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[摘 要]低压气相流化床法生产聚乙烯工艺技术是聚乙烯生产中的热点工艺，有着诸多优势和广泛的应用。本文主要是通过对比分析三种不同工艺技术的流程以及优缺点，探讨适合国内发展的工艺。
[关键词]气相、流化床、聚乙烯
中图分类号：TQ325.1+2 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）30-0035-01
聚乙烯（PE）发展至今有低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。目前，世界各国主要按聚乙烯的密度，将聚乙烯分为高密度聚乙烯（密度为0.941～0.97g/cm3）、低密度聚乙烯（密度为0.915～0.940 g/cm3，分子有长短支链）、线性低密度聚乙烯（密度为0.915～0.93g/cm3，分子为线型，有一定数量无规则分布的支链）、超低密度聚乙烯（密度为0.86～0.914g/cm3）。市场上大量使用的聚乙烯产品主要是HDPE、LDPE和LLDPE三大类。国内LL/HD聚乙烯装置大多为引进技术装置。引进装置的技术主要有气相流化床法、加拿大杜邦液相法、菲利普斯淤浆法和三井油化法等。
近年来产品开发的热点主要是气相流化床法聚乙烯工艺技术，该技术自1968年问世以来，以其简单、灵活、安全、环保及产品范围宽等特点显示了突出的经济和技术优势，现已经成为占主导地位的聚乙烯生产技术。气相法工艺每年的增长率最高，亚洲将是拥有聚乙烯气相工艺能力最多的地区，其次为北美、欧洲和拉美地区。
一、气相流化床法工艺路线
目前，世界上具有先进气相流化床法LL/HD聚乙烯技术的三家专利商为：Univation公司Unipol PE气相流化床工艺技术、BP公司Innovene气相聚乙烯工艺技术和BASELL公司Spherilene工艺技术。三家技术均具有成熟可靠的特点和优势。本文以LL/HD聚乙烯装置为例，将三家的技术作简单比较，探讨适合我国国情的工艺技术路线。
1、工艺流程
不同专利商的聚乙烯生产过程是类似的，都由原料配置、聚合、脱气、造粒、输送及包装几部分组成。聚合级乙烯、聚合级1-丁烯或1-己烯在催化剂的作用下，在流化床中聚合反应生成粉料树脂，生成的聚合物借助压缩机产生高速气流而保持流化状态。反应气通过外部冷却循环移走反应热，催化剂和反应气体连续加入反应器。聚合产品通过排料系统排出反应器，输送到树脂脱气设备脱除其中溶解和夹带的烃类，脱出的气体，通过排放气回收系统返回反应器，提高共聚单体收率。粉料树脂送到造粒系统，然后经造粒机造粒，干燥后经风送系统送至掺混料仓。掺混后的产品通过风送至包装线。
2、在国内的应用情况、材料以及设备
美国Univation公司在中国建包括大庆石化、齐鲁石化、茂名石化等12条生产线，英国BP公司在中国建包括兰州石油化工厂、独山子乙烯工程、上海石化等7条生产线，BASELL公司在美国、巴西、印度和伊朗等世界各地的5条生产线，国内还未引进该技术。
原材料消耗相差不大，主要差异表现在公用工程消耗量上，Univation技术需要的公用工程消耗量最小，BP技术需要的公用工程总消耗最高。三家公司工艺技术所采用设备的材质差异不大，除换热器和机泵/机械采用不锈钢和碳钢外，其余设备均为碳钢，但是Univation技术中不需要催化剂活化设备，设备总台数最少.BASELL技术需要的催化剂设备和设备总台数最多，设备的费用最高。
3、不同工艺的差异性分析
三种工艺的差异性主要是从反应技术、反应器结构形式、转化率以及产品性能几个方面对比。
在反应技术方面，Univation采用单台流化床反应器，系统流程最简单。BP化学公司取消原有预聚合工艺，采用单台流化床反应器，循环气系统有旋风分离器分离夹带粉末。上述两种工艺均采用冷凝技术，通过惰性组分在系统中冷凝，撤出反应热，从而利于提高生产能力。BASELL公司技术采用两台流化床反应器串联操作，用单一体系Z-N催化剂可生产双峰产品，不需种子树脂，从而可降低操作费用。
在反应器结构型式方面，BP化学公司与Univation类似，但其容积较大，设备重量较大，费用较高。BASELL公司的Spherilene工艺技术反应器结构比较复杂，对于生产双峰牌号产品来说比较有利。
三家公司的反应转化率基本相同。相对而言，转化率低可使反应温度缓和，使产品分子量分布均匀，但同时回收系统需要处理的单体量增加，加重排放气回收系统负担，而且回收单体的增加也会使反应系统内杂质累积的可能性增加。
Univation公司的产品的强度最好，适用于较高应力要求的场合。另外，产品熔融指数范围大，产品使用范围广。Univation公司丁烯-1共聚产品与BP公司类似产品性能对比，残钛和氯化物含量较低，黄度指数较好，己烷萃取物较低。Univation公司的己烯共聚物的注塑产品韧性较好，具有优秀的抗冲击和抗穿刺优点。BASELL公司的Spherilene技术在所有膜牌号的树脂中凝胶（鱼眼）最少，与竞争对手相比低一个数量级。
二、技术特点分析
美国Univation公司改进的气相流化床工艺、催化剂技术和低反应压力，使系统非常稳定和灵活。用单一的反应器可生产全范围的聚乙烯产品，生产能力却不发生变化。反应器可在5%负荷范围内操作而不影响产品质量，操作弹性大，产品均匀，操作和控制简便。Unipol工艺所需原料相对无毒，操作条件适中，无需反应溶剂，从而减少了溶剂回收系统和可燃性液体处理带来的危险。主要设备均采用碳钢，设备数量最少，设备投资费用最低。公用工程消耗量小，能耗最低。产品性能范围宽，能适用于不同用途的需要。缺点是对原料和操作要求很高，原料精制系统要有一个完整的系统，配套的公用工程条件要求十分稳定。
英国BP公司的BP-Anqoco高产率技术的Innovene气相聚乙烯工艺设备台数相对较多，用单一的反应器可生产全范围的聚乙烯产品，生产能力没有变化。采用高产率技术，提高反应器的生产能力，反应回路采取了多种防堵塞、爆聚措施。反应条件温和，牌号切换方便，催化剂活性高，使反应器性能高又易于操作控制。加旋风分离器后，反应系统换热器不易发生堵塞。事故时可加人可逆性失活剂，使反应暂时终止。产品覆盖面广，质量好，且在薄膜、注塑、吹塑类产品上领先。缺点是设备多，增加投资。
BASELL公司的Spherilene工艺采用两台气相流化床反应器可生产双峰产品。聚乙烯区别牌号的产品都是由单一体系的Z-N催化剂生产的，减少了牌号切换和过渡料量。催化剂是球形的，粒径大，可使反应生产的粉粒粒径大，避免产生细粉。以丙烷作为反应器内的惰性气体，可在单体分压低时减缓反应动力学，改善粒子的传热效果，不需要加入冷凝剂，产品具有很好的透明性和强度。缺点是公用工程消耗高，工艺设备台数多。
综上所述，经过对三家的工艺技术进行比较，鉴于美国Univation公司的Unipol PE技术通过近十几年来的发展。在对原料的要求、流程设置、设备台数、技术指标、可变成本、改造难易程度等方面有一定的优势，较适合我国目前的国情。
参考文献
[1] 姬景丰.全密度聚乙烯装置控制系统的设计[J].科技创新与应用2013.26.
[2] 张天雪.礼宏宇.姜靖海.全密度聚乙烯生产工艺现状探析[J].中国化工贸易.2013.1
[关键词]气相、流化床、聚乙烯
中图分类号：TQ325.1+2 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）30-0035-01
聚乙烯（PE）发展至今有低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。目前，世界各国主要按聚乙烯的密度，将聚乙烯分为高密度聚乙烯（密度为0.941～0.97g/cm3）、低密度聚乙烯（密度为0.915～0.940 g/cm3，分子有长短支链）、线性低密度聚乙烯（密度为0.915～0.93g/cm3，分子为线型，有一定数量无规则分布的支链）、超低密度聚乙烯（密度为0.86～0.914g/cm3）。市场上大量使用的聚乙烯产品主要是HDPE、LDPE和LLDPE三大类。国内LL/HD聚乙烯装置大多为引进技术装置。引进装置的技术主要有气相流化床法、加拿大杜邦液相法、菲利普斯淤浆法和三井油化法等。
近年来产品开发的热点主要是气相流化床法聚乙烯工艺技术，该技术自1968年问世以来，以其简单、灵活、安全、环保及产品范围宽等特点显示了突出的经济和技术优势，现已经成为占主导地位的聚乙烯生产技术。气相法工艺每年的增长率最高，亚洲将是拥有聚乙烯气相工艺能力最多的地区，其次为北美、欧洲和拉美地区。
一、气相流化床法工艺路线
目前，世界上具有先进气相流化床法LL/HD聚乙烯技术的三家专利商为：Univation公司Unipol PE气相流化床工艺技术、BP公司Innovene气相聚乙烯工艺技术和BASELL公司Spherilene工艺技术。三家技术均具有成熟可靠的特点和优势。本文以LL/HD聚乙烯装置为例，将三家的技术作简单比较，探讨适合我国国情的工艺技术路线。
1、工艺流程
不同专利商的聚乙烯生产过程是类似的，都由原料配置、聚合、脱气、造粒、输送及包装几部分组成。聚合级乙烯、聚合级1-丁烯或1-己烯在催化剂的作用下，在流化床中聚合反应生成粉料树脂，生成的聚合物借助压缩机产生高速气流而保持流化状态。反应气通过外部冷却循环移走反应热，催化剂和反应气体连续加入反应器。聚合产品通过排料系统排出反应器，输送到树脂脱气设备脱除其中溶解和夹带的烃类，脱出的气体，通过排放气回收系统返回反应器，提高共聚单体收率。粉料树脂送到造粒系统，然后经造粒机造粒，干燥后经风送系统送至掺混料仓。掺混后的产品通过风送至包装线。
2、在国内的应用情况、材料以及设备
美国Univation公司在中国建包括大庆石化、齐鲁石化、茂名石化等12条生产线，英国BP公司在中国建包括兰州石油化工厂、独山子乙烯工程、上海石化等7条生产线，BASELL公司在美国、巴西、印度和伊朗等世界各地的5条生产线，国内还未引进该技术。
原材料消耗相差不大，主要差异表现在公用工程消耗量上，Univation技术需要的公用工程消耗量最小，BP技术需要的公用工程总消耗最高。三家公司工艺技术所采用设备的材质差异不大，除换热器和机泵/机械采用不锈钢和碳钢外，其余设备均为碳钢，但是Univation技术中不需要催化剂活化设备，设备总台数最少.BASELL技术需要的催化剂设备和设备总台数最多，设备的费用最高。
3、不同工艺的差异性分析
三种工艺的差异性主要是从反应技术、反应器结构形式、转化率以及产品性能几个方面对比。
在反应技术方面，Univation采用单台流化床反应器，系统流程最简单。BP化学公司取消原有预聚合工艺，采用单台流化床反应器，循环气系统有旋风分离器分离夹带粉末。上述两种工艺均采用冷凝技术，通过惰性组分在系统中冷凝，撤出反应热，从而利于提高生产能力。BASELL公司技术采用两台流化床反应器串联操作，用单一体系Z-N催化剂可生产双峰产品，不需种子树脂，从而可降低操作费用。
在反应器结构型式方面，BP化学公司与Univation类似，但其容积较大，设备重量较大，费用较高。BASELL公司的Spherilene工艺技术反应器结构比较复杂，对于生产双峰牌号产品来说比较有利。
三家公司的反应转化率基本相同。相对而言，转化率低可使反应温度缓和，使产品分子量分布均匀，但同时回收系统需要处理的单体量增加，加重排放气回收系统负担，而且回收单体的增加也会使反应系统内杂质累积的可能性增加。
Univation公司的产品的强度最好，适用于较高应力要求的场合。另外，产品熔融指数范围大，产品使用范围广。Univation公司丁烯-1共聚产品与BP公司类似产品性能对比，残钛和氯化物含量较低，黄度指数较好，己烷萃取物较低。Univation公司的己烯共聚物的注塑产品韧性较好，具有优秀的抗冲击和抗穿刺优点。BASELL公司的Spherilene技术在所有膜牌号的树脂中凝胶（鱼眼）最少，与竞争对手相比低一个数量级。
二、技术特点分析
美国Univation公司改进的气相流化床工艺、催化剂技术和低反应压力，使系统非常稳定和灵活。用单一的反应器可生产全范围的聚乙烯产品，生产能力却不发生变化。反应器可在5%负荷范围内操作而不影响产品质量，操作弹性大，产品均匀，操作和控制简便。Unipol工艺所需原料相对无毒，操作条件适中，无需反应溶剂，从而减少了溶剂回收系统和可燃性液体处理带来的危险。主要设备均采用碳钢，设备数量最少，设备投资费用最低。公用工程消耗量小，能耗最低。产品性能范围宽，能适用于不同用途的需要。缺点是对原料和操作要求很高，原料精制系统要有一个完整的系统，配套的公用工程条件要求十分稳定。
英国BP公司的BP-Anqoco高产率技术的Innovene气相聚乙烯工艺设备台数相对较多，用单一的反应器可生产全范围的聚乙烯产品，生产能力没有变化。采用高产率技术，提高反应器的生产能力，反应回路采取了多种防堵塞、爆聚措施。反应条件温和，牌号切换方便，催化剂活性高，使反应器性能高又易于操作控制。加旋风分离器后，反应系统换热器不易发生堵塞。事故时可加人可逆性失活剂，使反应暂时终止。产品覆盖面广，质量好，且在薄膜、注塑、吹塑类产品上领先。缺点是设备多，增加投资。
BASELL公司的Spherilene工艺采用两台气相流化床反应器可生产双峰产品。聚乙烯区别牌号的产品都是由单一体系的Z-N催化剂生产的，减少了牌号切换和过渡料量。催化剂是球形的，粒径大，可使反应生产的粉粒粒径大，避免产生细粉。以丙烷作为反应器内的惰性气体，可在单体分压低时减缓反应动力学，改善粒子的传热效果，不需要加入冷凝剂，产品具有很好的透明性和强度。缺点是公用工程消耗高，工艺设备台数多。
综上所述，经过对三家的工艺技术进行比较，鉴于美国Univation公司的Unipol PE技术通过近十几年来的发展。在对原料的要求、流程设置、设备台数、技术指标、可变成本、改造难易程度等方面有一定的优势，较适合我国目前的国情。
参考文献
[1] 姬景丰.全密度聚乙烯装置控制系统的设计[J].科技创新与应用2013.26.
[2] 张天雪.礼宏宇.姜靖海.全密度聚乙烯生产工艺现状探析[J].中国化工贸易.2013.1