国内Hostalen淤浆聚乙烯发展概述

李连鹏，池 亮，郭兴田，王 硕，陈光岩 ，周志宇

(1.中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司 乙烯厂，吉林 吉林 132022；3.中国石油吉林石化公司 乙二醇厂，吉林 吉林 132022)

聚乙烯具有优良的加工性能、耐低温性、耐化学腐蚀性以及化学稳定好等优点，广泛应用于农业、建筑业、石化行业和渔业等领域。聚乙烯是合成树脂中应用最广泛的品种，其生产能力长期居各塑料品种的第一位，在我国聚乙烯的消费结构主要包括薄膜、注塑制品、中空制品以及管材等。2017年我国聚乙烯的产能达到1 830.8万t，是世界上最大的聚乙烯生产国，产能约占世界总产能的16.86%。未来几年国内聚乙烯产能和需求将同步增长，预计到2020年国内PE产能将达到2 197万t/a，表观消费量达到2 850万t/a。

从分类角度来讲，聚乙烯树脂主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和一些特殊性能的产品。从聚合工艺来讲，聚乙烯的主要生产工艺有气相法的Unipol工艺、Innovene G工艺、Spherilene工艺和Borealis工艺等，溶液法的Sclairtech工艺和Dowlex工艺；淤浆法的Hostalen工艺、Chevron Phillips环管工艺、CX工艺以及Innovene S工艺等[1-5]。其中Hostalen淤浆工艺主要用来生产HDPE产品，由于其生产的产品具有优异的机械性能和加工性能，在国内市场上的认可度相对较高。因此，越来越多的石化企业引进了Hostalen淤浆生产装置，以满足国内用户需求。

1 Hostalen淤浆聚合工艺

20世纪60年代中期，德国Hoechst公司开发了Hostalen聚乙烯工艺，目前该工艺为利安德巴塞尔工业公司(LyondellBasell)所有。Hostalen淤浆聚合工艺采用两台搅拌釜式反应器进行并联或串联聚合，其工艺流程如图1所示。

图1 Hostalen聚合工艺流程

Hostalen技术最突出特点是把最终产品的性能与聚合工艺过程完美地结合，该工艺可制备具有双峰相对分子质量分布并且在高相对分子质量聚乙烯链上具有高含量共聚单体的HDPE产品，如图2所示。

lg M 图2 双峰聚乙烯相对分子质量及其分布情况

2 Hostalen ACP聚合工艺

目前，国内外生产商已经趋向于用1-己烯作为共聚单体，生产出的聚乙烯产品性能优异，是1-丁烯共聚生产的聚乙烯难以比拟的。而LyondellBasell公司Hostalen工艺采用的共聚单体为1-丁烯，为了提高该工艺产品的质量，该公司开发出先进的三釜串联聚合工艺——Hostalen ACP聚合工艺，如图3所示，该工艺由3个聚合反应器以串联形式构成聚合单元，可以用来生产具有优异性能的多峰HDPE产品。

图3 Hostalen ACP工艺流程

该工艺最大的优势在于其灵活性，可以通过反应器设计进行多峰聚乙烯分子设计(相对分子质量分布和共聚单体分布)，以生产满足不同需要的高性能聚乙烯树脂，如图4所示，在反应器1中生产低相对分子质量均聚物，在反应器2中生产高相对分子质量共聚物，在反应器3中生产超高相对分子质量共聚物，其中典型的产品有耐热聚乙烯和耐开裂聚乙烯等[6-7]。该工艺生产的产品具有韧性/刚性平衡更好、抗应力开裂性能优异、抗化学品性能以及加工更容易等优点。

图4 Hostalen ACP产品相对分子质量及其分布趋势

3 国内Hostalen装置生产情况

国内Hostalen淤浆生产装置主要集中在中国石油天然气股份有限公司，其各自产能和2017年主要生产牌号如表1所示。

表1 2017年国内Hostalen淤浆装置生产情况

国内厂家在引进Hostalen装置的基础上，通过对引进技术的消化吸收和自主创新，成功开发了一些高附加值产品。辽阳石化公司采用自主开发的超高相对分子质量聚乙烯催化剂，在装置上成功生产出平均相对分子质量为240万和350万两种超高相对分子质量聚乙烯新产品。吉林石化公司成功开发了低熔垂大口径聚乙烯管材料JHMGC100SLS[8-9]。抚顺石化公司开发了瓶盖专用料FHP5050，成功地替代了进口料，打破了该产品市场的国际垄断。此外，在高端管材催化剂的开发方面，中国石油石油研究院开发的PSE-100催化剂以及中国石化北京化工研究院开发的BCE-100催化剂分别在吉林石化公司和四川石化公司Hostalen淤浆装置上完成了工业化生产，成功生产出PE100管材料[10]。

2018年9月，陕西延长石油延安能源化工公司45万t/a的Hostalen ACP装置顺利投产，先后生产了注塑料HSGC7260和管材料23050natural,其中23050natural属于三峰HDPE树脂，填补了国内该工艺三峰管材产品空白。

4 国内Hostalen新生产装置情况

近些年来，随着我国炼化一体化项目建设高峰期的到来，下游配套的聚乙烯装置迅速增加，规模都在30万t/a以上，使得在市场竞争中的能力大大增强。由于Hostalen ACP生产工艺灵活，可以通过多峰聚乙烯分子设计生产高性能聚乙烯树脂，越来越多的石化企业计划引进该工艺，目前拟建的Hostalen ACP装置如表2所示。

表2 拟建的Hostalen ACP装置

5 发展建议

随着国内外Hostalen聚乙烯装置大规模的扩建，在给各石化企业带来挑战的同时，又为企业的发展带来了新的机遇。若想在竞争激烈的市场中突围出来，建议在以下几个方面开展工作。

(1) 加大科技研发力度，实现高端催化剂国产化。对于聚乙烯工艺来说，催化剂的性能直接影响着最终产品的性能，也是聚合过程的核心技术。目前，国内Hostalen装置生产管材时使用的Avant Z501催化剂大部分来自国外进口，价格相对昂贵。因此开发出高端催化剂，对提高产品质量和降低生产成本，都具有极其重要的意义。

(2) 充分发挥装置特点，生产高附加值产品。管材产品是Hostalen工艺的优势产品，而且随着我国城镇化建设的快速推进以及国家加大对基础设施建设的投入，为聚乙烯管道的发展带来了新的机遇。国内各企业需要加大创新力度，开发燃气管材专用料(黑色和橙色)、耐开裂聚乙烯管材料以及耐热聚乙烯管材料等，实现管材产品的系列化和差别化，提高企业的市场竞争力。

(3) 保持装置平稳运行和产品质量的稳定性。各石化企业应针对影响装置长周期稳定运行的因素开展攻关，降低生产能耗；严格控制操作工艺参数，减少生产波动，严把质量关，为用户提供产品质量稳定的产品。

(4) 健全技术服务体系，提高技术服务水平。面对国内聚乙烯产品激烈的市场竞争，如何为用户提供高水平的技术服务显得格外重要。国内各石化企业应当充分发挥分析测试和加工应用方面的技术优势，成立一支产销研一体化的技术服务队伍，为用户提供强大的技术支持，提升企业的市场知名度。