聚乙烯和聚丙烯的生產(chǎn)工藝比較

董陽陽 梁彬(寧夏寶豐能源集團股份有限公司，寧夏 靈武 750011)

0 引言

烯烴作為重要的化工原料，在工業(yè)的發(fā)展中扮演著非常重要的角色。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，目前中國已經(jīng)成為世界聚烯烴的第一生產(chǎn)大國[1]，同時也是世界聚烯烴的第一消費大國。聚烯烴是由乙烯、丙烯、1-丁烯等α-烯烴共聚得到的熱塑性樹脂的總稱[2]，具有機械性能好、化學(xué)穩(wěn)定性強、加工性能好等優(yōu)點。聚烯烴產(chǎn)品中應(yīng)用最多的品種是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，因此本文主要針對這兩種產(chǎn)品，從工藝技術(shù)、市場情況、工藝成本等方面進行分析。

1 聚乙烯

1.1 聚乙烯工藝技術(shù)路線

聚乙烯產(chǎn)品按密度可大致分為LLDPE、HDPE、LDPE/EVA三大類。目前市場上使用的主流工藝如下：

LLDPE的生產(chǎn)工藝只有Unipol氣相流化床工藝。目前，國內(nèi)已有39套該工藝裝置，單套最高產(chǎn)能65萬噸/年。

HDPE的生產(chǎn)工藝有CPChem的雙環(huán)管、INEOS的氣相流化床工藝及巴塞爾Hostalen低壓釜式工藝。目前，國內(nèi)已有5套低壓釜式工藝裝置，單套最高產(chǎn)能45萬噸/年，INEOS和CPChem的工藝均不轉(zhuǎn)讓。

LDPE/EVA生產(chǎn)工藝有?？松梨诤桶腿麪柛邏汗苁焦に嚒Ｄ壳?，國內(nèi)有11套巴塞爾高壓管式工藝裝置，單套最高產(chǎn)能50萬噸/年，埃克森美孚工藝已不轉(zhuǎn)讓。

1.2 聚乙烯產(chǎn)品市場

聚乙烯產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 聚乙烯產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)

截至2019年末，國內(nèi)聚乙烯總產(chǎn)能為2025萬噸，到2022年國內(nèi)總產(chǎn)能將達到2485萬噸；國內(nèi)PE表觀消費增長率按照5%計算，到2022年國內(nèi)PE表觀需求量為3485萬噸，仍然處于需大于供的狀態(tài)。近三年，LDPE平均消費占比18%，HDPE平均消費占比44%，LLDPE 平均消費占比38%。

1.3 聚乙烯工藝成本分析

聚乙烯工藝成本如表1所示。

1.4 聚乙烯工藝剖析

1.4.1 Basell高壓管式工藝

Basell高壓管式工藝生產(chǎn)的EVA從市場數(shù)據(jù)來看，預(yù)計到2022年國內(nèi)總產(chǎn)能達到240.3萬噸，遠高于需求量209.1萬噸，存在產(chǎn)能過剩風(fēng)險。另外，高壓管式工藝生產(chǎn)LDPE產(chǎn)品的利潤較低，并且工藝操作復(fù)雜，反應(yīng)壓力高，危險性大。結(jié)合近幾年市場情況，LDPE表觀需求量及其年增長率相對HDPE和LLDPE也較低。

表1 聚乙烯工藝成本 單位：元/t

1.4.2 巴塞爾Hostalen低壓釜式工藝

在PE產(chǎn)品價格方面，隨著市場波動，近幾年內(nèi)HDPE價格高于LLDPE價格600～1000元/t，巴塞爾Hostalen 低壓釜式工藝，具有反應(yīng)器占地小、牌號切換時過渡料少、溫度范圍較寬，容易操作、工藝易實現(xiàn)自控、單程轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，是目前市場上唯一轉(zhuǎn)讓的HDPE生產(chǎn)工藝。

1.4.3 Unipol氣相流化床工藝

Unipol 氣相流化床工藝具有流程簡單、設(shè)備少、投資低、易于操作、不易結(jié)蠟堵塞等優(yōu)點，可以通過乙烯分壓調(diào)節(jié)反應(yīng)器壓力，生產(chǎn)規(guī)模較大，產(chǎn)品范圍覆蓋面廣泛。

2 聚丙烯

2.1 聚丙烯工藝技術(shù)路線

聚丙烯產(chǎn)品可大致分為均聚、無規(guī)和共聚聚丙烯，其中共聚產(chǎn)品有無規(guī)共聚(PPR)和抗沖共聚(PPB)兩大類。目前可采用的主流生產(chǎn)工藝有以下幾種：

美國魯姆斯Novolen立式攪拌釜工藝，國內(nèi)共7套，最大能力45萬噸/年。

美國格雷斯Unipol流化床工藝，國內(nèi)共17套，最大能力60萬噸/年。

日本JPP臥式攪拌床工藝，國內(nèi)共2套，最大能力30萬噸/年。

利安德巴賽爾Spheripol環(huán)管工藝，國內(nèi)共11套，最大能力60萬噸/年。

利安德巴賽爾Spherizone多區(qū)反應(yīng)工藝，國內(nèi)共4套，最大能力50萬噸/年。

中石化ST環(huán)管工藝，國內(nèi)共51套，最大能力40萬噸/年。

2.2 聚丙烯產(chǎn)品市場

聚丙烯產(chǎn)品市場如圖2所示。

截至2019年年底，國內(nèi)PP總產(chǎn)能達到2519萬噸/年，較2018年同比增長8.72%。從聚丙烯下游需求結(jié)構(gòu)來看，拉絲與注塑依然為聚丙烯主要下游需求，其中拉絲占比33%，共聚注塑占比22%，均聚注塑占比14%。

2.3 聚丙烯工藝成本分析

聚丙烯工藝成本如表2所示。

圖2 聚丙烯產(chǎn)品市場

表2 聚丙烯工藝成本表 單位：元/t

2.4 聚丙烯工藝剖析

2.4.1 Unipol氣相流化床工藝

Unipol 氣相流化床工藝具有工藝流程短、設(shè)備少、反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、物料停留時間短、產(chǎn)品切換快等優(yōu)點。其主要用于生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物，可采用兩臺流化床氣相反應(yīng)器串聯(lián)操作生產(chǎn)抗沖共聚產(chǎn)品。

2.4.2 Spheripol工藝與Spherizone工藝

Spheripol與Spherizone工藝有80%的產(chǎn)品牌號是重復(fù)的。Spherizone主要用于生產(chǎn)高端牌號產(chǎn)品，其產(chǎn)品在性能及價格上有一定的優(yōu)勢，但高端產(chǎn)品的市場容量有限，所以Spherizone的生產(chǎn)規(guī)模不宜過大。

Spherizone工藝與Spheripol工藝相比，其投資、能耗、成本上都略高，并且Spheripol工藝控制更穩(wěn)定，易于操作，Spherizone工藝多區(qū)反應(yīng)較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)產(chǎn)需要時間較長并且轉(zhuǎn)產(chǎn)期間容易出現(xiàn)波動。