聚乙烯生产工艺简介

有关聚乙烯生产工艺的介绍

来源：罗春燕的日志

4.2.1.1.1 气相法工艺

目前世界上比较先进成熟的气相法工艺主要包括Univation公司的Uniopl工艺、BP Amoco公司的Innovene工艺和Basell公司的Spherilene 工艺及Lupotech G工艺。

●Univation公司Unipol工艺

Univation技术公司是Dow Chemical 和埃克森美孚公司50/50的合资企业，该公司基于原埃克森和联碳（Unipol）有关的EXXPOL茂金属和超冷凝态技术相结合的工艺技术。Unipol技术己在美国大量应用，2004

年又转让给俄罗斯Kazanorgsintez公司，用于使两台Unipol 聚乙烯反应器能力翻3番，达到22万吨/年，从而使该聚乙烯装置总能力达到51万吨/年。Unipol聚乙烯装置的单线能力不断增加，现有9条产能为40万吨/年的生产线运行，还有3条在设计和建设中。目前，最大的单线产能为53万吨/年，也可达60万吨/年。

Unipol气相法聚合技术，以乙烯为原料，丁烯-1或已烯-1为共聚单体，氢气为链转移剂，采用美国UCC的专利催化剂，在气相流化床反应器中聚合，生产高、中、低密度的聚乙烯树脂。

UCC公司是气相流化床聚乙烯生产技术的开发者。该工艺采用超冷凝技术，使用单台反应器生产LLDPE和HDPE。该工艺无需预聚合，没有溶剂，完全返混，使用高效催化剂。同时，由于反应系统转动设备少，反应循环气无需旋风分离，设备结构简单，产品牌号多，应用广泛。特别是薄膜和吹膜产品性能良好，工艺流程短、成本低、安全、灵活。Unipol工艺装置主要由单体净化、催化剂制备、聚合反应、树脂脱气和挤出造粒等工段组成。反应器操作温度90～100℃，压力2.07MPa，由于反应热靠循环气体移出，单程转化率2％左右，乙烯停留时间约3小时。早期的Unipol装置在整个工艺过程中始终保持反应物在气体状态，随着催化剂的改进及冷凝式操作进展，改进后的Unipol工艺装置以液化的共聚单体（丁烯-1/己烯-1）喷入粉料气体流化床，以其潜热帮助移出反应热，使反应器单位生产能力大幅提高。

Unipol气相法聚乙烯工艺，由于工艺流程简单、建设投资少和能耗低，可以在较宽范围内调节产品品种，因而在全世界范围内得到了迅速发展，其工艺技术的不断进步带动了整个产业的不断进步。目前Unipol

技术已有80多条生产线在运行，装置平均开工率都在120%以上。Unipol 工艺对于典型的全范围产品设计最大生产能力可达38万吨/年，对于生

产有限产品、专用产品或戊金属基LLDPE装置，生产能力可达45～60万吨/年。其催化剂有三类：一是齐格勒-纳塔催化剂，生产窄分子量分布的产品如薄膜和吹塑品；二是铬系催化剂，生产宽分子量分布的产品如管材；三为茂金属催化剂，生产双峰分布的产品。产品的熔融指数为0.01～150g/10min，密度0.915～0.970 g/cm3，其薄膜和吹塑产品性能良好，主要共聚单体有丁烯-1和己烯-1。该工艺流程短、生产成本低、操作灵活安全。

Unipol工艺及Univation公司有关的EXXPOL茂金属和超冷凝（SCM-T）技术在过去几年中主要技术进展是：出让许可证数量进一步增加，包括中国扬子石化；提供扩大生产能力的技术，包括SCM-T及其它工艺优化方案；EXXPOL基聚乙烯开发及工业发继续集中在Univation公司发展；通过工艺及催化剂优化，减少了Unipol工艺的投资及运转成本；在齐格勒-纳塔催化剂的基础上，UCC开发成功一种窄分子量分布的新催化剂体系，这种催化剂以淤浆形式应用，每克催化剂可生产20000克聚乙烯，目前UCC所有装置都采用这种催化剂；超冷凝技术进一步完善。Univation公司开发的Prodigy双峰催化剂，用于单一Unipol聚乙烯气相法反应器中，通过专有的催化剂工程系统，可生产双峰HMW-HDPE。它生产的双峰HDPE薄膜具有极好的抗撕裂性能，用Prodigy催化剂生产的PE-100管材巳通过ISO 100评定。Univation公司还在开发用于生产超双峰高密度聚乙烯的催化剂，现已工业化推出XCAT EZP 茂金属催化剂。

●BP Amoco公司Innovene 气相流化床工艺技术

BP Amoco公司的Innovene技术采用气相法生产工艺，其工艺流程和Unipol工艺相似，由反应器、循环气压缩机、循环气冷却器组成。在反应器的出口处有旋风分离器，避免了聚合物在压缩机，冷却回路的挂堵问题，催化剂切换时系统不用清洗。聚合工艺温度75～95℃，压力1.86～2.16MPa，流化速度0.50～0.55m/s，脱气系统采用2个脱气塔减少了大气中烃类的排放量，并改冷空气脱气为氮气脱气确保安全。

目前采用该工艺的最大生产装置能力为35万吨/年，它与其它气相法工艺最大的不同是BP Amoco专用催化剂、采用环路旋风分离器、以及专利的HPT和EHP设计。其催化剂对温度不敏感，在运转过程中，床中热点及由此造成的结块很少发生。Innovene技术自称为清洁的聚合工艺，其生产装置可在高开工率和很少切换料的情况下操作，装置平均开工率达到96%，切换料仅为1%。其专利的EHP技术只需要很少的附加投资，即可使反应器能力翻番。其特有的齐格勒-纳塔催化剂体系，能

生产MWD产品，1987年以来也使用铬基催化剂生产MWD，适于生产吹塑、管材及HDPE膜料，其HDPE吹塑树脂的性能特别是耐环境开裂（ESCR）性能，超过现有淤浆法和气相法工艺生产的产品。Innovene 技术生产的产品，MFI范围为0.2～75，密度为0.917～

0.962g/cm3，VLDPE牌号正在开发之中。同时BP Amoco也采用了Dow Chemical 的INSITE技术开发了单中心聚乙烯。目前BP Amoco下致力于增加产品牌号，特别是吹膜塑料及类似LDPE产品。Innovene工艺生产丁烯-1、己烯-1、4-甲基戊烯-1共聚物。也开发了基于丁烯-1、4-甲基-1-戊烯的三元共聚物。

●Borealis公司Borstar双峰工艺

北欧化工公司（Borealis）的Borstar工艺是一种能够生产全密度聚乙烯（LLDPE、MDPE和HDPE）的浆液-气相组合工艺，生产的树脂有良好的加工性能和机械性能。伴随着双峰技术的开发，进一步强化了丙烷超临界状态的应用。实现了一种工艺中能够生产全密度的聚乙烯树脂（LLDPE、MDPE及HDPE）和双峰聚乙烯。目前，Borstar聚乙烯工艺的单线最大产能已达35万吨/年。

Borealis 公司的Borstar 双峰聚乙烯工艺由独特的淤浆环管反应器和特制气相反应器串联而成，整个工艺过程高度灵活，易于控制聚乙烯的分子质量和分子质量分布，得到的树脂具有良好的加工性能和机械性能（如刚性和耐撕裂强度）。

Borstar工艺以超临界丙烷为稀释剂，采用二个串联的反应器、钛系专利催化剂BC-200生产双峰产品，工艺中的第一反应器是环管浆液反应器，第二反应器是气相流化床反应器。目前世界上采用该技术的生产能力约100万吨/年，单线生产能力22.5万吨/年。目前最大装置生产能力可达44万吨/年。其特有的齐格勒-纳塔催化剂能适于生产全密度产品（0.920～0.960g/cm3），双峰产品的MFI范围为5～11，特别是受压管材料竞争力较强。所有的Borstar树脂都采用丁烯-1作共聚单体，因此具有成本优势。下一代的Borstar产品可能包括“MAO”和“HAO”产品。此外，北欧化工公司研发了一种专有的先进工艺控制系统(BorAPC)，为普通的控制系统和使用非线性预知模型的控制变量提供界面。其优点是：可改进反应器的稳定性，确保产品的一致性；改进反应器控制使操作更接近装置的极限，增加产量约3%；缩短牌号切换时间，减少过渡料的数量。

●Basell公司Spherilene和Lupotech G工艺

Spherilene聚乙烯工艺1994年初工业化，是Montell公司利用生产聚丙