国内外聚乙烯的生产技术、产品开发现状及趋势 概述
进入新的世纪，聚烯烃仍将充满活力地发展。在这个领域内，每十年都会出现新的成就和新的挑战。随着聚烯烃生产商的成倍增长，亚洲和拉丁美洲经济及结构的变化，二十世纪九十年代聚烯烃工业发展战略趋于全球化，重组、联合、改扩建、与下游一体化，并重新突出技术的重要性。这些战略思想将在新的十年中继续延伸。
技术是石化公司创立一种产品及其市场竞争优势的手段，其在两个方面起作用：一是使运转更加有效；二是寻求新的技术，即第二代技术，使自己保持领先地位。生产装置实现规模合理化，可使成本降低，操作效率提高。目前，现代化的聚乙烯单线生产能力一般为300kt/a、450kt/a规模的工厂在建设中。为了发展第二代技术，生产商及专利商都在继续改进他们的常规工艺技术，减少投资费用和运转费用。 考虑装置/技术总的经济性时，运转成本必须与装置的营业收入（即可获利性）结合起来。如果该技术生产的品牌可以获得优惠的价格、或者市场畅销、或者许可证的费用很低，较高成本的装置也可以有良好的经济效益。
车间的后成本与生产过程无关，但是对于聚合物的销售来说，可能也很重要。它们包括运费、研究开发费用、销售费用、管理及后勤费用、公司的经常费用等，这在各个公司是不同的。
新的技术或称为“第二代技术”，可以生产新的、性能独特的树脂。竞争中的公司必须强调自己的技术能力，生产出高附加值的产品来，代替竞争中的牌号。或扩展常见的聚烯烃树脂材料的性能。在第二代技术中，最引人注目的是单中心催化剂体系――茂金属及非茂金属催化剂体系。自1991年开发以来，全球已经为此花费了36亿美元。最近两年的重大发展包括：
?可采用第二代技术的生产能力在增加。1997年全球可采用第二代技术的生产能力约为2.80Mt/a。到2000年生产能力约增加到9.30Mt/a。但必须指出的是，这些装置实际上还是大量生产常用的树脂，只是根据市场的需求可切换生产第二代产品而已。 ?第二代树脂研究开发工作的联合增多，如： TotalFina—Solvay 合作研究开发PE
Dow—BP Amoco 合作研究开发气相法PE及单中心催化剂
DSM—Exxon 合作研究开发溶液法PE及茂金属催化剂 TotaFina—Mitsui 合作研究开发聚烯烃及茂金属催化剂 Elenac—TotaFina 合作研究开发茂金属催化剂 Elenac—Montell 合作研究开发气相法PE
Mitsui—Dow 合作研究开发PE及单中心催化剂 ?解决了一些专利的法律纠纷，消除了工业化的障碍。
第二代技术的另一个着重点是开发易加工的LLDPE，采用各种分子结构，使产品加工性接近于LDPE，这些树脂如能在现有的LDPE的加工设备（主要是吹膜设备）上加工，则在终端市场上就可以更多地代替常用的LDPE，包括高LDPE比例的LDPE/LLDPE共混料。直至3年前重点还是用非茂金属催化剂，主要是改进常用的催化剂体系。人们主要通过三个基本途径设计LLDPE聚合链：创造双峰结构（双反应器）、宽分子量分布（MWD）结构（铬系催化剂）、Phillips技术（宽分子量分布）、引入第三单体，形成三元共聚物。最引人注目的技术是UCC公司的Unipol-Ⅱ技术（双峰）、Phillips技术（宽分子量分布）、Montell公司的Spherilene技术（三元共聚物）以及最近Nova Chemical公司的新Schairtech技术（双峰）等。在过去两年中开发的重点又转移到用茂金属/单中心催化剂来生产易加工树脂的工业化。这包括Dow公司的长支链（LCB）INSITE催化剂体系（用于Dow的溶液法工艺）、BP-Amoco公司开发的INNOVENE气相法技术、三井的EVOLUE（双峰）气相法工艺、Phillips公司的mPACT技术和Borealis公司的BORSTAR（双峰）淤浆法/气相法工艺技术等。据美国化学系统公司预测到2005年全球LLDPE市场的21%将为第二代LLDPE所占有，届时LLDPE将占全球LDPE/LLDPE市场的53%。
在进入新世纪之际，对于一个公司的生存发展来说，竞争形势是严峻的，因此，在战略规划中应把技术置于重要的位置。大的公司都十分重视开发新产品，以增加营业收入；重视出售许可证，增加效益；重视建设生产能力较大的装置，以获取较低的固定成本，提高边界效益及市场占有率；重视形成技术的联合和合作，以更有利地使新技术新产品实现工业化。
国外聚乙烯的生产技术
聚乙烯是通用合成树脂中产量仅次于聚丙烯的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。其特点是价格便宜、性能较好可广泛
应用于工农业、包装及日常生活中，在塑料工业中占有举足轻重的地位。2001年全球前十位聚乙烯生产商的生产能力分别为：①陶氏（Dow）化学公司737万t/a；②埃克森美孚(Exxon-Mobil)公司611万t/a；③埃奎斯塔尔（Equistar）化学公司319公司万t/a；④Basell公司274万t/a；⑤雪佛龙－菲利浦斯（Chevron-Phillips）公司262万t/a；⑥萨比克公司243万t/a；⑦波力阿利斯公司(Borealis)202万t/a；⑧BP公司173万t/a；⑨诺瓦(Nova)化学公司170万t/a；⑩阿托－菲纳（Tota－Fina）公司160万t/a。
一 典型工艺技术的介绍
高压法生产LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法，釜式法和管式法工艺己成熟，目前这两种生产工艺并存。发达国家普遍采用管式法生产工艺。国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发体系，降低反应温度和压力。高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。低压法生产HDPE和LLDPE主要采用钛系和铬系催化剂，欧洲和日本多采用齐格勒型催化剂，而美国多采用铬系催化剂。典型的乙烯生产工艺有以下几种：
1 Basell公司气相法Spherilene工艺
该法生产的线性PE可以从很低密度PE（VLDPE）到LLDPE，也可生产HDPE。采用齐格勒－纳塔（Z－N）钛基催化剂和Spherilene的气相法工艺，在惰性轻烃存在下，催化剂和进料预聚合。浆液进入第一台气相反应器（GPR），采用循环气体回路冷却器取热，再进入第二台GPR。产品密度从VLDPE（＜900g/ml＝到HDPE（＞960g/ml），熔融指数（MI）0.01～100。因采用两台GPR，故可生产双峰级和特种聚合物。
该Spherilene工艺1992年推向市场以来，己拥有生产能力180万t/a。6套装置（美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1度）己投入运转。另有2套（1套在印度、1套在伊朗）在建设中，单线生产能力可从10万～30万t/a。
2 .北欧化工公司回路反应器的北星工艺
北星（Bar Vstar）PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE以及HDPE，采用串联的回路、气相低压法反应器。PE密度为918～970kg/m3，熔融指数为0.1～100，现采用Z－N催化剂，也可采用单活性中心（SSC）催化剂。
催化剂与丙烷稀释剂混合进入紧凑的预聚合反应器，共聚催化剂、乙烯、共聚单体和氢气也进入反应器。预聚合的浆液再进入第二较大的浆液回路反应器，在超临界条件：75～100℃、5.5～6.5MPa下操作。经闪蒸后的聚合物进一步送入流化床气相反应器，无需加入新鲜催化剂，可得到均聚物。气相反应器操作条件为75～100℃、2.0MPa。
第一套工业化装置于1995年在芬兰投运。在阿布扎比建设的两条生产线己于2001年下半年投运，产能45万t/a，第五套25万t/a装置也在上海石化公司建设，现己成为中国最大的PE装置。该工艺单线最大的设计能力达30万t/a。 3 BP公司气相法Innovene工艺
该工艺采用Z－N，铬和茂金属催化剂生产LLDPE和HDPE。铬催化剂可生产宽分子量产品，Z－N催化剂生产窄分子量分布的产品。床层反应器操作条件约为2.0MPa和75～110℃，可用丁烯或己烯为共聚单体。己有30套生产线投入运转、设计或建设中，能力范围为5万～35万t/a。 4 Exxon-Mobil公司管式和釜式反应工艺
高压自由基工艺可生产LDPE均聚物和乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）。有大规模管式反应器（能力范围13～35万t/a）和搅拌釜式反应器（能力为10万t/a）。管式反应器操作压力高达300MPa，釜式反应器低于200MPa。高压工艺的主要优点是短停留时间，生产中可以从均聚物切换到共聚物。均聚物密度为0.912～0.935，熔融指数0.2～150。醋酸乙烯产量高达30%。生产每吨聚合物的物耗、能耗为：乙烯1.008t，电力800kWh，蒸汽0.35t，氮气5Nm3。己有23套高压法反应器投运，产能为170万t/a。生产均聚物和各种共聚物。
5 三井化学公司低压浆液法CX工艺
低压浆液法CX工艺可生产HDPE和MDPE及双峰分子量分布的产品。乙烯、氢气、共聚单体和超高活性催化剂进入反应器，在浆液状态下发生聚合反应。聚合物性质自动控制系统可有效地控制产品质量。超高活性催化剂无需处理就可直接循环到反应器。可生产窄或宽分子量分布的产品，熔融指数0.01～＞50，密度0.93～0.97。每吨产品的公用工程消耗为：乙烯和共聚单体1010kg，电力3～5kWh，蒸汽340kg，冷却水190t，氮气30Nm3。己有35条生产线在运行或建设中，总能力为360万t/a。 6 Phillips-Chevren公司双回路反应器LPE工艺
菲利浦斯公司LPE工艺可生产密度0.920～0.970、窄和宽分子量分布的线性聚乙烯产品。熔融指数和分子量分布可由催化剂、操作条件和氮气来调节控制。共聚单体可为丁烯－1、己烯－1、辛烯－1等。高活性催化剂无需从产品中脱除。聚合时无石蜡烃或其他产物形成，大大减少了对环境的逸散性污染。乙烯、异丁烷、共聚单体和催化剂连续赶进入回路反应器。在低于100℃和约4.0MPa下发生反应，停留时间约1小时。乙烯单程转化率超过97%。每吨产品的原料和公用工程消耗为：乙烯1.007t，催化剂和化学品（不同产品）为2～10美元，电力350kWh，蒸汽0.25t，冷却水185t，氮气30Nm3。己有82条生产线运转和在建，占世界PE能力的34%。 7 Univation技术公司低压气相法Unipol工艺
采用低压气相法Unipol PE工艺生产LLDPE－HDPE。使用浆液催化剂和气相流化床反应器。产品无需脱除催化剂。投资和操作费用较低，对环境污染较少。乙烯、共聚单体和催化剂进入流化床反应器，操作条件为2.5MPa和约100℃。聚合物密度为0.915～0.970。根据催化剂类型，可调节窄或宽分子量分布。产品熔融指数为＜0.1～＞200。己有89条生产线投入运转或设计建设阶段。 8 斯塔米卡本公司COMPACT Solution工艺
该工艺采用先进的Z－N催化剂，生产密度为0.900～0.970的PE。采用搅拌釜式反应器。聚合温度200℃。氢气用于控制聚合物分子量，无需脱除催化剂。每吨产品的原料和公用工程消耗为：乙烯和共聚单体1.016t，电力500kWh，冷却水230m3，低压蒸汽（产出）330kg。己有5套装置投运，总能力65万t/a。
9 Basell聚烯烃公司Hostalen工艺
利用搅拌釜的Hostalen工艺生产HDPE。采用并联或串联的两联的两台反应器进行浆液聚合。生产每吨HDPE的物耗和能耗为：乙烯和共聚单体1015kg，蒸汽400kg，电力350kWh，冷却水165m3。己有23条生产线处于运转或设计中，生产能力近290万t/a。 10 埃尼化学公司高压法工艺
采用高压法釜式或管式工艺生产LDPE和EVA。LDPE密度为0.918～0.935。EVA中VAM（醋酸乙烯单体）含量3%～40%。己有24条生产线投运转或建设中，单线能力可达20万t/a。 11 斯塔米卡高压法工艺