1.概觀
聚乙烯是乙烯最重要的下遊產品。聚乙烯(PE)占世界聚烯烴消費量的70%，占熱塑性塑料總消費量的44%，占世界乙烯產量的52%。聚乙烯基本分為三類，即高壓低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。薄膜是其主要加工產品，其次是片材和塗層、中空容器如瓶、罐和桶，以及其他各種註塑和吹塑產品，管道、電線和電纜的絕緣和護套。主要用於包裝、農業和交通部門。與世界其他國家相比，中國農膜中使用的低密度聚乙烯和LLDPE較多。中國是世界上農膜產量最大的國家，這是由中國農業大國的特點決定的。
2.生產能力和產量
截至1998年底，我國已建成26套聚乙烯裝置，總產能2510000噸。
3.生產方法簡述
HP-LDPE通過兩種高壓液相法生產，即釜式法和管式法。釜式工藝生產的聚合物分子量分布窄，支鏈多；而管式工藝生產的產品分子量分布較寬，支鏈較少。
除了聚合反應器之外，釜式方法和管式方法的工藝步驟相似。管式法的最大單線反應器能力為20萬噸/年(例如埃克森公司在比利時的工廠和DSM在荷蘭的工廠)，釜式法的最大單線反應器能力為654.38+0.8萬噸/年(可能達到20萬噸/年)，是QGPC公司采用Orchem(CdF)技術在卡塔爾建造的裝置。
釜式工藝和管式工藝各有優勢。壹般來說，大型設備傾向於使用管式工藝。水壺法是生產特殊品牌設備的首選方法。齊魯石化公司6月投產的LDPE裝置1998 11采用了荷蘭DSM公司的高壓管式工藝，是目前國內同類裝置中產品品牌和單線產能最大的裝置。燕山石化公司還將建設20萬噸/年的低密度聚乙烯裝置，采用埃克森技術，合同已經簽訂。
線性聚乙烯(HDPE/LLDPE)由低壓液相法和氣相法生產。目前，世界上兩種液相法，即淤漿法和溶液法，在總產量上仍占主導地位。重要的溶液工藝有杜邦公司(現為Novacor)的中壓工藝、陶氏公司的低壓冷卻工藝和DSM工藝。這些裝置可以交替生產HDPE和LLDPE(工業上稱為可轉換裝置，中國稱為全密度聚乙烯)。兩種最廣泛使用的淤漿法是使用輕稀釋劑的環管反應器法(Phillips和Solvay)和使用重稀釋劑的攪拌釜法(Hoechst、Nissan和Mitsui)。淤漿法的主要產品是高密度聚乙烯，但也可以生產壹些MDPE作為副產品。
UCC和英國石油公司是聚乙烯生產線氣相技術的主要持有者。氣相工藝設備壹般是可轉換設備，可以交替生產LLDPE和HDPE，但受到壹些專利協議的限制。獲得生產兩種產品許可的設備通常必須長期優先生產壹種產品。即使對於可轉換裝置，HDPE和LLDPE產品之間的頻繁互換也是不經濟的，並且實際上也沒有這樣做。
65438-0997年世界聚乙烯和平產能約5070萬噸/年，北美和西歐產能占世界總產能的壹半以上。亞洲國家(包括日本)約占世界總容量的1/4。就工藝而言，高壓聚乙烯約占38%，管道法和釜法幾乎各占壹半。淤漿法約占客車聚乙烯62%份額的壹半。在我國，釜法、管式法、淤漿法、氣相法和溶液法在65438-0998年聚乙烯總產能中所占的比例分別為9%、18%、26%、43%和3.2%。與世界各種工藝方法的平均生產率比(19%，19%，30%，24%，8)相比，氣相法較高，管式法相近，其他方法較低。
近年來，我國聚乙烯工業在催化劑開發、工藝設備國產化和新產品開發方面也取得了可喜的成績。
催化劑的國產化取得了顯著進展。燕山石化公司已建成30噸/年國產HDPE催化劑生產裝置，生產的催化劑已在大型工業裝置上使用。目前，淤漿法HDPE裝置國產催化劑覆蓋率已超過80%。
我國茂金屬催化劑的研究取得了可喜的進展。到1996中期，* *已經開發了5項模型試驗或專利技術，獲得了5項中國專利申請號。北京石油化工研究院、蘭州化工公司、上海化工研究院在氣相流化床模型試驗裝置中制備了具有雙峰分子量分布的茂金屬-LLDPE，石科院也合成了能生產高密度、低密度、超低密度、長鏈的產品。該所開發的茂金屬催化劑APE-1S在廖化順利通過中試，並與美國Phillips公司合作完成了環管淤漿連續反應器的中試評價試驗。試驗表明，該催化劑對1-己烯聚合具有高活性和良好的催化能力，聚合產物粒度分布好，堆積密度高。1999年3月該催化劑通過了中石化集團和中國石油天然氣集團公司組織的鑒定。
工藝開發取得了豐碩的成果。上海醫藥工業研究院、揚子石化公司設計院和燕山石化公司開發了淤漿法高密度聚乙烯。燕化公司65438+40萬噸/年高密度聚乙烯裝置是我國自行設計建造的。從1992年6月1方案確定到1994年9月26日1建成投產，僅用了27個月25天，比引進技術和設備建設節省外匯4743萬元。之後在蘭州化工公司建成7萬噸/年生產線。
揚子石化公司完成了“年產20萬噸淤漿法高密度低壓聚乙烯成套技術包”，並通過了中國石油化工集團公司1997的鑒定。采用該技術可大大降低新建聚乙烯裝置的工程造價，並有效引導現有裝置的擴建和改造。
上海醫藥工業設計院與燕山石化公司聯合開發的淤漿法和臥式氣相釜串聯生產全密度聚乙烯新技術已申請中國專利，即將在燕山工業裝置實施。
在新產品開發方面取得了壹些成績。齊魯石化公司生產的高強度膜、管和大型中空容器已成為公司的拳頭產品。HDPE塗層管道專用料在陜京天然氣集輸工程成功應用後，近期在國際招標中擊敗多家國外知名公司，實現了出口埃及管道防腐廠，打破了歐美公司完全控制中東合成樹脂專用料的局面。燕山石化公司試制了6000M高分子量、寬分子量分布、ESCR性能良好的管材。北京化工研究院成功開發了可用於汽車油箱的HDPE材料。該所在2升聚合釜中模擬了乙烯的兩釜串聯聚合，制備了具有雙峰分子量分布的高分子量丁烯* * *聚HDPE樹脂。其性能指標與國外單層汽車油箱用基礎樹脂相當。
4.需求
1998年中國聚乙烯產量230萬噸，其中HDPE 74萬噸，LDPE 5965438+萬噸，LLDPE 9765438+萬噸(含全密度聚乙烯裝置生產的HDPE)。65438-0998，中國進口聚乙烯242萬噸，表觀消費量472萬噸。1998中國聚乙烯產能約為世界產能(5523萬噸)的4.5%，表觀消費量為世界消費量(4370萬噸)的10.8%。因為中國進口的聚乙烯有相當壹部分是來做飼料加工的，來做飼料加工的樹脂往往有壹半留在國內。在計算需求時，計算進口樹脂60%進口加工，進口聚乙烯壹半留在國內，即計算進口樹脂70%滿足國內需求。
5.增長率
1983-1998中國聚乙烯消費量年均增長率為15.2%，是GDP增長率(10.3%)的1.5倍。從1993到1997，全國聚乙烯裝置平均開工率為90.5%。
6.應用程序分配
LDPE用量最大的是薄膜和片材，其次是擠出塗布、註塑、電線電纜。這四種應用占LDPE應用的90%。
薄膜是低密度聚乙烯的最大市場，包裝和非包裝應用分別占50%和50%。擠出塗布是全球LDPE的第二大市場，是LDPE快速增長的應用領域，主要有利於包裝技術的發展和包裝風格的不斷革新。
薄膜和片材的應用占世界LLDPE消費量的75%。註塑和電線電纜分別是LLDPE的第二和第三大應用領域，但它們僅占LLDPE總消費量的7% ~ 65%。拉伸膜是LLDPE在全球包裝領域增長最快的市場，它正在取代包裝帶、瓦楞紙板、包裝紙和收縮包裝。
包裝占HDPE樹脂消耗量的75%，建築占10%~15%，其余10%~15%用於其他消費品和工業用品。吹塑和註塑是美國和西歐的主要應用領域，約占總消費量的60%~50%。然而，在日本和其他亞洲國家，HDPE在這些領域的消費量僅占總消費量的65，438+0/3。按照消費比例，亞洲國家的電影消費比例是美國和西歐的兩倍。
以美國市場為例，HDPE消費量最大的部門是各種瓶、桶、罐、包裝袋，其次是片材、管材、包裝盒、托盤、電線電纜等。，但預計年增長率最高的應用是汽車油箱、桶和罐，其次是內襯、供水和灌溉用管以及土工薄膜。
薄膜幾乎占中國聚乙烯消費量的60%(見表)，其中農用薄膜占20.4%。從65438年到0998年，中國消耗了70多萬噸農用薄膜用聚乙烯樹脂。中國是世界上農膜產量最高的國家，這是由中國農業大國的特點決定的。聚乙烯的其他應用包括管道、板材、中空容器、單絲、編織產品、註塑部件、電線和電纜等。生活用管主要是農用管，其次是飲用水管和煤氣管；中空容器主要用於包裝飲料、化妝品、食用油和藥品。1997容量為100升的容器用樹脂約消耗60000噸；單絲和梭織產品主要用於繩索、漁網和彩色條紋布；電纜材料主要用於絕緣材料、交聯電纜材料和護套材料；註塑主要用於生產周轉箱、塑料托盤、塑料瓶蓋等產品；其他包括聚乙烯塗層和氯化聚乙烯。
7.發展前景
多年來，我國聚乙烯產量壹直無法滿足市場需求，進口量約占表觀需求的壹半。1983-1997我國聚乙烯平均表觀需求滿足率為46%，平均滿足率為54%。如果2002年我國大中型乙烯能夠進行改造，預計聚乙烯產能將達到370萬噸，按開工率90%計算產量為330萬噸。根據歷史需求變化和中國國民經濟發展預測，預測2002年中國聚乙烯需求為586萬噸，2005年為790萬噸，2065年為1.220(1.480)噸。預計2002年我國聚乙烯的滿意率和表觀滿意率分別為56%和47%。相當於1983-1997的平均水平。聚乙烯在中國具有相當大的市場潛力，是極具發展前景的石化產品。
(2)聚丙烯
1.概觀
聚丙烯是與我們日常生活密切相關的常見樹脂，是丙烯最重要的下遊產品。世界50%的丙烯和中國65%的丙烯用於制造聚丙烯。聚丙烯是世界上增長最快的通用熱塑性樹脂，其總量僅次於聚乙烯和聚氯乙烯。1998年世界聚丙烯產能2925萬噸，1997年世界聚丙烯產量約2390萬噸，產值約2100億美元。自1991以來，世界產量每年增長約9%，在通用樹脂中僅次於LLDPE。
與其他通用樹脂壹樣，亞洲金融危機也對聚丙烯的需求產生了巨大影響。即使在較低的預測水平，與其他樹脂相比，聚丙烯仍然保持著相對強勁的增長速度。新的預測表明，從1997年到2002年，世界聚丙烯需求的年均增長率為7.1%，而聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯的年均增長率分別為5.2%、5.0%和4.1%。聚丙烯需求快速增長的原因可以簡單概括為:便宜、重量輕、加工性能好、用途廣。催化劑和新工藝的開發進壹步促進了應用領域的拓展，如汽車、食品包裝等新用途的開發，進壹步促進了需求的增長。以前汽車行業沒用那麽多聚丙烯，吹塑和熱成型也很少用聚丙烯。有人說:“只要壹個產品的材質換成塑料，那麽這個產品就有使用聚丙烯的潛力”。
2.生產工藝簡述-氣相法和本體法正逐漸取代淤漿法。
根據反應介質和反應器的配置，聚合過程可以大致分為三種基本類型:
(1)本體法，聚合在液體丙烯中進行。反應器可以是液釜反應器，如埃克森、三井(現宏偉聚合物公司)、住友等。它也可以是環管反應器，例如Montell、Hoechst(現在是Targor的壹部分)、Phillips和Solvay工藝。
(2)淤漿法，丙烯溶於丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷等烴類稀釋劑中，反應器可以是連續攪拌釜式反應器，如Amoco、Montell、Hoechst(現泰戈爾)、Mitsui(現宏偉聚合物)；間歇攪拌釜式反應器(如三井)、環管反應器(如Solvay)和沸騰丁烷中的反應(該工藝在Woodbury由Huntsman使用，裝置在1987之前屬於殼牌公司)。
(3)氣相法，丙烯直接聚合生成固體聚合物，使用的反應器有:流化床(如UCC和住友)；水平攪拌床(如阿莫科/蘇誌)和垂直攪拌床(如巴斯夫，現在的塔戈爾)。
從技術上講，本體聚合也是淤漿聚合的壹種，但“本體”壹詞在工業上用於任何以丙烯為稀釋劑的工藝，以非丙烯為稀釋劑的工藝稱為淤漿聚合。
目前世界上工廠產能約55%為本體法，25%為氣相法，其余為料漿法。自1990以來，世界料漿法生產裝置數量不斷下降，讓位於本體法和氣相法技術。這種情況在北美、西歐和日本尤為明顯。因為全球新增產能和擴建產能基本采用氣相法和本體法，預計這種趨勢還會繼續。
根據CW 1998 11專刊，各種聚丙烯技術的能力及其占總產能的比例為:Sphereline 11萬噸Montell公司(占全球總產能的37%)；UCC SHAC工藝500萬噸(17%)；塔戈爾諾沃林工藝380萬噸(13%)；三井海波2億噸(7%)；阿莫科2億噸(7%)；殼牌早期技術80萬噸(3%)；埃爾帕索100萬噸(3%)；住友35萬噸(1%)。剩下的12%包括用中國技術制造的設備。Borealis正在利用其Borstar技術建造壹座新的20萬噸聚丙烯工廠。
截止1998年底，我國連續聚丙烯產能約為1.8萬噸，其中本體法占80%，氣相法占11%，淤漿法占9%。此外，還有總容量約為70萬噸的批量工藝裝置，裝置容量從2000噸到10000噸不等。
近兩年來，中國的聚丙烯技術取得了顯著進展。最重要的成就是開發了高效的丙烯聚合催化劑和成套的聚丙烯生產技術。此外，新產品的開發也取得了令人矚目的成就。
北京化工學院研制成功的n型高效丙烯聚合催化劑已在中國、美國、德國、英國、法國、意大利和荷蘭獲得專利。該催化劑在大型工業裝置上實現了長期穩定運行，生產出各種品牌的大噸位合格產品。與進口催化劑相比，7萬噸/年裝置每年可節約近830萬元。與該所合作的菲利普斯公司在美國休斯敦建成了60噸/年N催化劑生產裝置，產品銷往世界各國。
北京化工學院研制成功的DQ-1球形高效催化劑通過中試，在7萬噸/年的工業裝置上進行了均聚、無規* * *聚合和嵌段* * *聚合三個階段的工業試驗，生產出7個品牌的批量合格產品，產量超過654.38+0萬噸。該催化劑已通過石化集團公司組織的鑒定，生產裝置已建成投產。
中科院化學所研制成功的CS-ⅰ催化劑和CS-2催化劑也已在國內許多聚丙烯工業裝置上使用，並出口國外。
目前，我國聚丙烯催化劑的國內覆蓋率已超過2/3。大連石化公司有機廠、燕化公司化工二廠、蘭煉化工總廠和郭謙煉油廠分別采用國產釜式本體技術建設了壹套4萬噸/年聚丙烯裝置，並全部投產成功。
中國開發了壹種采用液相環流反應器的聚丙烯工藝，使用N型高效催化劑。長嶺、武漢、九江、福建、濟南、大連、荊門的7萬噸/年聚丙烯裝置和周年慶的654.38+萬噸/年聚丙烯裝置均已順利投產，裝置性能指標達到國內90年代引進的同類裝置水平。
國內建成的聚丙烯環管反應器設備國產化率達到80.4%，進口7萬噸/年聚丙烯裝置總投資約900-654.38+0億元，而國內同規模裝置總投資在5億元以下。
在新產品開發方面，燕山石化公司開發了聚丙烯洗衣機桶專用料，得到了國內多家洗衣機廠家的認可。上海石化開發了聚丙烯流延膜、洗衣機和可塗裝汽車保險杠專用料系列。茂名石化公司生產的聚丙烯專用料替代進口產品，獲得廣東美的集團家用電器有限公司認可；與北京化工研究院合作，李霞汽車使用的塑料大部分是中國石化集團公司的產品，汽車專用材料的研發也在繼續，以便應用到其他車輛上。
3.近年來國內需求和增長率
1998年我國聚丙烯產量207萬噸，凈進口量152萬噸，表觀需求359萬噸。1998進口樹脂中約有71%屬於進口、進料加工、保稅倉庫等非壹般貿易進口，但從該渠道進口的樹脂未必全部轉化為產品再出口，約有壹半留在國內。據估計，國內對聚丙烯的需求約為300萬噸。1983 -1998和15的產量、凈進口、表觀需求和需求年均增長率分別為22.2%、21.7%、22.2%和21.3%。1993 -1998期間，我國聚丙烯內需增速約為同期GDP增速(10.3%)的2.1倍，超過合成樹脂平均增速(16.7%和1.6倍)。
4.國內價格
2000年6月5438-10月，中國余姚市場普通級聚丙烯(拉伸級)價格約為6100元/噸。歷史上，聚丙烯的價格和其他通用樹脂壹樣，波動很大。1995期間，受國際各種突發事件影響，聚丙烯供應緊張，價格上漲，人為抄底加劇。1995二、三季度，仿制藥品牌價格上漲至1萬元/噸以上。1997第四季度後，受亞洲金融危機影響，價格大幅下跌。1999上半年，這種下降趨勢依然沒有扭轉，仿制藥品牌價格跌至4800元左右。雖然此後有緩慢回升，但目前的價格水平最多相當於第四季度1997的水平，遠未達到歷史高價。5.應用
聚丙烯的消費模式受不同地區產業結構的影響，因地區而異。壹般來說，在工業化國家，尤其是汽車工業發達的國家和地區，註射成型應用占消費的主要份額。在農業國家工業化初期，纖維所占比重較大，主要用作編織袋、篷布等。在工業化國家，耐用消費品，如汽車、家用電器和地毯，約占聚丙烯最終用途的50%。這些市場的消費受經濟發展的周期性和消費水平的影響很大。根據各種應用的具體要求，聚丙烯也與其他熱塑性塑料競爭。這些塑料是:(1)ABS；用於交通工具和家用電器；(2)用於交通、地毯面紗和無紡織物的尼龍；(3)用於家庭用品、消費品、硬包裝、薄膜和電線電纜的聚乙烯；(4)用於硬包裝和家用電器的聚苯乙烯；(5)寵物；用於電影，硬包裝和地毯面紗；(6)用於薄膜和醫療用品的聚氯乙烯。聚丙烯應用範圍廣，領域多，幾乎沒有壹種應用能超過聚丙烯總市場份額的25%。
在中國生產的聚丙烯中，編織袋用扁絲占中國聚丙烯產量的50%以上。從65438-0997我國各種聚丙烯產品的供需結構來看，扁絲材料基本滿足需求(國產產品滿足率87%)，但國產薄膜材料滿足率只有30%；國內註塑滿意率不到10%。國內生產的註射塑料多為均聚物(美國聚合物與均聚物的比例約為2: 1)，只能用於日用品等性能要求不高的產品。從表5所列的國產材料和進口材料的特殊材料比例來看，進口材料的特殊材料比例明顯高於國產材料。從進口品牌的表現來看，相當壹部分聚丙烯進口品牌是高MI的薄壁註塑品牌和纖維、無紡布。
與發達國家的應用相比，中國的註塑用聚丙烯(特別是汽車用)和纖維用聚丙烯(特別是無紡布用)仍有很大的潛在市場空間。
6.發展前景
根據中國聚丙烯需求增長的歷史規律和中國國民經濟的發展趨勢，我們預測未來聚丙烯需求增速仍將高於國民經濟增速。預計2002年中國對聚丙烯的表觀需求為525萬噸，2005年為730萬噸，2006年為165438+80萬噸(見表)。如果到2002年我國大中型乙烯改造能夠完成，預計屆時我國聚丙烯產能將達到348萬噸，按開工率90%計算產量為31.3萬噸。屆時表觀滿意率將達到60%，仍有40%的聚丙烯需要進口。