聚乙烯生產技術比較與選擇

秦曉隆（大慶石化公司塑料廠,黑龍江 大慶 163714）

目前,我國聚乙烯的生產能力較低,難以自給自足,必須致力于提高生產聚乙烯的產量以及技術含量。由此可見對于聚乙烯生產技術的掌握,已經成為我國聚乙烯生產的關鍵所在,所以我國必須努力開發出屬于我國自身所擁有的成套生產技術,并且擁有自己的知識產權。在本文中對國外主要的低壓法聚乙烯生產工藝技術進行了比較,并且闡述了氣相法聚乙烯工藝的優點。

1 主要的聚乙烯生產工藝技術介紹

目前,主要的生產聚乙烯的生產工藝技術包括了以下幾種:

1.1 高壓法

生產LDPE的工藝技術主要有兩種,一種是管式法,其固定投資成本平均達到了65百萬,產品價格是31.9分/鎊;另一種是斧式法,其固定投資成本平均達到了72.3百萬,產品價格是33.4分/鎊。這兩種方法的工藝步驟基本相同,只有聚合反應其存在區別。通常而言對于大規模的生產裝置應當采用管式法比較好,對于生產專用拍好的裝置應當采用斧式法最佳。

1.2 淤漿法生產工藝技術該種生產HDPE的工藝技術

所生產出來的產物屬于一種聚合物粒子,其由乙烯聚合形成的,懸浮在類稀釋劑中。其固定投資成本平均達到了29.9百萬,產品價格是25.4分/鎊。目前該種生產工藝技術的開發公司有三個:美國Phillips、美國Lyondell、日本Mitsui。

1.3 生產LLDPE/HDPE的工藝

1.3.1 氣相法生產工藝技術

主要的生產設備是流化床反應器,乙烯在流化床反應器上進行聚合反應,生成固體聚乙烯。其固定投資成本平均達到了31.7百萬,產品價格是26.3分/鎊目前的氣相法生產工藝技術主要包括了UCC的Unipol、BP的Innovene以及Montell的Spher?ilene。

1.3.2 溶液法生產工藝技術

所生產出來的聚合物可以溶解在溶劑中。其固定投資成本平均達到了33.7百萬,產品價格是28.5分/鎊目前該種生產工藝主要包括了中壓溶液法、低壓溶液法。

2 聚乙烯生產方法的選擇

近年來,聚乙烯生產工藝技術正處于不斷的發展中,在這個發展的過程中,高壓法的應用正在逐漸減少,而低壓法則得到越來越廣泛的應用,尤其是氣相流化床的生產工藝,現已經成為聚乙烯生產工藝技術發展的大體趨勢。氣相法在1990年到1995年之間其新增的生產能力是4.29MT/A,從1995年-2000年之間的新增生產能力是5.51MT/A。相比其他的生產工藝技術而言,氣相法的新增能力更為理想。氣相法具有更大的生產能力,生產流程簡單,操作條件相對而言比較低,不需要進行其他低聚物的處理,也不需要對溶劑進行回收,具有更加低的投資成本以及費用,能源消耗低,排出的廢棄物比較少,具有環保效應。

在我國,新建立的聚乙烯裝置中,大部分都是適應環保要求以及具有比較地投資成本的LLDPE生產工藝技術。為了擴大聚乙烯產品的種類范圍,提高聚乙烯產品的市場競爭力,應當選擇全密度聚乙烯裝置的氣相法工藝技術。

3 氣相法聚乙烯工藝技術的介紹

以下介紹了BP公司的Innovene氣相流化床技術。

該公司的氣相流化床技術所采用的生產設備是單臺的流化床反應器,所使用的催化劑包括了肽金屬系、鉻金屬系、茂金屬系三種,其中,鈦金屬系主要用來生產狹窄分子質量分布的產品,鉻金屬系用來生產寬分子質量分部的產品,而茂金屬系的催化劑仍然處于開發狀態。對于鉻金屬系的催化劑的使用,需要對其進行活化處理,使用循環氣體來把聚合熱去除。所使用的單體共聚物包括了1-丁烯、4-甲基、1-己烯。所生產的產品具有的熔體流動率為0.05-100克每10分鐘,密度在0.91-0.965之間,用來制造的薄膜級產品、注塑級產品以及吹塑級產品具有比較理想的性能。

該氣相流化床工藝技術的主要特點體現在:乙烯和其他單體共聚物在氣象流化床反應器的作用下直接發生反應,生成了聚合物。乙烯作為其中的單體原料具有良好的傳熱性能,作為傳熱介質;操作溫度在70-110攝氏度之間,壓力在2.2MPa;單線生產能力比較高而且流程比較短,不需要對原料進行攪拌,節省了大量的投資成本;所生產的產品屬于分子質量范圍寬的產品,可以交替生產高密度聚乙烯以及低密度聚乙烯;在生產的過程中不需要把低聚物以及溶劑去除。但是,該工藝技術存在著以下幾個方面的缺點:如果出現毛狀聚合物在熱電偶皮上沉積,容易引起溫度讀數的誤差,形成飛溫現象,產生大的聚合物結塊,堵塞;在切換牌號的時候,會有許多的過渡料產生;催化劑容易受到空氣和水的影響,水和空氣會導致催化劑的效率降低,增加產品灰分;需要添加種子樹脂;不可以生產雙峰產品。

4 結語

在眾多聚乙烯生產工藝中，氣相流化床工藝具有多方面的優點,包括:投資資金較低、單線生產能力大、不需脫除溶劑等特點,逐漸受到人們的重視,該種線性聚乙烯生產工藝慢慢成為了聚乙烯生產技術的主要發展方向。

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