Ознакомление с основными технологиями производства полиэтилена в мире

(1) Производственная линия технологии Spherilene компании Basell для получения линейного ПЭ позволяет производить полиэтилен от видов с очень низкой плотностью (ULDPE) до LLDPE, а также HDPE и другие виды полиэтилена. Используется катализатор на основе титана типа Циглера-Натта и технология газофазного синтеза Spherilene. В присутствии легких инертных углеводородов катализатор и сырье сначала подвергаются объемной предполимеризации, после чего при мягких условиях происходит объемная полимеризация. Суспензия поступает в первый газовый реактор, где охлаждается с помощью охладителя с циркуляционным потоком газа, затем 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 газовых реакторов можно производить полимеры с двумя пиками и специальные полимеры. С момента вывода 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 установки (по одной в Индии и Иране) находятся в стадии строительства. Производственная мощность одной установки может составлять от 100 тыс. тонн в год до 300 тыс. тонн в год. В настоящее время в Китае нет производственных установок для таких технологий.

(2) Технология компании Bastar из Северной Европы. С помощью этой технологии можно производить двухпиковый и однопиковый LLDPE, MDPE (ПЭ средней плотности) и HDPE. Используется реактор 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 суспензионный раствор затем поступает во второй, более крупный реактор циклического типа, 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 направляется в реактор с плавающим слоем в газовой фазе. Для получения мономерного полимера не требуется добавление нового катализатора. Условия проведения реакции в газовой фазе: 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), были введены в эксплуатацию 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, основанная на газофазном процессе, позволяет производить продукты LLDPE и HDPE с использованием катализаторов на основе титана типа Z-N, хрома или металлоорганических катализаторов. Хромовые катализаторы позволяют получать продукты с широким диапазоном молекулярных масс, в то время как катализаторы Циглера-Натта (Z-N) обеспечивают получение продуктов с узким диапазоном молекулярных масс. Условия работы реактора с слоем расплава щадящие: температура составляет 75–100°C, а давление — 2,0 МПа. В качестве кополимеризационных мономеров можно использовать бутен или алилен. Уже 30 производственных линий находятся в эксплуатации, а также находятся в стадии проектирования или строительства. Мощность составляет от 50 тыс. до 350 тыс. тонн в год. Компания Technip совместно с компанией BP внедрила на территории Европы, бывшего Советского Союза, Южной Америки, Китая и Малайзии технологию Innovene компании BP для производства полиэтилена. Мощность производства PE компании BP Innovene теперь превышает 8 миллионов тонн в год; к этим мощностям относятся заводы по производству PE в Бандар-Имане в Иране, Грейнджмерсе в Шотландии, Мелаке в Индонезии и Кертихе в Малайзии. При вторичном расширении установок LLDPE/HDPE китайской компании Дусаньцзы Петрохимикалс также была использована 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) В технологиях трубчатых и автоклавных реакторов компании ExxonMobil для производства используется процесс радикальной полимеризации под высоким давлением, позволяющий получать гомополимер LDPE и сополимер EVA (этилен-винилацетат). 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 реакторах с цилиндрической ёмкостью — менее 200 МПа. Преимущество технологии высокого давления заключается в сокращении времени пребывания продукта в реакторе; с помощью одного и того же реактора можно переходить от производства мономеров к производству 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 на новом заводе по производству LDPE мощностью 200 тыс. тонн в год, расположенном в Яньшане, используется именно технология трубчатого процесса этой компании.

(5) Технология CX компании Mitsui Chemicals, основанная на использовании суспензии при низком давлении, позволяет производить HDPE и MDPE. Для этого применяется именно технология CX с использованием суспензии при низком давлении. Можно производить продукты с двухпиковым распределением молекулярной массы. Этилен, водород, кополимеризующиеся мономеры и сверхактивный катализатор поступают в реактор, где происходит процесс полимеризации в состоянии суспензии. Система автоматического контроля свойств полимера позволяет эффективно контролировать качество продукта; сверхактивного катализатора не требуется извлекать из готового продукта. 90% растворителя, выделенного из суспензии, может быть напрямую возвращено в реактор без какой-либо 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 двухканальным реактором от компании Chevron-Phillips: для производства линейного полиэтилена (LPE) с использованием технологической линии компании Phillips Petroleum. 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 его удаления; в процессе полимеризации не образуется парафина или других побочных продуктов, **что снижает загрязнение 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 примерно 1 час. Коэффициент однонаправленного преобразования этилена превышает 97%. Ресурсы, затрачиваемые на производство одной тонны продукции, включают: этилен – 1,007 тонн; катализаторы и химикаты – от 2 до 10 долларов (в зависимости от вида продукта); электроэнергию – 350 кВт·ч; пар – 0,25 тонны; охлаждающую воду – 185 тонн; азот – 30 м³. Уже введены в эксплуатацию и находятся в стадии строительства 82 производственных линии, что составляет 34% от мировой производственной мощности 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 компании Univation: процесс Unipol с использованием низкого давления для производства LLDPE-HDPE с помощью технологии UnipolPE. Используются катализаторы в виде суспензии, а также реакторы газовой фазы и реакторы с плавающим слоем. При использовании традиционных и металлокаталитиков не требуется этап удаления катализатора. Затраты на инвестиции и эксплуатацию низкие, а воздействие на окружающую среду минимально. Этилен, кополимеризующие 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 узкое или широкое распределение молекулярных масс. Уже введено в эксплуатацию или находится в стадии строительства 89 производственных линий. Производительность одной линии может составлять 40–450 тысяч тонн в год. В настоящее время в стране используется множество устройств, оснащенных этой технологией, в частности, в Маомине, Цзихуа, Янцзы, Тяньцзине, Чжунюане, Гуанчжоу, Дачине, Цилю и других регионах.

(8) Технология COMPACT компании Stamicarbon. В этой технологии используется современный катализатор типа Z-N в сочетании с технологией 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. Не требуется этап удаления катализатора. 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 в рамках технологии Hostalen. Для полимеризации суспензии используют два реактора, соединенных параллельно или последовательно. Расход сырья и энергии на производство одной тонны продукции составляет: этилен и сополимерные мономеры – 1,015 т, пар – 400 кг, электроэнергия – 350 кВт·ч, охлаждающая вода – 165 м³. Уже действует 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, находятся в компании Ляохуа; 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.

Нет катализаторов на основе никеля, только катализаторы на основе хрома. Помимо процесса в газовой фазе и технологии Hostalen, в Базеле также применяются технологии производства высокоплотного полиэтилена в трубчатых и реакторных установках под высоким давлением; эти технологии более известны, чем процесс в газовой фазе. Технология LPE с двойным контуром реактора в компании Chevron Phillips. . Chevron Phillips по сути представляет собой HDPE, а не LPE; в качестве кополимеризующих мономеров могут использоваться бутен-1, гексен-1, октен-1 и т. д. Однако в случае этого продукта используется только гексен-1. Кроме того, заводы в Маомине уже 10 лет работают, поэтому ваши данные устарели, а диапазоны рабочих температур также не актуальны. :D Процесс Hostalen с использованием реактора-мишалки для производства HDPE. Для полимеризации суспензии используют два реактора, соединенных параллельно или последовательно. Как так получилось, что три реактора соединены последовательно? К тому же в стране есть не только установка компании Ляохуа мощностью 40 тысяч тонн в год, но также установки у компаний Цзицзя и Пэнчжоуская нефтехимическая компания. Технология COMPACT компании Stamicarbon вовсе не можно считать основной технологией — она слишком незначительна… Она даже уступает по значимости технологии Ineos. На самом деле такое описание слишком запутанное. Существуют две основные категории: полиэтилен высокого давления/EVA: трубчатые и реакторные установки; полиэтилен низкого давления: установки с флуидизированным слоем, циклические установки, реакторные установки. Кроме того, эту категорию можно ещё разделить на линейный полиэтилен и полиэтилен высокой плотности