我国聚烯烃工业回顾与展望.docx
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我国聚烯烃工业回顾与展望
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我国聚烯烃工业的回忆与展望
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
有特别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）依照高分子链立体结构不相同有三个品种：
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资料之一，直接影响到公民经济的睁开及公民花销水平的提高，特别是与包装、农业、建筑、汽车、电气和电子等下游行业亲近相关。
目前，世界聚烯烃花销量约占合成树脂总量的45％，预计2005年将到达50％。
我国是世界上合成树脂花销增加最快的国家，也是世界上最大的合成树脂进口
国，当前聚烯烃产量所占比率已近60％。
2002年世界聚烯烃产量已高出8000×104t，其中聚乙烯到达5000×104t，聚丙烯到达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。
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2世界聚烯烃技术睁开历程
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
体那样简单发生自由基聚合反响，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。
可是在上世纪30年代才发此刻高温高压（大于100MPa）下可获取乙烯高聚物。
后到达20世纪50年代开发了Ziegler-Natta催化剂和Phillips等催化剂今后，聚乙烯、聚丙烯才迅速成为工业化的大品种产品。
经过约半个世纪的睁开，最初的Z-N催化剂已睁开到此刻的高效高性能催化剂，20世纪80年代和90年代，又接踵开发了茂金属催化剂和后过渡金属催化剂，形成了此刻多种催化剂共同睁开的格局。
聚烯烃树脂更是由通用资料向功能型资料转变。
纵观聚烯烃睁开史，
聚烯烃资料的睁开与其催化剂的进步密不能分，每一种新式催化剂系统的成功开发，都会带来新式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获取应用。
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
艺技术按聚合种类，聚乙烯可分为高压法、气相法、溶液法、浆液法
（也称溶剂法）；聚丙烯能够分为本体法、本体平和相组合法、气相
法生产工艺。
最初的生产过程包括工艺过程复杂的后办理工序，20
世纪80年代今后，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办理工序。
90年代，以UCC及Exxon企业的冷
凝气相流化床工艺和北欧Borealis企业的超临界浆液法聚烯烃工艺为
代表的聚烯烃工业新技术接踵出现，这极大地推动了现有生产能力的
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提高和树脂性能的多样化。
50年来，聚烯烃领域有了很大的睁开，获取了好多重要技术成就，见表1。
表1聚烯烃领域重要技术成就（聚烯烃睁开历史大事年表）
3世界聚烯烃工业大要
3.1生产能力增加与分布的变化
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由于聚烯烃拥有优异的性能价格比，在合成资料中的需求率不断
提高，所以世界聚烯烃的生产能力增加率平时为5％左右。
从1995年至2005年各种聚烯烃生产能力的增加值见表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
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20世纪80年代，北美、西欧、日本等兴隆国家各大石油化工公
司掌握先进的聚烯烃生产技术，所以三个地区的生产能力占全球80％
以上。
20年后，为节约原料和成品弘大的运输花销，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，拥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率明显上升。
当前，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（主若是管式和釜
式）外，其他均由配位催化聚合获取。
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，不但降低生产本钱且提高了产质量量和性能。
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），睁开到80～90年代的高活性、无后续办理
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，气相法工艺那么迅速增加，PP本体法工艺依旧保持优势。
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气相法以其工艺流程简单、单线生产能力大、投资省而倍受喜欢，这
也是未来聚烯烃工艺的睁开趋势。
除一些特种用途外，淤浆和溶液工
艺的装置正在被裁汰。
目前，世界上比较先进的PE生产工艺主要
是气相法工艺，PP生产工艺主若是本体-气相组合工艺平和相法工艺。
典型的代表有Unipol气相流化床工艺，该工艺流程简单、投资和运
转花销较低、污染小、起火和爆炸危害较小、易于操作和维修。
BASF的Novolen气相工艺是气相搅拌床工艺的代表，采用立式
搅拌床反响器，内装双螺带式搅拌器，能够生产均聚物、无规共聚物、
三元共聚物和分别橡胶颗粒高达50％的抗冲共聚物及高刚性产品。
Amoco的Innovene工艺是气相搅拌床工艺的另一典型代表，该工
艺能耗低、乙烯丙烯抗冲共聚物性能好、过渡料很少、聚合物产量高
且动工率高，由于工艺流程被简化，所以基建投资低且降低了生产
本钱，而且产品拥有平均性和优异的质量控制。
住友气相流化床工艺可生产包括均聚物、无规共聚物和高抗冲共
聚物在内的全范围PP产品，可制得用于注塑的超高抗冲PP和用于
薄膜的特别娇嫩的PP。
20世纪90年代以来，聚合工艺又有新的进展和成就。
1993年UCC
开发成功UnipolⅡ工艺，采用两个气相流化床反响器生产双峰
LLDPE；1995年UCC，BP和Exxon企业创立了提高气相流化床生
产能力的冷凝态气相流化床工艺，大大提高了反响器的生产能力；
北欧Borealis企业于1995年开发了超临界浆液法聚烯烃工艺，采用
该工艺后带来好多好处，反响器壁结垢减少，同时超临界下对于调
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节分子量大小的H2含量没有限制，可生产熔融指数特别高的聚乙烯
牌号，该企业用此技术与气相反响器串通，接踵开发了双峰LLDPE
和双峰PP；早期Phillips企业开发的环管工艺是连续管式聚合工艺
的典型代表，也是最早的PP本体聚合工艺之一，环管工艺拥有全容
积装料、单位反响容积所占用的传热面积大、传热系数高、生产强
度高且环管内物料流速快、凝胶少、切换牌号时间短等特色，采用双
环管反响器可获取双峰型LLDPE；Montell企业的Spherilene工艺技
术采用一个小环管两个流化床反响器生产易于加工的LLDPE，同时
也生产加工性能较好的乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物，它的机械性能/
光学性能比高碳α-烯烃基的LLDPE还好，乙烯-丙烯-丁烯-己烯四元
共聚物的强度与辛烯基LLDPE近似；Basell的Spheripol工艺是目
前生界上应用最广泛的PP工艺，采用一个或多个环管本体反响器和
一个或多个串通的气相流化床反响器，在环管中进行均聚和无规共聚，
在气相流化床中进行抗冲共聚物的生产，能够生产宽范围的丙烯聚
合物，包括PP均聚物、无规共聚物和三元共聚物，多相抗冲和专用
抗冲共聚物（乙烯含量高达25％）以及高刚性聚合物，产质量量极佳，
而且投资和运转花销较低；Montell企业在90年代成功开发了两种具
有高附加值PP的新技术，即Catalloy及Hivalloy技术，Catalloy技
术是采用特其他催化剂，在三个气相反响器中使丙烯与不相同共聚单体
及第三单体（包括以前聚烯烃生产中从未使用过的第三单体）共聚，
生成一系列的反响器内合金和热塑性弹性体，Hivalloy工艺采用两步
或三步合金技术，在PP主链上接枝苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯
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等极性共聚单体，使PP与其他树脂共混时有更好的相容性，从而得
到新式高性能工程塑料化PP树脂，Hivalloy工艺的开发使PP成为最
好的工程塑料之一，其耐候性和光彩保存性可与ABS和PC相竞争，
且本钱较低。
4我国聚烯烃工业睁开过程和阶段
4.1我国聚烯烃工业简史
我国聚烯烃工业直到20世纪70年代初还几乎是空白，但烯烃聚
合催化剂和工艺的研究早在50～60年代就已开始，70年代初已形成
了一支综合的研究队伍，包括催化剂合成、烯烃聚合反响机理和聚
合物物理形态的研究等。
我国的聚烯烃技术和工业睁开可分为几个阶
段。
4.1.1初步自主研究开发阶段
早在20世纪50～60年代，化工部、中科院的科研院所和一些高
校接踵睁开了聚烯烃的研究开发工作，如50年代末，沈阳化工研究
院开始低压法乙烯聚合的实验室及中试工作，经化工部组织，在广
州塑料厂、上海化工厂及北京、合肥等地建成小型生产装置。
所用原
料乙烯为酒精脱水而得，本钱无法过关，但此技术为今后高桥石化、
北京助剂二厂、大连石化的千吨级聚乙烯装置供应了技术支持。
20世纪60年代初，上海化工研究院和吉林化工研究院合作进行
高压法聚乙烯的小试和中试研究。
北京化工研究院与中科院化学所合
作进行丙烯聚合催化剂三氯化钛合成和丙烯淤浆法聚合工艺的系统
研究。
60年代后期，北京化工研究院又进行了丙烯连续聚合的中间
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实验，并在此基础上完成了5kt/a半生产装置的设计，70年代在北京化工总厂旭日化工厂建成投产。
其他，60年代后期复旦大学、中科院大连化物所研究开发了丙烯液相本体聚合，70年代中建成第一个年产100t（1m3聚合釜）的液相本体法聚丙烯中试装置。
当时我国科研单位（如北京化工研究院等）依照国情和炼厂气资源丰富且分其他特色，开发了用于间歇本体法聚合工艺的络合-Ⅱ型催化剂，以国内小型重油裂解装置的裂解气或炼厂气中的丙烯为原料，实行间歇操作。
该工艺拥有工艺流程短、操作简单、生产技术成熟、装置设备少、工程投资少、建设周期短、经济效益好等优点，已广泛用于国内好多炼油厂中的PP生产，为炼厂气的综合利用供应了较好的路子，已成为我国独具特色的、成熟的PP生产工艺。
在80～90年代迅速建成100多套生产装置，生产能力曾达6000kt/a。
诚然近来几年来局部装置已停产或转变成连续装置，但2003年其产量仍高出700kt。
我国间歇式液相本体法聚丙烯生产装置情况见表5。
表5我国间歇式液相本体法聚丙烯生产装置①
注：
①中国石化总企业系统共35家企业79套装置，生产能力，占总生产能力的68％；②装置能力按12m3聚合釜2.5kt/a，4m3聚合釜1kt/a计算；③丙烯本源除江苏丹化企业企业石油化工分厂、常州石油化工厂、青岛石油化工厂为重油裂解气（9kt），兰化企业石油化工厂、北京化工四厂为轻油裂解气（7kt）外，其他均为石油炼
厂气，按生产能力计，石油炼厂气占％；④1996年7月，武汉
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石油化工厂扩建12m3聚合釜、14m3闪蒸釜各1台，扩能后新老装置总能力达30kt/a，1997年2月，该厂将6台4m3聚合釜改为3台12m3聚合釜，扩能后装置总能力达35kt/a；⑤实有生产能力为扣除
停产装置8套，闲置装置1套2kt/a后的生产能力。
4.1.2广泛引进外国技术迅速增加阶段
此阶段始于20世纪70年代，由于我国的化学工业以及整个工业基础
与国际水平差距大，要睁开聚烯烃工业当时只能依靠技术引进。
聚烯
烃工业的睁开是与聚烯烃的原料烯烃工业密不能分的，所以聚烯烃装
置总是与乙烯生产装置同时引进。
60年代后期，我国在兰化企业建成的一套35kt/a高压聚乙烯和
5kt/a聚丙烯装置，就是与50kt/a沙子炉裂解制乙烯生产装置同时引进的外国技术。
70年代，在北京石化总厂（即此刻燕山石化企业）同时引进了300kt/a乙烯生产装置、190kt/aLDPE装置和80kt/aPP装置，今后就开始了我国聚烯烃工业的大睁开阶段。
从70年代至90年代引进的各种聚烯烃生产装置的产能见表6。
表6不相同年代引进已建成的聚烯烃装置产能kt/a
表6数听闻明，各种聚烯烃产能呈不断增加趋势，特别是90年代睁开更加迅猛，这也是由于公民经济的迅速睁开以致对聚烯烃需求量
的大增。
2000年，我国聚烯烃生产能力已达6000kt/a，其中聚乙烯生
产能力3000kt/a，聚丙烯生产能力3000kt/a。
与此同时，我国塑料加工工业也以令人瞩目的速度睁开。
进入90
年代以来，塑料加工能力的年增加速度均在10％以上，2000年全国
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加工聚烯烃1200×104t，其中国内生产聚烯烃树脂达6000kt，其他为进口树脂。
由于国内塑料加工工业的迅速睁开，不但对聚烯烃数量的需求日异月新，而且也对树脂品种牌号提出了更高的要求。
近来几年国内引进装置的生产工艺分类归纳———LDPE：
釜式法装置2套，产能233kt/a，管式法装置6套，产能663kt/a；LLDPE：
UCC气相法装置8套，产能840kt/a，BP气相法装置3套，产能305kt/a，杜邦溶剂法装置1套，产能80kt/a，Borstar工艺装置1套，产能200kt/a；HDPE：
Hoechst浆液法装置1套，产能为43kt/a，三井浆液法装置2套，产能280kt/a，UCC气相法装置1套，产能140kt/a，Phillips环管浆液法装置1套，产能为100kt/a；PP：
Amoco淤浆法装置1套，产能35kt/a，三井淤浆法装置1套，产能80kt/a，三井Hypol工艺装
置5套，产能340kt/a，Hi-monstSpheripol工艺装置10套，产能为
810kt/a，In-novene气相法装置2套，产能400kt/a。
能够看出，我国引进的聚烯烃装置根本涵盖了国际上大多数的先
进工艺，但对同一工艺也不断重复引进，如从1988年到2002年的
14年内，共引进UCC气相法LLDPE装置8套；从1990年到2001
年的11年内，共引进Spheripol工艺的聚丙烯装置11套。
这种现象
一方面说明这些工艺确实拥有国际先进水平，值得我国同时大批引
进；另一方面也说明当时我国管理系统凌乱，条块切割，各地方各部
门各自为营，互不通气。
当前，这种无序引进的现象已有所改良，在连续引进外国高新技
术的同时，也考虑利用国内科研部门、设计部门、生产部门，对已引
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进的技术进行消化吸取再国产化的政策。
4.1.3消化吸取国产化阶段
我国早在20世纪70年代引进第一批石化妆置时，就曾提出过“一买二学三改四创〞的政策，在80～90年代又详尽化为引进、消化、吸取、开发、创新的方针。
在1983年，国家对全国重要的炼油、石化企业兼备管理，组建了中国石化总企业，特别是1998国家又重组成立中国石化和中国石油天然气两大企业企业后，加强了资源、资本、技术、人才的集中，更有利于聚烯烃工业的国产化睁开。
近来几年来获取的成就以下：
a.消化吸取外国技术，并加以改良、提高，实现国内自行设计和
建设聚烯烃生产装置。
当前，国内自行设计、建成的装置有：
（1）HDPE三井釜式浆液法装置2套（燕化企业、兰化企业），产能
为210kt/a；
（2）PP三井釜式液相本体法装置5套（燕化、大连、兰炼、兰化、
前郭），总产能为200kt/a；
（3）PPHimont环管液相本体法装置8套（武汉、济南、福建、湖南、
九江、大连、荆门、大庆），总产能为590kt/a；
（4）组织国内生产部门、设计部门和科研部门的综合力量，建成达
到国际先进水平的200kt/a大型PP第二代环管法装置2套，总产能为
400kt/a。
b.在聚烯烃核心技术——催化剂国产化研究上获取了更加明显的
成绩，一大批国产化催化剂如PP用的N-催化剂、DQ催化剂、CS-1
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和CS-2催化剂、841催化剂，淤浆法聚乙烯用的BCH催化剂、气相法聚乙烯用的BCG，SCG催化剂，已根本上或全局部取代进口催
化剂。
有些催化剂已大批出口外国，特别是N催化剂的专利技术早
已出口美国，由美国某企业生产向全球销售，已成为世界有名的
Lynx系列聚丙烯催化剂。
c.已能生产多种牌号的专用料，如BOPP、各种农用膜、CPP、管
材用塑料、汽车塑料、洗衣机内桶、烟嘴丝束、土工布及无纺布等专
用料。
d.天津联化与浙大合作，成功地将引诱冷凝技术应用于引进的“气
相流化床〞聚乙烯装置上，并在国内的中原、广州等厂进行实行，反
应器生产能力可提高50％。
4.2国内现有聚烯烃工业和工艺技术
从20世纪80年代初开始，我国在引进外国先进聚烯烃工艺技术
的同时，就开始了大型聚烯烃装置的国产化开发设计工作。
截止当前，我国引进和自主开发的PE和PP成套工艺技术见表7～10。
表7我国国产技术开发的聚乙烯装置
表8我国引进的聚乙烯主要生产装置
表9采用国产化技术的聚丙烯装置
表10我国采用引进工艺技术的聚丙烯装置
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4.3存在的差距
诚然我国聚烯烃技术近来几年来有了较大睁开，但由于原始创新很少、
成套技术少、技术开发速度慢等原因，与外国先进技术对照仍有很大
差距。
第一是装置规模小，其次是物耗、能耗高，见表
11～13。
表11
国内外装置规模比较kt/a
表12
国内外每吨聚合物的物耗比较
t单体/t
表13国内外每吨聚合物的能耗比较kg标油/t
第三，产品牌号少，PP引进的牌号包括均聚、无规共聚、抗冲共聚共539个，但是经常生产的只有51个，好多牌号到此刻还没有生产过。
我国有10多套Himont流程装置，但其高技术产品、合金技术、高熔体强度PP、无造粒技术等外国没有向我国转让。
PE共聚产品少，品位低。
LLDPE中，美国1-己烯、1-辛烯共聚产品已达70%，国内根本上是1-丁烯共聚产品。
HDPE中，美国均聚产品占21%，1-丁烯共聚占19%，1-己烯占55%，1-辛烯占5%，丙烯共聚物所占比率很少。
而我国丙烯共聚5000S占67.5%，7000F，6100M等的1-丁烯共聚物占15%。
LDPE中，外国高压法可生产乙烯与各种极性单体共聚物，如EVA，EMA，EEA，EBA，EAA，而国内只能生产少量的EVA共聚物。
所以高压（235kV）电力电缆料、通讯电缆及护套料仍以
进口为主，农膜特别是棚膜要求的己烯、辛烯共聚料也主要靠进口。
第四是产品本钱和质量整体上仍未到达外国进口产品的水平。
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造成上述差距的主要原因大体有以下几方面：
a.科技投入太少，在资本上素来没有保证。
据认识，国际上化学
工业消化、吸取、开发、创新的投入是引进的4～5倍，而我国企业
引进后，进行改良和二次开发的经费只占引进花销的14%，远低于
外国的平均水平，以致开发、创新条件差，人才困穷。
b.力量分别、合作困难，由于条块切割，单位或部门喜欢搞“大而全、小而全〞的经营方式，而现代化的高水平科研开发，需要多部门、多单位及多种高水平人才的亲近配合，才能到达扬长避短的作用。
c.对外开放力度不够，与外国合作形式单一，不能够及时吸取外国
的先进技术。
4.4今后的睁开和对策
a.我国烯烃聚合技术当前的睁开方向应从降低本钱和提高产品性
能下手。
研究简化工艺流程，开发并采用新式催化剂、反响器和新工
艺，提高设备利用率，降低能耗物耗。
同时，要提高现有产品的物
理机械性能和加工性能，研究开发新品种、新牌号。
b.过去，我国企业引进技术大多采用外商总承包、成套装置引进
的方式。
据认识，引进相同种类的生产装置，国内工程建设投资经常
高于外国，这是由于外国一般只引进软件及自己不能够生产的要点设
备，由自己的工程企业总承包。
建议我国今后引进技术也采用外国的
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方式，这样既能够降低投资花销20%~25%，同时又能加速提高队伍
的技术水平
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