世界の主要な11種類のポリエチレン製造技術

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　　化学工業707ニュースネットの報道によると、現在、世界にはポリエチレン技術を持つ企業が多数存在している。LDPE技術を持つ企業は7社、LLDPEおよび全密度ポリエチレン技術を持つ企業は10社、HDPE技術を持つ企業は12社である。技術の発展状況を見ると、高圧法によるLDPEの製造は、PE樹脂製造において最も技術が成熟している方法であり、タンク式法とチューブ式法の両方の工程技術もすでに成熟しており、現在はこれら二つの生産工程技術が共存している。先進国では**一般的に管式法の生産工程が採用されている。 　　また、海外の各社では一般的に低温高活性触媒を用いた重合系が採用されており、反応温度と圧力を低減することができる。高圧法によるLDPEの生産は、大型化および管式化の方向へと進展するでしょう。低圧法によるHDPEおよびLLDPEの製造では、主にチタン系および錯体系触媒が使用されている。ヨーロッパと日本ではジグラー型チタン系触媒が多く用いられているのに対し、アメリカでは錯体系触媒が多く用いられている。 　　現在、世界で主に使用されているポリエチレンの製造技術は11種類あります。ここにその概要を簡単に紹介します。
（1）バーゼル社の気相法Spherileneプロセス
このプロセスでは、低密度PE（ULDPE）からLLDPEまでの線形PEを製造できるほか、HDPEなども生産可能です。ジグラー・ナタ型チタン系触媒とSpherilene気相法プロセスを採用する。軽質不活性炭化水素が存在する条件下で、触媒と原料はまず本体予重合を行い、穏やかな条件で本体重合が起こる。スラリーは第1の気相反応器に入り、循環ガスループ冷却器で冷却された後、2つ目の気相反応器に入る。 　　製品の密度はULDPE（900kg/m3未満）からHDPE（960kg/m3以上）まであり、溶融流動速度（MFR）は0.01～100です。2基の気相反応器を使用するため、二峰型および特殊ポリマーを製造できる。スフェリレンプロセスは1992年に市場に導入されて以来、現在では年間180万トンの生産能力を有している。6基の生産設備（アメリカ1基、韓国2基、ブラジル2基、インド1基）が稼働しており、さらに2基（インドとイランがそれぞれ1基）が建設中である。単線での生産能力は10万トン/年から30万トン/年までです。現在、中国にはこの種の技術を用いた生産装置がない。 　　（2）ノルディックケミカルズ社のバスター法　　バスターPE法では、二峰型および単峰型のLLDPE、MDPE（中密度PE）、HDPEを製造できる。直列回路式の気相低圧法反応器を採用する。PEの密度は918～970kg/m3、溶融指数は0.1～100です。Z-N触媒またはSSC（単一活性中心）触媒を使用する。 　　触媒とプロパン希釈剤が、コンパクトな予重合反応器に混合されて入り、同時に共触媒、エチレン、共重合モノマー、および水素も供給される。予重合されたスラリーは、2基目のより大きなスラリーサイクル反応器に送られ、超臨界状態（75～100℃、5.5～6.5MPa）で処理される。二峰型の製品を生産できる。蒸発処理を経たポリマーはさらに流動層気相反応器に送られ、新たな触媒を加えることなく均聚物が得られる。気相反応の操作条件は75～100℃、2.0MPaである。最初の工業化プラントは1995年にフィンランドで稼働を開始し、アブダビに建設された2つの生産ライン（年間45万トンのツインピーク級製品）は2001年後半に稼働した。第5系列の25万トン/年規模のプラント（第2系列のダブルピーク型）も中国の上海石化公司に建設され、中国最大のPEプラントとなった。このプロセスの単線での最大設計能力は30万トン/年に達する。 　　（3）BP社気相法イノビーンプロセス　　　LLDPEおよびHDPE製品を生産でき、Z-Nチタン系、クロム系、またはメタロセン触媒を使用する。クロム触媒は広い分子量分布の製品を生産でき、ジグラー・ナタ（Z-N）触媒は狭い分子量分布の製品を生産する。床層反応器の運転条件は緩やかで、75～100℃および2.0MPaである。ブテンまたはヘキセンを共重合モノマーとして使用できる。既に30セットの生産ラインが稼働中、設計中、または建設中である。処理能力は5万～35万トン/年です。 　　テクニップ社はBP社と協力し、ヨーロッパ、旧ソ連、南米、中国、マレーシアにおいて、BP社のポリエチレン製造プロセスであるInnoveneを導入している。BP社のイノベーンPEの生産能力は現在、年間800万トンを超えており、イランのバンダー・イマン、スコットランドのグレンジャーマス、インドネシアのメラク、マレーシアのクェルティヒなどにあるPEプラントが含まれる。中国の独山子石化会社のLLDPE/HDPE装置の第2期拡建でもイノビーン工艺が採用され、年産能力が12万トンから20万トンに増強された。セコが新たに建設する60万トンのポリエチレン工場では、この技術が採用される。 　　（4）エクソンモービル社の管式およびタンク式反応プロセス　高圧ラジカル法を用いてLDPEポリマーおよびEVA（エチレン・酢酸ビニル）共重合体を製造する。大規模な管式反応器（処理能力13万～35万トン/年）と撹拌槽式反応器（処理能力約10万トン/年）を使用する。管型反応器の運転圧力は300MPaに達し、タンク型反応器は200MPa未満である。高圧プロセスの利点は、滞留時間を短縮できることであり、同じ反応器でポリマーの製造から共重合体の製造へ切り替えることが可能です。均聚物のポリマー密度は912～935 kg/m3で、融解指数は0.2～150です。酢酸ビニルの含有量は30％にも達する。1トンのポリマーを生産するための物質消費量とエネルギー消費量は、エチレン1.008トン、電力800kwh、蒸気0.35t、窒素5m3です。既に23基の高圧法反応器が稼働しており、生産能力は年間170万トンです。ホモポリマーおよび各種コポリマーを製造。現在、燕山で新設されている年産20万トンのLDPEプラントは、同社の管式法技術が採用されている。 　　（5）三井化学の低圧スラリー法CXプロセス　HDPEおよびMDPEを製造可能で、低圧スラリー法CXプロセスが採用されている。二峰性の分子量分布を持つ製品を製造できる。エチレン、水素、共重合単量体、および超高活性触媒が反応器に投入され、スラリー状態で重合反応が起こる。ポリマーの特性を自動的に制御するシステムにより製品品質が効果的に管理され、超高活性触媒は製品から除去する必要がない。スラリーから分離された90％の溶剤は、何の処理もせずにそのまま反応器に循環させることができる。狭いまたは広い分子量分布を持つ製品を生産でき、密度は930～970 kg/m3、溶融指数は0.01～50です。1トンの製品を生産するための物質消費量とエネルギー消費量は、エチレンおよび共重合単体が1010 kg、電力が305 kwh、蒸気が340 kg、冷却水が190 t、窒素が30 m3です。既に35の生産ラインが稼働中または建設中で、総生産能力は年間360万トンです。国内において現在、この技術を有する企業は主に、大慶の22万トン規模のプラント、揚子および燕山の14万トン規模のプラント、そして蘭州の7万トン規模のプラントがある。 　　（6）シェブロン・フィリップス社の二回路反応器LPEプロセス　　フィリップス石油会社のLPEプロセスを用いて直鎖状ポリエチレン（LPE）を製造する。極めて高活性な触媒を用いて、ループ型反応器およびイソブタンスラリー中で重合を行う。製品の溶融指数と分子量分布は、触媒、操作条件、および水素によって調節制御することができる。共重合単体としては、ブテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1などが使用できる。高活性触媒のおかげで触媒を除去する必要がなく、重合時にパラフィンやその他の副産物も生成しないため、**環境への排出汚染が減少する。エチレン、イソブタン、共重合モノマー、および触媒が連続的に循環反応器に供給され、100℃未満かつ約4.0MPaの条件下で反応し、滞留時間は約1時間である。エチレンの単程転換率は97％を超える。1トンの製品を生産するための物質消費量とエネルギー消費量は、エチレンが1.007トン、触媒および化学薬品が製品によって2～10ドル、電力が350kWh、蒸気が0.25t、冷却水が185t、窒素が30m3である。既に82の生産ラインが稼働または建設中で、世界のPE生産能力の34％を占める。上海金菲社の13.5万トン規模のプラントは、この技術が採用されている。茂名で新設される年産35万トンの新しいプラントでも、この技術が採用される可能性がある。 　　（7）ユニバイネーションテクノロジーズ社の低圧気相法Unipolプロセス　低圧・大気圧のUnipol PEプロセスを用いてLLDPE－HDPEを製造する。スラリー触媒および気相・流動層反応器を使用する。従来型およびメタロセン触媒では、触媒除去工程が不要である。投資や運用コストが低く、環境汚染も少ない。エチレン、共重合モノマー、および触媒が流動床反応器に入り、操作条件は約100℃、2.5MPaである。製品の密度は915～970kg/m3で、溶融指数は0.1～200です。触媒の種類によって、狭いまたは広い分子量分布を調整できる。既に89の生産ラインが稼働中または建設中です。単線の処理能力は4万～45万トン/年です。現在、国内でこの技術を採用している装置は多く、主に茂名、吉化、揚子、天津、中原、広州、大慶、齊魯などがある。 　　（8）Stamicarbon社のCOMPACTプロセス　このプロセスでは、先進的なZ-N触媒を用いてCOMPACT Solution技術により、密度900～970kg/m3のPEを製造する。撹拌槽型反応器を使用し、重合温度は200℃です。水素はポリマーの分子量を制御するために使用される。触媒の除去工程は不要です。1トンの製品を生産する際の物質消費量およびエネルギー消費量は、エチレンおよび共重合モノマー1.016トン、電力500kWh、蒸気400kg、冷却水230m³、低圧蒸気（生成量）330kgである。5基の装置が稼働しており、総処理能力は年間65万トンです。 　　（9）バーゼルポリオレフィン社のHostalenプロセス　　撹拌タンクを用いたHostalenプロセスによりHDPEを製造する。並列または直列に接続された2基の反応器を用いてスラリー重合を行う。1トンの製品を生産するための物質消費量とエネルギー消費量は、エチレンおよび共重合単体が1.015トン、蒸気が400kg、電力が350kWh、冷却水が165m3です。既に31の生産ラインが稼働中または計画段階にあり、生産能力は年間約340万トンです。現在、国内でこの技術を採用しているのは遼化公司で、生産能力は4万トンに過ぎない。この技術による単線での最大生産能力は現在、年間35万トンに達し、ダブルピークを含むほぼすべての製品を生産できる。特にフィルム、中空製品、チューブなどの製品は世界で一定の知名度を誇っている。 　　（10）エニケム社の高圧法プロセス　高圧法のタンク式またはチューブ式プロセスを用いてLDPEおよびEVAを製造する。LDPEの密度は918～935 kg/m3で、EVAのVAM（酢酸ビニルモノマー）含有量は3％～40％です。既に24の生産ラインが稼働中または計画段階にあり、1ラインあたりの生産能力は年間20万トンに達する。現在、この装置の投資コストとエネルギー消費量は比較的高いため、新規に設置する装置では一般的にこの技術は採用されていない。 　　（11）スタミカーボン社の高圧法プロセス　高圧管型反応器を用いてLDPEおよびEVA共重合体を製造する。1トンの生産量に必要な物質消費量とエネルギー消費量は、エチレン1.005t、電力800kWh、高圧蒸気230kg、冷却水120m3、低圧蒸気（排出量）650kgです。1996年以降、年間15万～30万トンの処理能力を持つ装置が複数稼働し始め、総処理能力は180万トン/年を超えている。