聚乙烯生产工艺及催化剂研究分析

摘　要：当今时代，聚乙烯这种优质树脂产品得到了广泛的应用，并且为工业发展发挥了诸多积极助益，越来越多的学者、技术人员以及生产厂家等群体开始投身对于其生产工作的研究，取得了一系列的研究成果。本文便以聚乙烯的生产作为中心，从其生产的工艺与催化剂两个方面展开了探讨，希望可以为当前的聚乙烯生产提供有效的理论助益。

关键词：聚乙烯　生产工艺　催化剂

随着聚乙烯各类产品的大力研发以及应用，其生产方法及工艺不断地完善，出现了溶液法、淤浆法以及气相法等诸多的方法，而且，世界各国的聚乙烯生产厂家还针对这些方法进行了进一步地工艺研究，使得当前的聚乙烯生产呈现出了各种工艺并行的局面。但是，各种工艺皆尤其自身的优劣势及对于催化剂的要求，生产厂家在进行聚乙烯生产之前，必须做好对于工艺及催化剂的分析。

一、聚乙烯的生产工艺概述

顾名思义，聚乙烯（PE）这种热塑性能良好的树脂是以乙烯作为主要材料聚合加工而成，在应用于工业领域时，它则是由乙烯以及α-烯烃共同聚合而成的共聚物。这种树脂材料具有良好的化学稳定性，不会在常温状态下溶解于一般的溶剂，且可以抵抗多种酸碱的腐蚀（不包括氧化性质的酸），还能够应对零下七十到零下一百摄氏度的超低温，同时具有良好的绝缘性能以及较低的吸水性。本文下面就对其生产工艺加以概述：

聚乙烯生产人员以聚合方式以及链结构状态、分子量为基础，将其分成了高密度、低密度以及线型低密度几个种类。目前，高密度的聚乙烯主要是以低压法中的淤浆法为主要生产工艺，溶液法以及气相法同样也可以用来对其进行生产，低密度的聚乙烯则主要是以高压法进行生产，而线型低密度的聚乙烯则是在高密度的聚乙烯溶液法以及气相法基础上，再加入共聚单体进行生产。而各类生产的方法中又包括了不同的生产工艺，比如，气相法中具有Spherilene、Innovene及Bastar等几个类型。

二、聚乙烯的几类生产工艺分析

1.冷凝与超冷凝工艺

此项技术是以气相法生产工艺中的流化床反应器基础为基础，借助聚合反应过程中产生的热量来拉动反应器进行工作，比如，循环气体出现的升温现象以及冷凝液体蒸发时潜在的热量，继而使反应器工作的生产率得意提升，并撤除循环气体的热量。这种技术的应用，可以跟随实际的生产需要的变动，而实施在线的动态切换，继而保证生产装置在不增加过多投资的情况下，达到弹性化的高生产能力。

其中，冷凝技术是由UCC公司研发，它主要是对混气室中所有的循环气体进行分股，使其中一股经由圆盘中心开孔实现上升，而另一股则经由封头壁面开始上升，继而保证冷凝液的空中雾化。而超冷凝技术则是由埃克森公司在冷凝技术的基础上研制出，这一技术实现了对于凝液量的有效提升，而BP公司则对冷凝技术进行深入研究，研发出一种新的冷凝技术，这种技术支持冷凝液直接以雾化的形式喷向流化床。

2.共聚生产工艺

此种工艺技术的研发是以新型催化剂与冷凝和超冷凝等技术出现以及应用作为基础而实现的，它实现了对于聚乙烯生产是改性，能够使HDPE的高密度聚乙烯以及LLDPE的线型低密度聚乙烯的共聚单体，产生由1-丁烯到α-烯烃的转变，而且，长链单体共聚要比锻炼单体共聚的线型聚乙烯树脂呈现出明显更高的强度以及韧性。目前，Dowlex工艺在进行LLDPE生产时应用了辛烯共聚技术，而美孚公司也在茂金属催化剂的基础上实现了对于己烯-1共聚单体的应用。

3.双峰生产工艺

双峰的聚乙烯是指可以借助分子质量相对分布曲线同时实现对于两个峰值的PE树脂的展现，可以使聚乙烯的物理性能以及加工性能同步得到改善。具体来讲，此种工艺的应用主要体现为反应器的串联、熔融共混以及单一反应器中对双金属或者混合的催化剂的使用。当前时期，Spherilene、Innovene及Bastar等几种工艺均实现了对于双峰工艺中串联反应器这一方法的使用。而Univation公司则进一步应用了单一反应器的方法，实现了对于双峰高密度的聚乙烯的生产，即单一的反应器将具有较高活性的催化剂纳入本反应器内，继而使反应器内出现合成双峰的分子质量分布曲线，实现了对于树脂双峰的PE树脂的生产。

三、聚乙烯生产中相关催化剂问题

聚乙烯生产与催化剂有着密切的联系，它的发展在一定程度上便决定于催化剂研发，因此，若想提升聚乙烯生产的效率，还必须达到对于催化剂相关问题的有效把握。本文下面就针对目前所具有的催化剂加以分析：

1.Z-N系列催化剂

此种催化剂是含镁载体中所具有的钛等过渡性的金属化合物，与化学键进行结合所得出的，它具有良好的聚合物综合性能，能够得到较高的催化效率，而且，催化的成本不高，目前赢得了众多的聚乙烯生产者的喜爱，各公司纷纷展开了对新型的Z-N催化剂的研发。比如，当前Unipol气相法所应用的Sclairtech Z-N催化剂，便是由Nova公司所研发，它可以达到对于共聚单体并入方法的有效改进，使所获得的树脂产品存在较低的粘性，进而能够提升其性能。此外，还有UCAT-J Z-N催化剂（Univation）、NT-l型的浆液法催化剂（燕山石化与石化科研院）等。

2.铬系列催化剂

这种催化剂是以硅铝胶或是硅胶的载体，浸渍了含有铬元素的化合物之后，所生成的一种有机铬以及氧化铬系列的催化剂，它在最初研发之后，主要被用来进行HDPE（线型结构）的生产，后来被逐步地改进，目前已经能够支持乙烯与α-烯烃二者之间进行的共聚反应。而且，利用此种催化剂催化得到的共聚物所具有的分子量分布范围非常宽，大约为12到25。当前时期，Basell公司已经成产出了Advent C系列的新型铬催化剂，并被广泛地应用于HDPE的生产。

3.茂金属催化剂

此种催化剂与N-T催化剂相类似，但是不同于N-T催化剂中活性中心分布的状况，它具有的活性中心是单活性的理想化中心，能够达到对于分子量以及分子量的分布，还有共聚单体含量和共聚单体在主链中分布状况的有效控制。目前，已经研发出普通的茂结构、钛与锆及其他稀有金属的结构等催化剂，还有由陶氏公司研制的限定几何形状的催化剂，可用于生产共聚物质。

四、结语

聚乙烯这种聚合物的发展趋势在当前时期不断地加快，并且实现了更加宽泛深入的研究以及应用，这在一定程度上展示着其未来的良好发展前景，为了提升我国在聚乙烯生产领域中的核心竞争力，相关部门及研究人员必须逐步加大对于其生产工艺以及催化剂的研究。

参考文献

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