我国聚烯烃工业的回顾与展望..docx

我国聚烯烃工业的回顾与展望1 前言聚烯烃(Polyolefin,PO)是烯烃的均聚物和共聚物的总称，主要包括聚乙烯、聚丙烯和聚1-丁烯及其他烯烃类聚合物。工业生产的聚乙烯 (Polyethy-lene，PE)有三个品种：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)。还有一些具有特殊性能的聚乙烯小品种，如高分子量高密度聚乙烯(HMWHDPE)、乙烯－醋酸乙烯共聚物(E-VA)、甚低密度聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯 (ULDPE)，以及其他以乙烯为主要单体的各种共聚物。聚丙烯(Polypropylene，PP)根据高分子链立体结构不同有三个品种：等规聚丙烯 (iPP)、无规聚丙烯(aPP)和间规聚丙烯(sPP)。聚烯烃树脂作为重要的合成材料之一，直接影响到国民经济的发展及国民消费水平的提高，尤其是与包装、农业、建筑、汽车、电气和电子等下游行业紧密相关。目前，世界聚烯烃消费量约占合成树脂总量的45％，预计2005年将达到50％。我国是世界上合成树脂消费增长最快的国家，也是世界上最大的合成树脂进口国，目前聚烯烃产量所占比例已近60％。2002年世界聚烯烃产量已超过8000×104t，其中聚乙烯达到5000×104t，聚丙烯达到 3000×104t。2002年中国聚烯烃产量700×104t以上，其中聚乙烯产量354×104t，聚丙烯产量374×104t。2 世界聚烯烃技术发展历程由于分子结构的原因，烯烃单体不象带极性取代基团的乙烯基单体那样容易发生自由基聚合反应，所以聚烯烃工业化时间比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二烯等聚合物要晚。只是在上世纪30年代才发现在高温高压(大于100MPa)下可得到乙烯高聚物。后来到20世纪50年代开发了 Ziegler-Natta催化剂和Phillips等催化剂以后，聚乙烯、聚丙烯才迅速成为工业化的大品种产品。经过约半个世纪的发展，最初的Z-N催化剂已发展到当今的高效高性能催化剂，20世纪80年代和90年代，又相继开发了茂金属催化剂和后过渡金属催化剂，形成了当今多种催化剂共同发展的格局。聚烯烃树脂更是由通用材料向功能型材料转变。纵观聚烯烃发展史，聚烯烃材料的发展与其催化剂的进步密不可分，每一种新型催化剂体系的成功开发，都会带来新型聚合工艺和聚烯烃新产品的问世，使聚烯烃在更广阔的领域中得到应用。50年来，已有20多种生产聚烯烃的工艺技术路线问世，各种工艺技术按聚合类型，聚乙烯可分为高压法、气相法、溶液法、浆液法(也称溶剂法)；聚丙烯可以分为本体法、本体和气相组合法、气相法生产工艺。最初的生产过程包括工艺过程复杂的后处理工序，20世纪80年代以后，随着高活性、高性能催化剂的开发成功和应用，生产工艺中取消了后处理工序。90年代，以UCC及Exxon公司的冷凝气相流化床工艺和北欧Borealis公司的超临界浆液法聚烯烃工艺为代表的聚烯烃工业新技术相继出现，这极大地推动了现有生产能力的提高和树脂性能的多样化。50年来，聚烯烃领域有了很大的发展，取得了许多重大技术成就，见表1。表1 聚烯烃领域重大技术成就(聚烯烃发展历史大事年表)3 世界聚烯烃工业概况3.1 生产能力增长与分布的变化由于聚烯烃具有良好的性能价格比，在合成材料中的需求率不断提高，因此世界聚烯烃的生产能力增长率通常为5％左右。从1995年至2005年各种聚烯烃生产能力的增长值见表2。表2 世界聚烯烃生产能力 Mt/a 注：①HPLDPE为高压低密度聚乙烯。近20年来，聚烯烃生产能力地区分布发生了很大变化，见表3、表4。表3 全球PE生产能力分布的变化表4 全球PP生产能力分布的变化20世纪80年代，北美、西欧、日本等发达国家各大石油化工公司掌握先进的聚烯烃生产技术，因此三个地区的生产能力占全球80％以上。20年后，为节省原料和成品庞大的运输费用，生产装置纷纷向市场所在地和原料生产地转移，使北美、西欧、日本的生产能力到21世纪初已下降到50％左右。相反，具有丰富原料的中东和未来主要成品市场亚太地区的生产能力所占比例明显上升。目前，北美、西欧和亚洲已成为聚烯烃工业三大主要产地。3.2 主要的生产过程和方法聚烯烃中除HP-LDPE采用高压乙烯自由基聚合(主要是管式和釜式)外，其他均由配位催化聚合得到。聚烯烃聚合催化剂的进步促使聚烯烃生产工艺不断简化，从而节能降耗，不仅降低生产成本且提高了产品质量和性能。生产工艺从20世纪60～70年代的低活性、需脱灰(溶液法、浆液法)，发展到80～90年代的高活性、无后续处理工序的阶段。20世纪80年代以来，传统的浆液法工艺在聚烯烃生产中所占比例明显下降，气相法工艺则迅速增长，PP本体法工艺仍然保持优势。气相法以其工艺流程简单、单线生产能力大、投资省而倍受青睐，这也是未