聚乙烯和聚丙烯的生產工藝比較

董陽陽 梁彬(寧夏寶豐能源集團股份有限公司，寧夏 靈武 750011)

0 引言

烯烴作為重要的化工原料，在工業的發展中扮演著非常重要的角色。隨著國民經濟的快速發展，目前中國已經成為世界聚烯烴的第一生產大國[1]，同時也是世界聚烯烴的第一消費大國。聚烯烴是由乙烯、丙烯、1-丁烯等α-烯烴共聚得到的熱塑性樹脂的總稱[2]，具有機械性能好、化學穩定性強、加工性能好等優點。聚烯烴產品中應用最多的品種是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，因此本文主要針對這兩種產品，從工藝技術、市場情況、工藝成本等方面進行分析。

1 聚乙烯

1.1 聚乙烯工藝技術路線

聚乙烯產品按密度可大致分為LLDPE、HDPE、LDPE/EVA三大類。目前市場上使用的主流工藝如下：

LLDPE的生產工藝只有Unipol氣相流化床工藝。目前，國內已有39套該工藝裝置，單套最高產能65萬噸/年。

HDPE的生產工藝有CPChem的雙環管、INEOS的氣相流化床工藝及巴塞爾Hostalen低壓釜式工藝。目前，國內已有5套低壓釜式工藝裝置，單套最高產能45萬噸/年，INEOS和CPChem的工藝均不轉讓。

LDPE/EVA生產工藝有埃克森美孚和巴塞爾高壓管式工藝。目前，國內有11套巴塞爾高壓管式工藝裝置，單套最高產能50萬噸/年，埃克森美孚工藝已不轉讓。

1.2 聚乙烯產品市場

聚乙烯產品消費結構如圖1所示。

圖1 聚乙烯產品消費結構

截至2019年末，國內聚乙烯總產能為2025萬噸，到2022年國內總產能將達到2485萬噸；國內PE表觀消費增長率按照5%計算，到2022年國內PE表觀需求量為3485萬噸，仍然處于需大于供的狀態。近三年，LDPE平均消費占比18%，HDPE平均消費占比44%，LLDPE 平均消費占比38%。

1.3 聚乙烯工藝成本分析

聚乙烯工藝成本如表1所示。

1.4 聚乙烯工藝剖析

1.4.1 Basell高壓管式工藝

Basell高壓管式工藝生產的EVA從市場數據來看，預計到2022年國內總產能達到240.3萬噸，遠高于需求量209.1萬噸，存在產能過剩風險。另外，高壓管式工藝生產LDPE產品的利潤較低，并且工藝操作復雜，反應壓力高，危險性大。結合近幾年市場情況，LDPE表觀需求量及其年增長率相對HDPE和LLDPE也較低。

表1 聚乙烯工藝成本 單位：元/t

1.4.2 巴塞爾Hostalen低壓釜式工藝

在PE產品價格方面，隨著市場波動，近幾年內HDPE價格高于LLDPE價格600～1000元/t，巴塞爾Hostalen 低壓釜式工藝，具有反應器占地小、牌號切換時過渡料少、溫度范圍較寬，容易操作、工藝易實現自控、單程轉化率高等優點，是目前市場上唯一轉讓的HDPE生產工藝。

1.4.3 Unipol氣相流化床工藝

Unipol 氣相流化床工藝具有流程簡單、設備少、投資低、易于操作、不易結蠟堵塞等優點，可以通過乙烯分壓調節反應器壓力，生產規模較大，產品范圍覆蓋面廣泛。

2 聚丙烯

2.1 聚丙烯工藝技術路線

聚丙烯產品可大致分為均聚、無規和共聚聚丙烯，其中共聚產品有無規共聚(PPR)和抗沖共聚(PPB)兩大類。目前可采用的主流生產工藝有以下幾種：

美國魯姆斯Novolen立式攪拌釜工藝，國內共7套，最大能力45萬噸/年。

美國格雷斯Unipol流化床工藝，國內共17套，最大能力60萬噸/年。

日本JPP臥式攪拌床工藝，國內共2套，最大能力30萬噸/年。

利安德巴賽爾Spheripol環管工藝，國內共11套，最大能力60萬噸/年。

利安德巴賽爾Spherizone多區反應工藝，國內共4套，最大能力50萬噸/年。

中石化ST環管工藝，國內共51套，最大能力40萬噸/年。

2.2 聚丙烯產品市場

聚丙烯產品市場如圖2所示。

截至2019年年底，國內PP總產能達到2519萬噸/年，較2018年同比增長8.72%。從聚丙烯下游需求結構來看，拉絲與注塑依然為聚丙烯主要下游需求，其中拉絲占比33%，共聚注塑占比22%，均聚注塑占比14%。

2.3 聚丙烯工藝成本分析

聚丙烯工藝成本如表2所示。

圖2 聚丙烯產品市場

表2 聚丙烯工藝成本表 單位：元/t

2.4 聚丙烯工藝剖析

2.4.1 Unipol氣相流化床工藝

Unipol 氣相流化床工藝具有工藝流程短、設備少、反應器內部結構簡單、物料停留時間短、產品切換快等優點。其主要用于生產均聚物和無規共聚物，可采用兩臺流化床氣相反應器串聯操作生產抗沖共聚產品。

2.4.2 Spheripol工藝與Spherizone工藝

Spheripol與Spherizone工藝有80%的產品牌號是重復的。Spherizone主要用于生產高端牌號產品，其產品在性能及價格上有一定的優勢，但高端產品的市場容量有限，所以Spherizone的生產規模不宜過大。

Spherizone工藝與Spheripol工藝相比，其投資、能耗、成本上都略高，并且Spheripol工藝控制更穩定，易于操作，Spherizone工藝多區反應較為復雜，轉產需要時間較長并且轉產期間容易出現波動。