世界聚乙烯生产工艺研究新进展

    聚乙烯树脂是通用合成树脂中产量最大的品种，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）以及一些具有特殊性能的产品，其特点是价格便宜，性能较好，可广泛地应用于工业、农业、包装以及日常工业中，在塑料工业中占有举足轻重的地位。
            
　　1、世界聚乙烯工业现状

    上世纪90年代，世界聚乙烯工业经历了快速发展时期，产能平均增幅达到约6.0%，特别是亚洲和中东地区石化工业的发展，为世界聚乙烯工业的发展带来了机遇。2004年世界聚乙烯树脂的总生产能力约为7165万吨，消费量约为6079万吨，比2003年增长约6.6%，除非洲、亚洲、大洋州、中南美和西欧有缺口外，其它地区基本上是产能大于需求。预计到2008年，世界聚乙烯树脂的总生产能力将达到约8175万吨，消费量将达到约7108万吨，供需基本平衡。其中中东地区是生产能力增长最快的地区，年均增长幅度将达到约11.4%，到2008年生产能力将达到990万吨，约占世界生产能力总增长量的29%。需求量增长最快的地区为亚洲，年均增长幅度将达到约6.8%，约占世界需求总增量的46%。2003年世界经济开始复苏，特别是美国和西欧的经济复苏，带动了世界聚乙烯消费的增长。同时中国经济的高速增长，使其国内对聚乙烯的需求仍保持良好的态势。由于世界化工行业开始进入新的景气周期，国际聚乙烯价格在2003年出现大幅度上涨，估计这种景气状态将持续到2006年。

　　世界聚乙烯工业正在发生重大的变化，生产能力越来越集中在少数几个大的生产厂商手中，企业重组继续进行，继道化学公司并购联碳公司，埃克森公司和美孚公司完成合并，巴斯夫公司和壳牌公司把Elence公司、Targor公司和Montell公司合并成立巴塞尔（Basell），雪佛龙和菲利普公司合并成立雪佛龙-菲利普公司后，日本的聚烯烃企业也进行了重组，而韩国三星石化同道达尔芬纳埃尔夫公司建立了合资企业，使得世界聚乙烯的生产能力更加集中。目前，世界前十位聚乙烯生产企业的总生产能力已经占到世界聚乙烯总生产能力的约45%，其中生产能力位于前两位的道化学公司和埃克森美孚公司的生产能力均超过了600万吨/年。

　　聚乙烯一直是世界需求量最大的通用塑料，从近十年的发展情况来看，尽管需求增长低于聚丙烯，但其年均增长率仍达到了约6.3%。聚乙烯树脂需求的快速增长得益于以下几个方面，一是由于经济的增长和开辟新的应用领域；二是世界包装产品的变革，使得聚乙烯薄膜在几乎所有产品的包装物中得到广泛应用。同时HDPE在技术上的突破使得其在管材、中空等领域中得到广泛的应用。根据预测，在未来5年内世界聚乙烯树脂的需求仍将保持较高的增幅，年均增长率将达到约4.5%。
            
    未来聚乙烯树脂的应用领域仍将集中在包装、农业、建筑和电线电缆等方面。其中薄膜仍是聚乙烯的最大用途。未来的聚乙烯薄膜将更加专业化、扭结包装膜、收缩包装膜、缠绕包装膜、贴体包装膜、充气包装膜、高阻透性膜（阻气、阻光等）、高耐热性膜、选择渗透膜、保鲜膜、抗菌膜等产品的应用比例将逐步增大。茂金属催化剂于1991年在美国实现工业化应用后，聚烯烃催化剂已经发展到第3代。单活性中心（SSC）和茂金属催化剂技术的发展，进一步推动了聚乙烯生产过程和聚乙烯产品的技术进步。

　　双峰技术使得HDPE产品在薄膜和管材领域得到广泛应用。双峰技术于20年前打开了高密度聚乙烯薄膜市场，现在其在管道应用中又获得了巨大的发展。双峰聚乙烯很好地解决了产品既具有良好的力学性能，又便于加工这一矛盾，在薄膜、建材、管道、吹塑成型用料、注塑成型用料、电线电缆等领域均有广泛的应用。双峰聚乙烯最近的发展是推出了PE100产品，该产品具有更高的应力和抗裂性能，可生产厚度较薄的管道，而能承受相同的操作压力，从而降低了生产成本。PE100可占领PVC管道的某些市场和许多钢管市场，尤其适用于天然气和石油管道场合，其抗磨蚀性好，抗腐蚀性也优于钢铁材质。

　　LDPE高透明牌号将成为包装领域的新亮点。LDPE高透明产品是通过改变聚合压力和调整助剂配方实现的。从目前市场应用状况看，高透明LDPE产品很受市场青睐，根据美国市场调查机构分析，使用高透明产品包装的各类食品的销售量比普通包装的高约30%，未来高透明LDPE薄膜将越来越多地应用于面包、水果、熟食等产品上。

　　茂金属聚乙烯的应用将不断扩大。根据统计，目前世界茂金属和单活性中心SSC催化剂生产的聚乙烯约为150万吨/年，其中用于食品包装约占36%，非食品包装约占47%，其他方面（医药、汽车和建筑等）约占17%。茂金属LLDPE（mLLDPE）现在约占LLDPE总消费量的15%，预计到2010年这一比例将达到约22%。今后mLLDPE的年均消费增长率将高于LLDPE，达到约15%。因为mLLDPE产品有更好的性能，许多发达国家纷纷采用mLLDPE替代常规的LLDPE。根据预测，在未来发达国家LLDPE产量增长的近一半将来自于mLLDPE。2007年世界LLDPE的总需求量将达到约1830万吨，其中mLLDPE的消费量将达到约280万吨。埃克森美孚公司在北美推出极低密度（0.912g/cm3）茂金属聚乙烯（mPE），目标是针对食品和工业包装市场，该产品有很好的韧度和强度，其落锤冲击强度是常规极低密度聚乙烯（VLDPE）的2倍以上，而密封温度仅为85℃。

　　涂层用LDPE市场前景广阔。聚乙烯树脂涂层的生产主要集中在复合彩印领域。随着人们对产品包装的重视，包装工业的发展极大地带动了聚乙烯涂层的增长，且可加工品种不断增加，已应用到纸板、聚酯膜、玻璃纸、聚丙烯膜、聚丙烯编织袋、胶带、布等各种材质；新品如离型纸、食品包装制品、建筑用水泥包装等，其中离型纸作为一种新型材料广泛应用于商标、标签、胶粘带及广告纸等方面。

　　2、生产工艺研究新进展

    长期以来，在聚乙烯生产工艺技术领域，一直是多种工艺并存，各展其长。目前并存的液相法工艺有Nova公司的中压法工艺、Dow化学公司的低压冷却法工艺和DSM公司的低压绝热工艺。应用最为广泛的浆液法工艺是科诺科菲利浦斯、索尔维公司的环管工艺和赫斯特、日产化学、三井化学的搅拌釜工艺。气相法工艺主要有Univation公司的Unipol工艺、BP公司的Innovene工艺和Basell公司的Spherilene工艺。近年来，气相法由于流程较短、投资较低等特点发展较快，目前的生产能力约占世界聚乙烯总生产能力的34%，新建的LLDPE装置近70%采用气相法技术。近年来，在各工艺技术并存的同时，新技术不断涌现。其中冷凝及超冷凝技术、不造粒技术、共聚技术、双峰技术、超临界烯烃聚合技术以及反应器新配置等新技术的开发，极大地促进了世界聚乙烯工业的发展。

　　2.1 冷凝及超冷凝技术

    冷凝及超冷凝技术是UCC、Exxon化学和BP公司开发的，是指在一般的气相法PE流化床反应器工艺的基础上，使反应的聚合热由循环气体的温升和冷凝液体的蒸发潜热共同带出反应器，从而提高反应器的时空产率和循环气撤热的一种技术。冷凝操作可以根据生产需要随时在线进行切换，使装置可以在投资不需要增加太大的情况下大幅度提高装置的生产能力，装置操作的弹性大，使得该技术具有无可比拟的优越性。通过采用该技术不仅将单线最大生产能力从22.5万吨/年提高到45万吨/年以上，而且进一步降低了单位产品的投资和操作费用，操作稳定性也得到了进一步提高。国外已有大量采用冷凝和超冷凝技术对气相法PE装置扩能的实绩，最高扩能达到原有能力的2.5倍以上。我国扬子石化公司、天津石化公司、广州石化公司以及吉林石化公司、中原石化有限责任公司、新疆独山子石化公司等的聚乙烯装置采用该技术也取得扩能成功。