工艺技术及品种牌号分析[J].现代化工,2021,41(05):13-15+19.

[4]金山,陆红楠,刘灿刚,刘群.高压低密度聚乙烯生产工艺技术探究及思考[J].炼油与化工,2021,32(01):6-9.

[5]康齐德.聚乙烯生产工艺与应用的研究[J].石化技术,2020,27(09):167+176.

[6]王齐,周文忠,姜如愿,焦旗,杨萌.两种聚丙烯生产工艺及产品基本物性比较[J].现代塑料加工应用,2020,32(05):28-31.

[7]王瑀,陈志芳.聚丙烯的生产工艺及行业发展趋势[J].化工管理,2020(25):167-168.