世界の主要なポリエチレン製造技術の紹介
Thread Content
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、LDPE技術を持つ企業は7社、LLDPEおよび全密度技術を持つ企業は10社、HDPE技術を持つ企業は12社です。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います。現在、これら2つの製造工程技術が共存しています。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、海外の各企業では一般的に低温で高活性な触媒を用いて重合反応を進行させることで、反応温度や圧力を下げることができる。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使用されている。
(1)バーゼル社の気相法Spherileneプロセスによる線形PEは、非常に低密度なPE（ULDPE）からLLDPEまで、またHDPEなども製造可能である。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、触媒と原料はまずバルクプレポリマーゼーションを行い、穏やかな条件でバルク重合が起こる。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基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基の生産装置（米国1基、韓国2基、ブラジル2基、インド1基）が既に稼働しており、さらに2基（インドとイランに各1基）が建設中である。単線での生産能力は年間10万トンから30万トンまで対応可能だ。現在、中国にはこの種の技術の生産装置がありません。
(2)ノルスケ・スチレン社のバスター法 バスターPE法では、二峰性および単峰性のLLDPE、MDPE（中密度PE）、HDPEを製造することができる。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入り、超臨界条件（75～100℃、5.5～6.5MPa）下で処理される。二峰型製品を生産可能。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、新たな触媒を添加す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し、アブダビに建設された2つの生産ライン（年産45万トンのバイモーダル製品）は2001年下半期に稼働した。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における最大設計能力は30万トン/年に達する。
(3)BP社の気相法Innoveneプロセスは、Z-Nチタン系、クロム系、またはメタロセン触媒を用いてLLDPEおよびHDPE製品を生産できる。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。ブテンまたはイソブテンを共重合単体として使用できる。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Innovene PE生産能力は、イランのバンダル・イマン、スコットランドのグランジャーモース、インドネシアのメラック、マレーシアのクルティヒなどにあるPEプラントを含め、現在800万トン/年を超えている。中国の独山子石化会社のLLDPE/HDPEプラントの第二段階の拡張にもInnoveneプロセスが採用され、生産能力は12万トン/年から20万トン/年に増強された。サイコが新たに建設する60万トンのポリエチレンには、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は、高圧ラジカル法を用いてLDPEポリマーとEVA（エチレン・ビニルアセテート）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。管型反応器の操作圧力は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912～935kg/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。ポリマーおよび各種共重合体を製造する。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プロセスは、低圧スラリー法CXプロセスを用いてHDPEおよびMDPEを製造できる。二峰型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行われる。ポリマーの性質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の製品を製造でき、密度は930～970kg/m3、融解指数は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1010kg、電力が305kwh、蒸気が340kg、冷却水が190t、窒素が30m3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。現在、国内でこの技術を利用している企業としては、大慶の22万トン規模の装置、揚子と燕山の14万トン規模の装置、兰州の7万トン規模の装置があります。
(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、循環反応器およびイソブタンスラリー中で重合を行う。製品の溶融指数および分子量分布は、触媒、操作条件、水素によって調整制御することができる。共重合体モノマーとしては、ブテン-1、ヘキセン-1、オクテン-1などが使用できる。高活性触媒により触媒の除去が不要で、重合時にパラフィンやその他の副生成物が生じないため、**環境への汚染排出が削減されます。エチレン、イソブタン、共重合単量体、および触媒が連続的にループ型反応器に供給され、100℃未満かつ約4.0MPaの条件下で反応が進み、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際の物質消費量および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2～10ドル（製品によって異なる）、電力が350kWh、蒸気が0.25トン、冷却水が185トン、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％を占めている。 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。茂名で新たに建設される年産35万トンの新規プラントでも、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プロセスは、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。通常のメタロセン触媒を使用すれば、触媒の除去工程は不要である。投資や運用コストが低く、環境汚染も少ない。エチレン、共重合単量体、および触媒が流動層反応器に供給され、操作条件は約100℃および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可能。既に89の生産ラインが稼働または建設中です。単線の処理能力は4万～45万トン/年です。現在、国内ではこの技術を採用した装置が多く使用されており、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 このプロセスは、先進的なZ-N触媒とCOMPACTSolution技術を用いて、密度900～970kg/m3のPEを製造するものです。撹拌式反応器を使用し、重合温度は200℃である。水素はポリマーの分子量を制御するために使用される。触媒除去ステップは不要。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1.016t、電力が500kwh、蒸気が400kg、冷却水が230m3、低圧蒸気（排出）が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ホスタレン法 撹拌槽を用いたホスタレン法で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1.015t、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。この技術により、現在の単線での最大生産能力は年間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することができる。
絡系触媒はなく、クロム系触媒のみである。 バーゼルには気相法やホスタレン法のほか、管式およびタンク式の高圧ポリエチレンプロセスもあり、後者の方が気相法よりもはるかに有名である。 シェブロン・フィリップス社の二回路反応器LPEプロセス。。シェブロン・フィリップスは厳密に言うとLPEではなくHDPEであり、共重合単体としてはブテン-1、イソオレフィン-1、オクテン-1などが使用可能です。共重合単体はイソオレフィン-1のみであり、茂名の工場もすでに10年間稼働しています。あなたのデータは古すぎ、操作温度範囲も時代遅れです。:D 撹拌槽を用いたホスタレン法で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。どうやら9つの反応器が直列に接続されているようだ。また、国内でも遼化の年産4万トンの装置だけでなく、吉化や彭州石化にも同様の装置がある。 スタミカーボン社のCOMPACTプロセスは、まったく主要なプロセスとは言えず、あまりにもニッチすぎます。インデックスに比べれば及びもつかない。実際、このように説明すると混乱します。大きく2つのカテゴリーに分けられます：高圧ポリエチレン/EVA：管式、タンク式、低圧ポリエチレン：流動層式、環状管式、タンク式、またはこの部分をさらに線形ポリエチレンと高密度ポリエチレンに分けることもできます