双峰HDPE的工艺及发展现状

双峰HDPE的工艺及发展现状

梁传飞

天津石化南港烯烃部H DPE装置

摘要：国内双峰HDPE的生产技术与国外相比还存在一定的差距。主要体现在：双峰HDPE的生产成本高，导致国内下游企业不愿意生产；国内产品以普通牌号为主，高端品牌仍需进口；双峰HDPE产业的快速发展会进一步加大国内双峰HDPE的产量和进口份额。因此，开发新型的催化剂和新牌号产品，是今后国内双峰HDPE研究开发的重点，以适应日益增长的巨大市场需求。

关键词：双峰HDPE、市场前景、生产现状、技术特点

前言：

聚乙烯（PE）作为五大通用塑料的成员之一，具有价格低廉、性能优良和应用广泛等优点，在我们的日常生活中得到广泛的使用。因此，为满足其庞大的市场需求，全球聚烯烃产能快速增长。双峰HDPE的分子链为线性结构，其分子链排布具有很高的对称性、规整性，分子之间堆砌密实，结晶度高。并且双峰HDPE可以利用吹塑、注塑、挤出等各种方法将材料制备成管材、薄膜和中空塑料等，广泛应用在PE100管材制品、电线电缆、注塑制品等。普通的PE分子其分子量分布只呈现一个峰，而双峰HDPE分子其分子量分布却呈现出两个峰。双峰HDPE很好的解决了其加工性能和力学性能相互矛盾的难题，既可以具有良好的力学性能，又不易变的难加工。

1. 双峰HDPE的生产现状

1.1 双峰HDPE的全球生产现状

2015年，全球HDPE的产能为46459kt/a,到2019年增长到52597kt/a。全球双峰HDPE的供应主要集中在东北亚、北美和中东地区，其中东北亚产能占全球30%左右，而其中中国占据了很大的份额，截至2022年7月，中国聚乙烯产能达到2918万吨，占全球总产能的21%，中国已成为全球聚乙烯产能最大的国家。北美产能占全球的22%，主要集中在美国和加拿大。中东地区占全球产能的17%，主要分布在沙特阿拉伯[1]。

图1 2017年至今全球双峰HDPE增量分布图/（万吨）

从近五年的产能增长量来分析，双峰HDPE产能的增长主要集中在中国和美国。统计自2017年以来，到2022年7月，中国双峰HDPE的产能增长1100万吨左右，同2017年相比增加了61%。其次，为美国双峰HDPE的产能增加了830万吨左右，较2017年的产能增加了49.3%[2]。中国双峰HDPE产能的快速增长主要依靠石化产业的扩能升级以及轻烃裂解工艺的快速发展，而美国HDPE产能的增长主要是依靠页岩气革命所带来的乙烷裂解制乙烯的项目。中国和美国因此成为了东北亚和北美地区HDPE产能快速增长的主要因素。

1.2 我国双峰HDPE的生产现状

近年来，由于多套装置的新建和扩能投产，我国双峰HDPE的的生产能力持续稳定增长。数据显示，2015年,我国双峰HDPE的生产能力为6470 kt/a，2019年增加到7920 kt/a,同比增长34.6%[4]。

陕西延长石油的45万吨/年以及宝丰能源的30万吨/年新建HDPE的建成投产，使西北地区的生产能力一跃超过东北地区，成为我国最大的HDPE生产区域，占我国总产能的29.7%。中海油壳牌石油二期40万吨/年的建成投产，使华南地区成为全国第三大HDPE生产区，约占总产能的17.9%。独山子石化是我国最大的HDPE生产基地，年产能71万吨/年，约占总产能的8.9%。中石化天津分公司正在建设年产50万吨的HDPE装置，新项目投产后加上之前本地的30万吨/年HDPE项目，又将改变全国HDPE的产能布局。

表1 国内HDPE产能分布表

虽然我国双峰HDPE生产能力在不断的增加，但是在面对国内上千万吨的巨大需求时，出现了供不应求的局面，依然需要大量的进口来满足国内双峰HDPE的市场需求。根据统计显示，仅2019年，我国双峰HDPE的进口就达到了800万吨，较同期增长19%，进口金额达到83亿美金，同比下降6.25,出口量为17万吨，同比增加27%，出口金额2.3亿美金，同比增加13%。

2. 双峰HDPE的生产工艺

目前双峰HDPE的生产工艺主要分为三类：分别是溶液法、淤浆法和气相法。

2.1气相法工艺

气相聚合法的典型代表是DOW化学的Univation技术，反应器采用的是低压气相流化床，采用顶部扩大段，尽可能的较少气体夹带的聚合物粉末，将干粉状或淤浆态的齐格勒催化剂或Cr催化剂、精制后的原料注入反应器，在85-110oC，2.41Mpa下，反应散热采取冷却冷凝循环气体的方式，冷却下来的气液两相又被直接循环进入反应器。

2.2 淤浆法工艺

淤浆法根据反应的形式又可分为环管淤浆法和釜式淤浆法。

Ineos公司的Innovene S工艺 Ineos公司的Innovene S环管淤浆法工艺最早由Solvay公司在20世纪60年代研发出来，70年代Solvay公司持续建成三套装置，Innovene S工艺得到广泛推广。2002年，该技术由BP/Solvay合资公司拥有。2005年,BP公司买断了Slovay公司的股份并将该技术归BP公司。2005年底，Ineos公司收购了BP公司的聚烯烃业务公司Innovene公司，该技术所有权归Ineos公司所有[5]。

Ineos公司的第一项新许可协议即为中国石油独山子石化的300kt/a HDPE装置，第二项新许可协议为天津石化300kt/a HDPE装置，第三项新许可协议为辽宁华锦化工公司在盘锦建设的300kt/a HDPE装置。2020年，Ineos公司向中国石化天津石化分公司转让Innovene S技术，用于建设500 kt/a HDPE装置，预计2024年投产。

2.3 溶液法工艺

溶液法是将乙烯等原料溶于溶剂中在催化剂催化作用下在160-200oC范围内发生聚合反应，产生的聚合物也溶解在溶剂中。溶液法生产的HDPE生产流程较长，温度压力较高，产品和投资较其他工艺不具备优势。

3. 结语

目前，国内双峰HDPE的生产技术与国外相比还存在一定的差距。主要体现在：双峰HDPE的生产成本高，导致国内下游企业不愿意生产；国内产品以普通牌号为主，高端品牌仍需进口；双峰HDPE产业的快速发展会进一步加大国内双峰HDPE的产量和进口份额。因此，开发新型的催化剂和新牌号产品，是今后国内双峰HDPE研究开发的重点，以适应日益增长的巨大市场需求。

参考文献

[1]勾波, 周欣. 我国高密度聚乙烯的发展及研究现状[J]. 河南科技, 2013(11):2.

[2]徐素兰, 王涛. 国内高密度聚乙烯生产现状及市场分析[J]. 齐鲁石油化工, 2013, 41(2):5.

[3]尹智生, 丁磊. 高密度聚乙烯管材国内外应用开发现状[J]. 石化技术, 1997, 4(3):4.

[4]鹿学凤, 王春娟. 我国高密度聚乙烯市场现状及前景展望[C]// 2016年全国高分子材料科学与工程研讨会. 0.

[5]景政红. 我国HDPE埋地排水管发展现状与材料技术进展[J]. 塑胶工业, 2004.