11 основных технологий производства полиэтилена в мире

Thread Content

　　Новости химической промышленности 707: В настоящее время во всем мире существует множество компаний, владеющих технологиями производства полиэтилена. Технологией LDPE владеют 7 компаний; компаний, обладающих технологиями LLDPE и полного диапазона плотностей, — 10; а компаний с технологией HDPE — 12. С точки зрения технологического развития, производство LDPE методом высокого давления является наиболее совершенной технологией в производстве полиэтиленовых смол. Технологии производства в реакторах и в трубчатых установках также достигли высокого уровня совершенства; в настоящее время эти две технологии сосуществуют. В развитых странах **широко применяется технология производства с использованием трубчатых устройств. 　　Кроме того, зарубежные компании в целом используют катализаторы с низкой температурой и высокой активностью для запуска процесса полимеризации, что позволяет снизить температуру и давление реакции. Производство LDPE методом высокого давления будет развиваться в направлении увеличения масштабов и использования трубчатых установок. Для производства HDPE и LLDPE с низким давлением в основном используются катализаторы на основе титана и комплексных катализаторов. В Европе и Японии чаще применяются катализаторы на основе титана типа Зиглера, тогда как в США предпочитаются комплексные катализаторы. 　　В настоящее время в мире используется 11 основных технологий производства полиэтилена. Ниже приведено краткое описание этих технологий:
(1) Технология Spherilene от компании Basell – газофазный способ производства. С её помощью можно получать линейный полиэтилен как с очень низкой плотностью (ULDPE), так и LLDPE; также возможно производство HDPE и других видов полиэтилена. Используется катализатор на основе титана типа Циглера-Натта и технология газофазного синтеза Spherilene. В присутствии легких инертных углеводородов катализатор и сырье сначала подвергаются предполиконденсации в твердой фазе, после чего происходит поликонденсация при мягких условиях. Суспензия поступает в первый газовый реактор, где охлаждается с помощью охладителя с циркуляционным потоком газа, после чего попадает в два следующих газовых реактора. 　　Плотность производимой продукции варьируется от ULDPE (менее 900 кг/м³) до HDPE (более 960 кг/м³), а скорость течения расплава (MFR) — от 0,01 до 100. Благодаря использованию двух реакторов в газофазе можно производить полимеры с двумя пиками и специальные полимеры. С момента выхода на рынок технологии Spherilene в 1992 году её производственные мощности составляют 1,8 миллиона тонн в год. Шесть производственных установок (1 в США, 2 в Южной Корее, 2 в Бразилии, 1 в Индии) уже введены в эксплуатацию; ещё две (по одной в Индии и Иране) находятся в стадии строительства. Производственная мощность каждой линии составляет от 100 тысяч до 300 тысяч тонн в год. В настоящее время в Китае нет производственных установок для такой технологии. 　　(2) Технология компании Bastar из Северной Европы 　　С помощью технологии Bastar можно производить двухпиковый и однопиковый LLDPE, MDPE (ПЭ средней плотности) и HDPE. Используются реакторы с последовательными циклами и методом реакции при низком давлении в газофазе. Плотность ПЭ составляет 918–970 кг/м³, индекс плавления – 0,1–100. Используются катализаторы типа Z-N или катализаторы с одним активным центром (SSC). 　　Катализатор и растворитель на основе пропана подаются в компактный реактор для предполиконденсации; одновременно с ними вводятся ко-катализатор, этилен, кополимеризующие мономеры и водород. Предполимеризованный шлам затем поступает во второй, более крупный реактор циклического процесса с шламом, где происходит обработка в ультракритических условиях (75–100°C, 5,5–6,5 МПа). Можно производить продукцию с двумя пиками. Полимер, полученный в результате флэш-вспенивания, затем подается в газовый реактор с плавающим слоем. Не требуется добавление нового катализатора; таким образом можно получить мономерный полимер. Условия проведения газовой реакции: температура 75–100°C, давление 2,0 МПа. Первый промышленный комплекс был введен в эксплуатацию в Финляндии в 1995 году, а две производственные линии, построенные в Абу-Даби (мощностью по 450 тыс. тонн продукции в год), — во второй половине 2001 года. Пятый комплекс мощностью 250 тысяч тонн в год (второй комплекс двойного пика) также был построен на предприятии Sinopec в Шанхае. Это стало крупнейшим заводом по производству ПЭ в Китае; максимальная проектная мощность одной линии производства составляет 300 тысяч тонн в год. 　　(3) Технология Innovene компании BP с газофазным процессом позволяет производить продукты LLDPE и HDPE с использованием катализаторов на основе титана, хрома или металлоорганических катализаторов. Хромовые катализаторы позволяют получать продукты с широким диапазоном молекулярных масс, в то время как катализаторы Зиглера-Натта — с узким диапазоном молекулярных масс. Условия работы реактора с слоем расплава более мягкие: температура составляет 75–100°C, а давление — 2,0 МПа. В качестве кополимеризационных мономеров можно использовать бутен или ацетилен. Уже 30 производственных линий находятся в эксплуатации, а также находятся в стадии проектирования или строительства. Производственная мощность составляет от 50 тыс. до 350 тыс. тонн в год. 　　Компания Technip совместно с BP внедрила технологию Innovene для производства полиэтилена компании BP в Европе, бывшем Советском Союзе, Южной Америке, Китае и Малайзии. В настоящее время производственные мощности компании BP по выпуску полиэтилена под брендом Innovene превышают 8 миллионов тонн в год; сюда относятся заводы по производству полиэтилена в Бандар-Имане (Иран), Грейнджермуте (Шотландия), Мераке (Индонезия) и Кертехе (Малайзия). При втором расширении установок LLDPE/HDPE китайской компании Дусаньцзы Петрохимикалс также была применена технология Innovene, что позволило увеличить мощность производства с 120 тысяч тонн в год до 200 тысяч тонн в год. Эта технология будет использоваться при производстве 600 тысяч тонн полиэтилена на новом заводе Сайко. 　　(4) Трубчатые и реакторные процессы компании ExxonMobil. Для производства гомополимера LDPE и сополимера EVA (этилен-винилацетат) используется процесс радикальной полимеризации под высоким давлением. Используются крупномасштабные трубчатые реакторы (мощность 130–350 тыс. тонн в год) и реакторы с мешалкой (мощность примерно 100 тыс. тонн в год). Рабочее давление в трубчатых реакторах достигает 300 МПа, а в корпусных реакторах — менее 200 МПа. Преимущество технологии высокого давления заключается в сокращении времени пребывания продукта в реакторе; один и тот же реактор может использоваться как для производства мономеров, так и для производства кополимеров. Плотность мономерных полимеров составляет 912–935 кг/м³, а индекс плавления — 0,2–150. Содержание виниловой кислоты может достигать 30%. Ресурсы, затрачиваемые на производство одной тонны полимера, и энергия, потребляемая в этом процессе: этилен – 1,008 тонны, электроэнергия – 800 кВт·ч, пар – 0,35 тонны, азот – 5 м³. Уже введены в эксплуатацию 23 реактора высокого давления с производственной мощностью 1,7 миллиона тонн в год. Производство мономеров и различных кополимеров. В настоящее время новый завод по производству LDPE мощностью 200 тыс. тонн в год, построенный в Яньшане, использует технологию трубчатого процесса этой компании. 　　(5) Технология CX компании Mitsui Chemicals с использованием процесса при низком давлении в суспензионной форме. С её помощью можно производить HDPE и MDPE. Для этого используется технология CX с применением процесса при низком давлении в суспензионной форме. Можно производить продукты с двухпиковым распределением молекулярной массы. Этилен, водород, сомономеры и сверхактивный катализатор поступают в реактор, где в состоянии суспензии происходит процесс полимеризации. Система автоматического контроля свойств полимера обеспечивает эффективное регулирование качества продукта; при этом сверхактивный катализатор не требуется удалять из готового продукта. 90% растворителя, выделенного из суспензии, может быть напрямую возвращено в реактор без какой-либо предварительной обработки. Можно производить продукты с узким или широким диапазоном молекулярной массы, плотностью 930–970 кг/м³ и индексом плавления 0,01–50. Ресурсы, затрачиваемые на производство одной тонны продукции, составляют следующее: этилен и кополимеры – 1010 кг, электроэнергия – 305 кВт·ч, пар – 340 кг, охлаждающая вода – 190 т, азот – 30 м³. Уже введены в эксплуатацию или находятся в стадии строительства 35 производственных линий, общая мощность которых составляет 3,6 миллиона тонн в год. В настоящее время в стране основными предприятиями, использующими эту технологию, являются завод в Дачине мощностью 220 тыс. тонн, заводы в Янцзы и Яньшане мощностью по 140 тыс. тонн, а также завод в Ланьчжоу мощностью 70 тыс. тонн. 　　(6) Технология LPE с двухконтурным реактором от компании Chevron-Phillips – с помощью этой технологии компания Phillips Petroleum производит линейный полиэтилен (LPE). Полимеризация осуществляется с использованием катализаторов с чрезвычайно высокой активностью в реакторах циклического типа и в суспензии из изобутана. Индекс плавления продукта и распределение молекулярной массы могут регулироваться с помощью катализатора, условий производства и водорода. Ко-мономерами могут служить бутилен-1, гексен-1, октен-1 и т. д. Высокая активность катализатора позволяет избежать необходимости его удаления; в процессе полимеризации не образуется парафина или других побочных продуктов, **что снижает уровень загрязнения окружающей среды**. Этилен, изобутан, сомономеры и катализатор непрерывно поступают в циркуляционный реактор, где протекает реакция при температуре ниже 100 °C и давлении около 4,0 МПа; время пребывания составляет около 1 часа. Коэффициент однонаправленного преобразования этилена превышает 97%. Расход сырья и энергии на производство одной тонны продукции составляет: этилен – 1,007 тонны; катализаторы и химикаты – 2–10 долларов (в зависимости от вида продукции); электроэнергия – 350 кВт·ч; пар – 0,25 тонны; охлаждающая вода – 185 тонн; азот – 30 м³. Уже введены в эксплуатацию и находятся в стадии строительства 82 производственных линии, что составляет 34% от мировых мощностей по производству ПЭ. Установка компании Shanghai Jinfei мощностью 135 тысяч тонн использует именно эту технологию. Новый завод в Маомине мощностью 350 тысяч тонн в год также может использовать эту технологию. 　　(7) Технология Univation: процесс Unipol при низком давлении. С помощью процесса Unipol PE при низком давлении производится LLDPE–HDPE. Используются твердотельные катализаторы, а также реакторы газовой и флуорирующейся кучи. При использовании обычных металлоценовых катализаторов не требуется этап удаления катализатора. Затраты на инвестиции и эксплуатацию низкие, а воздействие на окружающую среду минимально. Этилен, кополимеризационные мономеры и катализатор подаются в реактор с плавающим слоем; условия работы: температура около 100°C и давление 2,5 МПа. Плотность продукта составляет 915–970 кг/м³, индекс плавления – 0,1–200. В зависимости от типа катализатора можно регулировать узкую или широкую диапазонность молекулярных масс. Уже введено в эксплуатацию или находится в стадии строительства 89 производственных линий. Производственная мощность на одной линии может составлять от 40 тыс. до 450 тыс. тонн в год. В настоящее время в Китае используется множество установок с этой технологией; в основном они расположены в Маомине, Цзимине, Янцзы, Тяньцзине, Чжунъюане, Гуанчжоу, Дачинге, Циюй и других местах. 　　(8) Технология COMPACT компании Stamicarbon. В этой технологии используется современный катализатор типа Z-N, а также технология COMPACT Solution для производства ПЭ с плотностью 900–970 кг/м³. Используется реактор с мешалкой, температура полимеризации — 200°C. Водород используется для контроля молекулярной массы полимеров. Этап удаления катализатора не требуется. Ресурсы, затрачиваемые на производство одной тонны продукта, составляют следующее: этилен и кополимеры – 1,016 тонн, электроэнергия – 500 кВт·ч, пар – 400 кг, охлаждающая вода – 230 м³, низкодавлекий пар (в качестве побочного продукта) – 330 кг. Введено в эксплуатацию 5 установок, их общая мощность составляет 650 тысяч тонн в год. 　　(9) Технология Hostalen компании Basell Polyolefins — производство HDPE с использованием реакторов с мешалкой. Для полимеризации суспензии используются два реактора, соединенных параллельно или последовательно. Ресурсы, затрачиваемые на производство одной тонны продукта, составляют следующее: этилен и кополимеры — 1,015 т, пар — 400 кг, электроэнергия — 350 кВт·ч, охлаждающая вода — 165 м³. Уже действуют 31 производственная линия или они находятся в стадии проектирования; общая производственная мощность составляет почти 3,4 миллиона тонн в год. В настоящее время в стране устройства, использующие эту технологию, имеются только у компании Ляохуа, причем её производственные мощности составляют всего 40 тысяч тонн. В настоящее время максимальная производственная мощность одной линии составляет 350 тысяч тонн в год; с её помощью можно производить практически все виды продукции, включая продукцию с двумя пиками. Продукция в виде пленок, полых изделий и труб имеет определённую известность во всем мире. 　　(10) Технология высокого давления компании Eni Chemical – для производства LDPE и EVA используется технология в реакторах или трубчатых установках при высоком давлении. Плотность LDPE составляет 918–935 кг/м³, а содержание VAM (мономера винилацетата) в EVA может варьироваться от 3% до 40%. Уже действует 24 производственных линии или они находятся на стадии проектирования; пропускная способность одной линии может достигать 200 тысяч тонн в год. В настоящее время затраты на внедрение такого оборудования и его энергопотребление довольно высоки, поэтому при строительстве новых установок эта технология обычно не используется. 　　(11) Технология высокого давления компании Stamicarbon. Для производства LDPE и сополимера EVA используются трубчатые реакторы, работающие под высоким давлением. Расход материалов и энергии на производство одной тонны продукции составляет: этилен – 1,005 т, электроэнергия – 800 кВт·ч, пар высокого давления – 230 кг, охлаждающая вода – 120 м³, пар низкого давления (в качестве продукта) – 650 кг. С 1996 года в эксплуатацию было введено несколько установок с однолинейной производительностью от 150 до 300 тысяч тонн в год; их общая мощность превышает 1,8 миллиона тонн в год.