聚乙烯和聚丙烯的生产工艺比较

董阳阳 梁彬(宁夏宝丰能源集团股份有限公司，宁夏 灵武 750011)

0 引言

烯烃作为重要的化工原料，在工业的发展中扮演着非常重要的角色。随着国民经济的快速发展，目前中国已经成为世界聚烯烃的第一生产大国[1]，同时也是世界聚烯烃的第一消费大国。聚烯烃是由乙烯、丙烯、1-丁烯等α-烯烃共聚得到的热塑性树脂的总称[2]，具有机械性能好、化学稳定性强、加工性能好等优点。聚烯烃产品中应用最多的品种是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，因此本文主要针对这两种产品，从工艺技术、市场情况、工艺成本等方面进行分析。

1 聚乙烯

1.1 聚乙烯工艺技术路线

聚乙烯产品按密度可大致分为LLDPE、HDPE、LDPE/EVA三大类。目前市场上使用的主流工艺如下：

LLDPE的生产工艺只有Unipol气相流化床工艺。目前，国内已有39套该工艺装置，单套最高产能65万吨/年。

HDPE的生产工艺有CPChem的双环管、INEOS的气相流化床工艺及巴塞尔Hostalen低压釜式工艺。目前，国内已有5套低压釜式工艺装置，单套最高产能45万吨/年，INEOS和CPChem的工艺均不转让。

LDPE/EVA生产工艺有埃克森美孚和巴塞尔高压管式工艺。目前，国内有11套巴塞尔高压管式工艺装置，单套最高产能50万吨/年，埃克森美孚工艺已不转让。

1.2 聚乙烯产品市场

聚乙烯产品消费结构如图1所示。

图1 聚乙烯产品消费结构

截至2019年末，国内聚乙烯总产能为2025万吨，到2022年国内总产能将达到2485万吨；国内PE表观消费增长率按照5%计算，到2022年国内PE表观需求量为3485万吨，仍然处于需大于供的状态。近三年，LDPE平均消费占比18%，HDPE平均消费占比44%，LLDPE 平均消费占比38%。

1.3 聚乙烯工艺成本分析

聚乙烯工艺成本如表1所示。

1.4 聚乙烯工艺剖析

1.4.1 Basell高压管式工艺

Basell高压管式工艺生产的EVA从市场数据来看，预计到2022年国内总产能达到240.3万吨，远高于需求量209.1万吨，存在产能过剩风险。另外，高压管式工艺生产LDPE产品的利润较低，并且工艺操作复杂，反应压力高，危险性大。结合近几年市场情况，LDPE表观需求量及其年增长率相对HDPE和LLDPE也较低。

表1 聚乙烯工艺成本 单位：元/t

1.4.2 巴塞尔Hostalen低压釜式工艺

在PE产品价格方面，随着市场波动，近几年内HDPE价格高于LLDPE价格600～1000元/t，巴塞尔Hostalen 低压釜式工艺，具有反应器占地小、牌号切换时过渡料少、温度范围较宽，容易操作、工艺易实现自控、单程转化率高等优点，是目前市场上唯一转让的HDPE生产工艺。

1.4.3 Unipol气相流化床工艺

Unipol 气相流化床工艺具有流程简单、设备少、投资低、易于操作、不易结蜡堵塞等优点，可以通过乙烯分压调节反应器压力，生产规模较大，产品范围覆盖面广泛。

2 聚丙烯

2.1 聚丙烯工艺技术路线

聚丙烯产品可大致分为均聚、无规和共聚聚丙烯，其中共聚产品有无规共聚(PPR)和抗冲共聚(PPB)两大类。目前可采用的主流生产工艺有以下几种：

美国鲁姆斯Novolen立式搅拌釜工艺，国内共7套，最大能力45万吨/年。

美国格雷斯Unipol流化床工艺，国内共17套，最大能力60万吨/年。

日本JPP卧式搅拌床工艺，国内共2套，最大能力30万吨/年。

利安德巴赛尔Spheripol环管工艺，国内共11套，最大能力60万吨/年。

利安德巴赛尔Spherizone多区反应工艺，国内共4套，最大能力50万吨/年。

中石化ST环管工艺，国内共51套，最大能力40万吨/年。

2.2 聚丙烯产品市场

聚丙烯产品市场如图2所示。

截至2019年年底，国内PP总产能达到2519万吨/年，较2018年同比增长8.72%。从聚丙烯下游需求结构来看，拉丝与注塑依然为聚丙烯主要下游需求，其中拉丝占比33%，共聚注塑占比22%，均聚注塑占比14%。

2.3 聚丙烯工艺成本分析

聚丙烯工艺成本如表2所示。

图2 聚丙烯产品市场

表2 聚丙烯工艺成本表 单位：元/t

2.4 聚丙烯工艺剖析

2.4.1 Unipol气相流化床工艺

Unipol 气相流化床工艺具有工艺流程短、设备少、反应器内部结构简单、物料停留时间短、产品切换快等优点。其主要用于生产均聚物和无规共聚物，可采用两台流化床气相反应器串联操作生产抗冲共聚产品。

2.4.2 Spheripol工艺与Spherizone工艺

Spheripol与Spherizone工艺有80%的产品牌号是重复的。Spherizone主要用于生产高端牌号产品，其产品在性能及价格上有一定的优势，但高端产品的市场容量有限，所以Spherizone的生产规模不宜过大。

Spherizone工艺与Spheripol工艺相比，其投资、能耗、成本上都略高，并且Spheripol工艺控制更稳定，易于操作，Spherizone工艺多区反应较为复杂，转产需要时间较长并且转产期间容易出现波动。