60万吨年甲醇制20万吨年烯烃项目可行性研究报告（9 万吨年聚乙烯装置工艺设计）.pdf

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1、中华人民共和国国家发展和改革委员会 项目号： 091531 工程咨询单位资格证书 图 号：工文-21594-2 工咨甲 21020070009 华能满洲里煤化工有限责任公司 60 万吨/年甲醇制 20 万吨/年烯烃项目 可 行 性 研 究 报 告 第二篇 工艺装置 第三册 9 万吨/年聚乙烯装置 总 经 理（副） ：陈柯达 总 工 程 师（副） ：陈明辉 项 目 部 主 任（副） ：沙裕 项 目 经 理：陈永强、吕世军 中国石化集团上海工程有限公司 (原中国石化集团上海医药工业设计院) 2009 年 5 月 编制单位：中国石化集团上海工程有限公司 参加编制人员： 项目总负责 陈永强、吕世军 项

2、目总工 张斌 专业名称 专业负责人 工艺 吕世军、高毕亚 给排水 陈宇奇 设备 李艳明 机泵 谷 峰 运搬 陆凤丽 总图 陈纪 结构 俞海洪、吴娟英 建筑 徐华良 电气 王品强、吴南 仪表 丁兰蓉 暖通 张玉良 环保 沈彩琴 市场经济 李纤曙 概算 沈 勇 审定 王江义 目 录 1 概述1 1.1 编制原则1 1.2 装置规模及开工时数1 1.3 工艺路线1 1.4 装置范围1 1.5 主要技术经济指标 .2 2 原料及产品性质4 2.1 原料规格4 2.2 辅助原材料6 2.3 产品规格7 3 市场分析.9 3.1 我国聚乙烯供需分析及预测.9 3.1.1 供需概述 .9 3.1.2 国内生

3、产状况分析.10 3.1.3 国内进口状况分析.11 3.1.4 高密度聚乙烯国内消费市场分析12 3.1.5 国内市场供需预测.13 3.2 聚乙烯价格分析及趋势预测.15 3.2.1 我国市场价格走势分析15 3.2.2 价格变化趋势预测.16 4 工艺技术路线选择.17 4.1 HDPE 工艺技术简介17 4.2 各种工艺技术特点 .18 4.3 工艺选择结论.23 4.4 工艺流程23 4.4.1 催化剂配制及加料.23 4.4.2 聚合部分 .23 4.4.3 分离和干燥24 4.4.4 造粒.24 4.4.5 粒料掺混、包装与码垛24 4.4.6 己烷蒸馏 .24 4.5 主要操作

4、条件.24 5 物料平衡及产品流向.25 6 主要设备选择26 6.1 设备概况26 6.2 主要设备特点及主要设备表.26 6.2.1 主要设备特点 26 6.2.2 主要工艺设备表.28 6.2.3 超限设备表33 7 总平面布置及土建.34 7.1 总图布置34 7.1.1 总图布置原则 34 7.1.2 平面布置 .34 7.1.3 竖向布置 .34 7.1.4 装置区道路及绿化.34 7.1.5 主要工程量34 7.2 装置平面布置.35 7.2.1 装置工艺特点 35 7.2.2 装置布置说明 35 7.2.3 装置布置设计一般原则35 7.2.4 标准规范 .36 7.3 土建.

5、36 7.3.1 建筑.36 7.3.2 结构.40 7.3.3 采暖通风空调 43 8 自动控制.48 8.1 概述.48 8.1.1 设计原则 .48 8.1.2 采用的标准、规范.48 8.2 自动控制水平及方案48 8.2.1 自动控制水平 48 8.2.2 自动控制规模 50 8.2.3 自动控制方案 50 8.2.4 主要安全技术措施.51 8.3 控制室 .51 8.4 仪表选型52 8.4.1 温度仪表 .52 8.4.2 压力、压差仪表.52 8.4.3 流量仪表 .52 8.4.4 液位仪表 .53 8.4.5 执行器（控制阀）.53 8.4.6 分析仪表 .53 8.5

6、消耗指标55 9 电气56 9.1 概述.56 9.1.1 设计范围及分工.56 9.1.2 用电负荷及负荷等级56 9.2 供、配电系统设计 .57 9.2.1 电源情况 .57 9.2.2 供电电源电气参数、配电电压等级57 9.2.3 供电方案 .57 9.2.4 继电保护和测量仪表的配置.58 9.2.5 功率因数补偿原则和方式 58 9.2.6 配电设计规定 58 9.2.7 照明设计 .59 9.2.8 防雷、接地59 9.3 节能措施59 9.4 采用的主要标准规范59 9.4.1 电气设备材料 60 9.4.2 选型原则 .60 9.4.3 电气设备材料选型表60 10 消耗指

7、标及节能62 10.1 装置能源计量器具的配备原则62 10.2 公用工程消耗及能耗指标.62 10.3 节能措施62 11 环境保护.64 11.1 主要污染源、主要污染物和处理方法.64 11.1.1 主要污染源、主要污染物 64 11.1.2 废水、废气、废渣及噪声处理措施66 11.2 环境管理与监测.68 11.3 环境保护投资估算 .68 12 安全卫生.69 12.1 概述.69 12.2 生产过程中主要物料的危险、危害分析 .69 12.2.1 危险物料 .69 12.2.2 噪声危害 .70 12.3 主要安全卫生措施 .71 12.4 安全机构设置及人员配备.72 12.5

8、 安全卫生专用投资估算 72 13 装置定员.73 14 概算74 14.1 投资估算范围.74 14.2 编制依据74 14.3 需要说明的问题.74 14.4 投资估算74 附图：工艺流程图、平面布置图、供电系统图 .78 1 1 概述 1.1 编制原则 本可行性研究报告是对华能满州里煤化工有限公司 60 万吨/年甲醇制 20 万吨/ 年烯烃项目中一套 9 万吨/年高密度聚乙烯装置进行可行性研究。 本项目针对国内聚乙烯市场、产品应用以及生产现状进行充分的调查及研究， 并对 Ineos 的淤浆双环管工艺、Univation 的气相流化床工艺、Borealis 的淤浆环管+ 气相流化床工艺以及

9、中石化科技开发公司 CX 淤浆搅拌釜聚乙烯技术进行了深入的 探讨，在充分了解各家技术的先进性、业绩及操作经验、产品特点的基础上编制了可 行性研究报告。 该项目充分贯彻国产化原则，在保证装置安全稳定运转的基础上，尽量减少引 进，降低投资。 按照“三同时”的原则进行设计， 搞好环境保护和职业安全卫生， 尽量减轻操作员 工的劳动强度。项目的实施执行国家相关的法律和法规，在获得经济效益的同时产生 良好的社会效益。 1.2 装置规模及开工时数 装置规模：年产 9 万吨聚乙烯粒料； 开工时数：年操作 8000 小时。 1.3 工艺路线 采用国产化“淤浆法 HDPE”工艺。 1.4 装置范围 本项目研究范围

10、包括：HDPE 装置的主要生产单元及其辅助生产设施。 装置的主要生产单元包括催化剂配制、聚合、分离干燥、挤压造粒、掺混风送、 低聚物处理、 溶剂回收， 公用工程及辅助生产设施共八个工段。 各工段编号如表 1.4-1 示： 设计界面与分工： （1）本装置所需循环水、消防水、生活水、生产给水、蒸汽、仪表空气、装置 空气、氮气、冷冻水等由全厂公用工程系统供给。 （2） 装置所用催化剂、 添加剂主要贮存在 PE 和 PP 设置统一的化学品库房内。 （3）装置排放的可燃性气体送往火炬系统。 。 2 （4）分析化验室及仪器由总体统一考虑。 表 1.41 项目主项表及设计内容 工段号 工段名称 100 催化

11、剂配制 200 聚合工段 300 分离干燥工段 400 造粒工段 500 掺混风送工段 600 低聚物处理工段 700 溶剂回收工段 800 公用工程及辅助生产设施包括： 分子筛再 生气，密封油，蒸汽凝液回收，火炬气凝 液罐等系统 1.5 主要技术经济指标 表 1.5-1 主要技术经济指标表 序号 指 标 名 称 单 位数 量 备 注 一 原料量 1 乙烯 万吨/年9.4 2 丁烯1 万吨/年0.0513 3 丙烯 万吨/年0.04225 4 氢气 吨/年 67 二 化学品及催化剂 1 三乙基铝 吨/年 18.2 2 BCE 催化剂 吨/年 10.1 3 稳定剂 吨/年 270 4 己烷 吨/

12、年 2137 三 产品及副产品 1 高密度聚乙烯 万吨/年9.1235 2 低聚物 万吨/年0.25 四 公用工程 1 循环冷却水 吨/时 3000 4000 最大 2 脱盐水 吨/时 1 2（最大） 3 序号 指 标 名 称 单 位数 量 备 注 3 电 kWh/h 9000 4 高压蒸汽(3.8MPa) 吨/时 2 3.2（最大） 5 中压蒸汽(1.0MPa) 吨/时 4 6.4（最大） 6 低压蒸汽(0.35MPa) 吨/时 6 9（最大） 7 氮气 Nm3/h 800 1500（最大） 8 仪表空气 Nm3/h 1200 2000（最大） 9 装置用空气 Nm3/h 0 1600（最大

13、） 10 高压消防水 吨/时 0 1000（最大） 五 定员 人 40 注 1 六 占地 万平方米1.908 七 运输量 1 产品 万吨/年9.1235 八 三废排放物 1 废气 Nm3/h 5950 5975 2 火炬气 吨/年 1200 3 废水 m3/h 2.2 75（最大） 4 废渣 吨/年 0 26.5（最大） 九 建设投资 万元 48842 其中外汇 万美元934 注 1：仅为操作人员。 注 2：火炬系统最大排放量。 4 2 原料及产品性质 2.1 原料规格 （1） 乙烯 表 2.11 乙烯规格表 组 成 规 格 备注 乙烯 99.9%vol 最小 甲烷，乙烷 0.1%vol 最大

14、 丙烯和重组分 50ppm vol 最大 乙炔 5ppm vol 最大 一氧化碳 1ppm vol 最大 二氧化碳 5ppm vol 最大 氧 5ppm vol 最大 氢 10ppm vol 最大 水 5ppm vol 最大 含氧有机化合物 5ppm vol 最大 总硫 1ppm wt 最大 供应条件 来源：上游 MTO 装置 状态：气体 温度：环境温度 压力： 最小 3.0MPa 正常 3.2 MPa 最大 3.5 MPa （2） 丙烯 表 2.1-2 丙烯的规格表 组 成 规 格 备注 丙烯 99.6%vol 最小 甲烷，乙烷，丙烷，氮 0.4%vol 最大 乙烯 50ppm vol 最大

15、 丁二烯 10ppm vol 最大 丁烯类 15ppm vol 最大 乙炔类 3ppm vol 最大 5 丙二烯 10ppm vol 最大 一氧化碳 1ppm vol 最大 二氧化碳 3ppm vol 最大 氧 1ppm vol 最大 氢 10ppm vol 最大 水 5ppm vol 最大 总硫 1ppm wt 最大 醇（以甲醇计） 1ppm wt 最大 氯（以 HCl 计） 1ppm wt 最大 供应条件 来源：上游 MTO 装置 状态： 液体 温度： 环境温度 压力： 最小 2.5MPa， 正常 2.6MPa， 最大 2.7MPa （3） 丁烯1 表 2.13 丁烯1 规格表 组 成 规

16、 格 备注 丁烯-1 99.0%wt 最小 水 25ppm wt 最大 总硫 10pp wt 最大 正丁烷 0.3% wt 最大 异丁烯 0.5% wt 最大 异丁烷 0.1% wt 最大 1，3-丁二烯 200ppm wt 最大 供应条件 来源：外购 状态： 液体 温度： 环境温度 压力： 最小 0.4MPa 正常 0.5MPa 最大 0.6MPa 6 （4） 氢气 表 2.14 氢气规格表 组 成 规 格 备注 氢气 99.9%wt vol 最小 甲烷和比甲烷重的烷烃 0.1 vol 最大 氧 10PPM vol 最大 水 5PPM vol 最大 一氧化碳 5PPM vol 最大 二氧化碳

17、 10PPM vol 最大 总硫量 1PPM wt 最大 供应条件： 来源：总体管网 状态： 气体 温度： 环境温度 压力： 最小 4.4MPaG 正常 4.5MPaG 最大 4.6MPaG 2.2 辅助原材料 （1）己烷 表 2.2-1 己烷规格表 组 成 规 格 备注 外观 无色透明 比重（15/4） 0.6730.01 铜片腐蚀试验 无颜色变化 反应 中性 蒸馏试验 595% 的 馏 出 物 需 在 6670之间蒸馏出，并 且最好的温度范围是 2 溴指数 100mg Br/100g 最大 苯 100ppm vol 最大 水 200ppm vol 最大 供应条件： 压力： 最小：0.35M

18、Pa 正常：0.45MPa 最大：0.50MPa 7 温度： 环境温度 （2）其它 其它辅助原材料有分子筛等。 2.3 产品规格 （1）各种牌号产品的主要规格见表 2.3-1。 表 2.3-1 产品规格表 牌号 熔融指数 g/10min 密度 g/cm3 分子量 分布指 数 NNI 粉料中灰 份 wt% 屈服强 度 kg/cm2 1300J 1217 0.9630.96720320.04 最大 240 最小 2100J 5.57.5 0.9550.95920320.04 最大 200 最小 2200J 4.46.5 0.9660.97020320.05 最大 250 最小 2208J 4.46

19、.5 0.9660.97020320.05 最大 250 最小 5306J 1520 0.9510.95520300.04 200 5200B 0.250.45 0.9610.96530500.04 最大 230 最小 5301B 0.50.8 0.9580.96250 0.03 250 最小 6003T 0.150.35 0.9560.96070 0.04 230 6200B 0.300.50 0.9570.96160 0.04 220 最小 8200B 0.0200.04 0.9530.95870 0.04 3300F 0.901.3 0.9520.95620300.02 190 最小 5

20、000S 0.801.1 0.9520.95620300.03 190 最小 5200S 0.250.45 0.9610.96530500.04 最大 230 最小 6100M 0.100.17 0.9520.95670 0.05 最大 180 最小 7000F 0.030.055 0.9490.95390 0.04 230 4803T 0.020.04 0.9480.95270 0.04 230 注：每个项目的分析方法如下： 熔融指数： GB/T 3682-2000 密度： GB/T 1033-86 粉料中灰份： GB/T 9345-88 屈服强度： GB/T 1040-92 NNI： Q/

21、SH 039.03.01-1998 8 （2）副产品规格 低聚物规格： 形态：片状固体 熔点：60115 粘度（厘泊） ： 150 30 3000 200 20 900 灰份（wt%） ： 0.0050.03 分子量： 100010000 含硫量（ppm） ： 1 燃烧热（kJ/kg） ：41868 46055 9 3 市场分析 聚乙烯是一种通用的聚合物产品，目前最大的聚乙烯单体装置已达到 48 万吨/ 年，平均装置规模也达到了 18.6 万吨/年。 到 2007 年底，全球聚乙烯生产能力已达到 7812 万吨/年，产量 6736 万吨，消 费量 6597 万吨，是五大合成树脂中消费增长较快的

22、品种之一。 线型聚乙烯是用低压液相法工艺或气相法工艺生产的。低压液相法有两种工艺： 浆液法和溶液法，其中溶液法工艺可交替生产 HDPE 和 LLDPE，工业上称为可转换 装置。浆液法工艺主要用来生产 HDPE。 华能满洲里项目拟采用淤浆法国产化专有技术，通过催化剂配制、聚合、分离干 燥、造粒、掺混分送、低聚物处理、溶剂回收等过程生产 HDPE，可生产牌号为： 注塑成型：1300J、2100J、2200J、2208J、5306J 吹塑成型：5200B、6200B、8200B、5301B、6003T 挤塑成型：3300F、5000S、5200S、6100M、7000F、4803T 3.1 我国聚乙

23、烯供需分析及预测 3.1.1 供需概述 2002-2007 年，国内乙烯生产能力从 365.8 万吨/年增长至 709.6 万吨/年，年均 增长率达 14.4%。其产量从 355.2 万吨增至 715.3 万吨，年均增长率达 15.0%。 由于近年我国聚乙烯需求旺盛，聚乙烯表观消费量的年均增长率达到 7.5%；近 年随着新建聚乙烯项目增多，产量逐年上升，自给率明显回升，从 2002 年 42.8%上 升至 2007 年的 71.7%；也导致进口增幅有所下降， 到 2007 年进口量已开始减少， 进口量低于 2006 年约 36 万吨。 10 表3.1-1 近年我国聚乙烯供需状况 万吨/年，万吨

24、，% 年份 能力 产量 进口量 出口量 表观消费量 自给率 2002 365.8 355.2 455.9 1.1 810.1 43.8 2003 389.8 413.0 469.0 1.5 880.5 46.9 2004 400.3 432.3 479.7 2.0 910.0 47.5 2005 552.1 503.5 526.0 5.73 1023.8 49.2 2006 684.6 607.8 489.2 3.96 1093.0 55.6 2007 709.6 715.3 453.4 6.04 1162.7 71.7 年均增长率 14.4 15.0 -0.1 40.6 7.5 10.4 3

25、.1.2 国内生产状况分析 截止 2007 年底，全国共有聚乙烯装置 41 套，能力合计 709.6 万吨/年。其中高 密度聚乙烯装置 14 套，生产能力合计 248.5 万吨/年。2007 年，全国聚乙烯新增能 力 25 万吨/年。 2007 年国内聚乙烯产量为 715.3 万吨，较 2006 年增加了 17.7%。除新建装置 外，其它绝大部分装置产量都突破了其设计能力。 11 表3.1-2 2007年我国聚乙烯装置（HDPE）生产情况一览表 万吨/年，万吨 产品 生产企业 生产能力 产量 中石油辽阳石化分公司 7.0 5.0 中石油大庆石化分公司 22.0 20.3 中石油吉林石化分公司

26、30.0 28.7 中石油独山子石化分公司 - 8.3 盘锦乙烯工业公司 - 6.3 中石油抚顺石化分公司 - 4.9 中石化茂名分公司 35.0 34.6 中石化齐鲁股份公司 14.0 17.5 中石化扬子石化有限公司 22.0 26.3 中石化燕山分公司 14.0 16.9 北京助剂二厂 2.0 1.3 中石油兰州石化分公司 14.0 21.6 上海赛科石化有限公司 30.0 33.4 中石化上海公司 25.0 35.6 上海金菲 13.5 0.0 中海壳牌有限公司 20.0 21.3 HDPE 小计 248.5 282.0 合计 HDPE 497 564 2007 年聚乙烯产品中，最明显

27、的变化是专用料比例提高，其中双峰牌号聚乙烯 产量有很大的增加，总量近 45 万吨，主要来自上海石化公司、吉林石化公司；少量 来自燕山石化、扬子石化、大庆石化。 上海石化 25 万吨年全密度双峰聚乙烯装置采用北欧化工的北欧双星技术， 吉 林石化 30 万吨/年高密度聚乙烯装置采用巴塞尔的 Hostalen 技术，燕山石化、扬子 石化、大庆石化高密度聚乙烯装置则采用日本三井淤浆法工艺。 3.1.3 国内进口状况分析 根据表 3.1-1 我国聚乙烯 2002 -2007 年的进口状况看，进口量呈现先升后降的 趋势。由于近年我国新增聚乙烯生产能力较多，2006 年聚乙烯进口首次出现下降， 12 200

28、7 年继续维持下降趋势，2007 年我国进口聚乙烯约 453 万吨，同比降低 7.3%， 出口仍较少，约 6 万吨。 综合分析我国 2007 年进口聚乙烯品种和市场情况， 中高档次聚乙烯的进口量约 为总进口量的 20%，如 LDPE 涂覆料、HDPE 管材料(如本工艺的 6100M，4803T) 和大中空吹塑料(8200B，6003T)等，主要来源于美国、日本、德国、韩国等。通用 料的进口量接近总进口量的 80%，主要来源于周边国家及中东地区。这些国家与中 国地域接近，尤其是中东地区，其产品的生产成本低、性能良好，对我国聚乙烯产品 构成的威胁将不断提升。 2007 年，我国聚乙烯进口省份主要集

29、中在广东、上海、山东、江苏、浙江及福 建，其进口量占总进口量的 84.2%。由于近两年，山东省和上海的经济发展较快，带 动了该地区塑料加工业的发展，因此山东和上海 2007 年聚乙烯进口比例均较 2002 年有所提高，尤其是山东省，提高了近五个百分点。 一般贸易方式及来进料加工贸易方式是我国聚乙烯的主要进口贸易方式。 3.1.4 高密度聚乙烯国内消费市场分析 2007 年，我国高密度表观需求为 487 万吨，比 2006 年增加了 74.5 万吨，同比 增长 18.0%。HDPE 的主要应用领域是中空吹塑、注塑制品、薄膜制品和管材等。 2007 年分别占高密度聚乙烯消费结构的 19.9%、18

30、.8%、18.6%及 15.5%。其中由 于建材行业的需求和双峰聚乙技术的应用，管材的消费比例较往年有所提高。 中空吹塑产品（本工艺牌号 6200B、5200B、8200B、5301B、6003T)，在农 药、液体化学品(双氧水、各种酸、环氧丙烷、各种涂料)、洗涤用品(洗发水、浴液)、 饮料(鲜奶、果汁等)、家庭日用品、食品包装以及中空箱包等方面都得到了广泛的应 用。2007 年 HDPE 用于生产各类中空容器的量约 97 万吨。今后，随着人们生活水 平的不断提高和外出旅行的需要，对方便、快捷食品的需求将会不断增加；另外，用 塑料中空容器替代传统的玻璃和金属包装也已成为目前市场发展的方向， 今

31、后市场空 间很大。 注塑材料（本工艺牌号 1300J、2100J、2200J、2208J、5306J）可大量替代 钢材和木材，被广泛应用于各个领域，如铁路、港口、远洋运输、工厂包装生产线、 啤酒箱、 饮料箱、 食品箱等， 规格型号逐渐系列化， 应用领域有逐渐扩大的趋势。 2007 年消耗在注塑制品上的 HDPE 约 91.6 万吨。随着节能、环保的意识不断增强，大容 13 量 HDPE 注塑容器在我国将有更广泛的消费需求。 薄膜制品中的消费领域以高强度薄膜(本工艺牌号 7000F)为主，包括背心袋、购 物袋、垃圾袋、杂货袋、多层衬里膜、耐候膜等。2007 年，约 90.6 万吨 HDPE 消

32、费于薄膜制品领域。但随着限制使用超薄薄膜政策的出台，超薄包装膜的消费将有所 降低，从而影响到聚乙烯的消费量，预计 2008 年用于包装膜的 HDPE 消费下降约 5 万吨。 由于 HDPE 塑料管材（本工艺牌号 4803T、6100M）具有耐腐蚀、管材连接方 便、安装迅速、受地震影响小等优点而被广泛地用于给水、供气、排污等方面，取代 传统的铸铁管和水泥管。HDPE 管材可分为压力管和非压力管。近年来，双峰聚乙烯 技术的日渐成熟， 促进了 HDPE 压力管的快速发展。 2007 年我国管材消耗 HDPE 约 79.4 万吨，占 HDPE 总消费量的 16.3%。 在 HDPE 细分市场中，从增长

33、速度方面分析，年均增长率最高的是薄膜，为 7.4%，其次是中空和管材领域，年均增长率分别为 7.1%和 5.1%；年均增长率最低 的为板片材。从市场容量方面分析，注塑和中空料是市场容量较大的两个领域，分别 接近 70 和 60 万吨。薄膜和管材的容量也较大，且增长较高。 3.1.5 国内市场供需预测 (1) 供应预测 今后几年中，随着我国新一轮乙烯改扩建和合资乙烯项目的完成，聚乙烯产能 将有较大提高。预计到 2010 年，我国聚乙烯生产能力将达到 1039 万吨/年，其中 HDPE 能力约为 369 万吨/年；预计到 2015 年，我国聚乙烯生产能力将达到 1379 万 吨/年，其中 HDPE

34、 能力约为 589 万吨/年。2020 年我国聚乙烯生产能力将达到 1469 万吨/年，其中 HDPE 能力约为 619 万吨/年。 由于国内聚乙烯供需缺口较大，2005-2010 年间国内主要乙烯生产企业及新建 乙烯项目纷纷将聚乙烯作为主要配套装置。 分析聚乙烯各品种未来需求变化情况，HDPE 及 LLDPE 的需求增长要远快于 LDPE，因此 2007-2020 年新建聚乙烯装置中，HDPE 新增产能 375 万吨/年，占聚 乙烯新增产能的 49.1%； LLDPE 新增产能 370 万吨/年， 占聚乙烯新增产能的 48.4%； LDPE 新增能力 20 万吨/年，占聚乙烯新增产能的 2.

35、5%。 14 表3.13 2008-2020年我国聚乙烯（HDPE）主要新建及扩建计划 万吨/年 产品品种 生产企业 新增能力 投产时间 中石油独山子石化公司 30.0 2009年 中石化天津分公司 30.0 2009年 中石油抚顺石化公司 30.0 2009年 中石化福建炼化分公司 30.0 2009年 盘锦乙烯工业公司 30.0 2011年 神化乙烯项目 30.0 2011年 武汉乙烯项目 30.0 2011年 中石油成都乙烯项目 30.0 2011年 中石油大庆石化公司 25.0 2012年 上海石化股份有限公司 20.0 2012年 上海金菲石化有限公司 20.0 2012年 中石化扬

36、子石化有限公司 35.0 2013年 青岛炼油化工有限责任公司 35.0 2017年 HDPE 小计 375 (2) 需求预测 由于中国作为主要的塑料加工基地，对聚乙烯的需求增长较快。预计未来十年， 我国聚乙烯需求的年均增长率将维持在 5%左右，到 2015 年，我国聚乙烯的需求量 将达到 1700 万吨。其中 HDPE 的需求量将达 770 万吨。国内聚乙烯的自给率将维 持在 81%左右。 预计到 2015 年， HDPE 依然主要应用于中空、 薄膜、 注塑和管材， 分别占 HDPE 总消费的 21.6%、19.0%、17.5%和 16.4%。 薄膜用 HDPE 将达到 146 万吨，占 H

37、DPE 总消费的 19.0%。 中空用 HDPE 将达到 166 万吨，注塑达到 135 万吨。 (3) 供需平衡预测 由于中国作为主要的塑料加工基地，对聚乙烯的消费需求增长十分迅速。预计 到 2010 年，我国聚乙烯的需求量将达到 1310 万吨。其中 HDPE 的需求量将达 560 15 万吨，供需缺口约为 169 万吨。届时国内聚乙烯总缺口约在 248 万吨。国内聚乙烯 的自给率将超过 80%。 预计 2015 年，我国聚乙烯的需求量将达到 1700 万吨。其中 HDPE 的需求量将 达 770 万吨，缺口约为 121 万吨。届时国内聚乙烯总缺口在 237 万吨。国内聚乙烯 的自给率将维

38、持在 85%左右。 3.2 聚乙烯价格分析及趋势预测 3.2.1 我国市场价格走势分析 2003 年由于世界经济复苏加快，尽管亚洲地区经历了 SARS 疫情的影响，但整 个 2003 年聚乙烯价格大幅上扬。 进入 2004 年，世界经济增长加速，市场对聚乙烯需求增加，同时由于前期市场 对乙烯装置投资不足，使得能力增长低于需求增长，造成世界范围聚乙烯供应紧张， 聚乙烯价格大幅上涨。尽管聚乙烯价格在 9 月和 11 月份两次出现大幅回调，但整个 2004年全年价格仍是近10年来的最高价位。 特别是7、 8月份出现的价格超过了1995 年景气周期高峰时的最高位。从整个 2004 年情况看，全年 LD

39、PE 平均价格为 11469 元/吨， HDPE 平均价格为 9718 元/吨， LLDPE 平均价格为 9810 元/吨，较 2003 年上涨 40。 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Jan-02 Apr-02 Jul-02 Oct-02 Jan-03 Apr-03 Jul-03 Oct-03 Jan-04 Apr-04 Jul-04 Oct-04 Jan-05 Apr-05 Jul-05 Oct-05 Jan-06 Apr-06 Jul-06 Oct-06 Jan-07 Apr-07 Jul-07 Oct-07 元/吨 LDPELLDPEHDP

40、E 注：LDPE 以农膜料为代表，HDPE 以拉丝料为代表，LLDPE 以通用薄膜料为代表 图 3.2-1 2002-2007 年国内聚乙烯市场价格走势 2005 年，尽管建成的乙烯装置不断增加，但由于世界市场对聚乙烯需求的不断 增加，生产装置仍保持了较高的开工率。因此供应偏紧，仍使得聚乙烯价格保持在较 高的水平。2006 年聚乙烯价格继续保持上扬态势，直到 2007 年初才开始略有回落， 16 之后是再次的上涨，直至价格超过 2006 年最高点。从 2007 年国内聚乙烯价格看， LDPE 平均价格为 12862 元/吨，上涨了 5%；LLDPE 平均价格为 12542 元/吨，上涨 了 4

41、%；HDPE 平均价格为 12618 元/吨，与 2006 年持平。 3.2.2 价格变化趋势预测 据相关机构的预测， 2007 年前，全球聚乙烯装置开工率还将保持在 85%左右， 市场供应相对偏紧。这将支持今后几年聚乙烯价格保持在较高水平。由于 2008 年金 融危机影响，这种供应略微紧张的局面将在 2009-2011 年有所改善，届时有新建乙 烯装置集中投产，其配套的聚乙烯装置较多，全球装置平均开工率将有所回落。但 2013 年后，聚乙烯装置开工率又将略有回升。 根据上述分析，聚乙烯价格将在 2009-2011 年间有一明显回落过程。 17 4 工艺技术路线选择 目前， 聚乙烯产品主要分为

42、低密度聚乙烯 （LDPE） ， 线性低密度聚乙烯 （LLDPE） 和高密度聚乙烯（HDPE）三大类。 （1）低密度聚乙烯 低密度聚乙烯生产工艺多采用管式法，其反应压力高达 250310 MPa，反应速 度快，不易控制，开停车较为频繁。低密度聚乙烯产品主要是薄膜，而最主要应用是 农膜、包装膜等，电线电缆也是其主要用途。 （2）线性低密度聚乙烯 线性低密度聚乙烯是七十年代发展起来的新型聚乙烯生产技术，分子结构介于 高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间， 是乙烯和 烯烃的共聚物， 用途与低密度聚乙烯 类似，由于产品密度范围宽，其用途有一定的扩展。 （3）高密度聚乙烯 高密度聚乙烯的主要消费领域是注塑、中空

43、容器、薄膜制品，其次是管材，扁 丝及纤维等，用途广泛。在聚乙烯树脂中所占比例历来是首位。因此本可研以高密度 聚乙烯产品为生产目标。 4.1 HDPE 工艺技术简介 高密度聚乙烯的生产方法主要有气相聚合、淤浆聚合、溶液聚合和淤浆气相组 合聚合四种方法。 （1）气相聚合工艺 气相法聚合工艺最有代表性的是美国 Univation 公司的气相流化床工艺，还有 英国 BP 公司的气相流化床工艺。 （2）浆液聚合法 浆液聚合法是生产高密度聚乙烯的主要方法。该方法分为环管反应器聚合工艺 和带搅拌的釜式浆液聚合。 环管反应器聚合工艺典型的代表是 INEOS 公司和美国 Phillips 公司。 搅拌釜式浆液聚

44、合工艺主要有： LyondellBasell 公司的 Hostalen 工艺技术、 以 及日本三井油化公司的 CX 工艺技术。 （3）溶液聚合法 溶液聚合法主要有加拿大杜邦工艺、 美国DOW化学工艺和SABIC(原荷兰DSM) 18 的 Stamicabon 工艺。这些工艺很少对外转让。 （4）淤浆气相组合新工艺 液相气相组合新工艺是近年来开发的新工艺，主要有 LyondellBasell 公司的 Sphrilene 工艺和芬兰 Borealis 公司的 Borstar 工艺技术。 4.2 各种工艺技术特点 （1）气相聚合工艺 最有代表性的是：美国 Univation 气相流化床技术 工艺特点

45、： ? 采用气相流化床反应器工艺技术； ? 可生产密度 0.9150.96 g/cm3 的产品； ? 操作压力：2.4 MPag 左右； ? 操作弹性大； ? 催化剂对原料杂质要求高，所有原料均需精制； ? 开发了茂金属复合型催化剂可生产双峰产品； ? 可采用冷凝态和超冷凝态操作，可迅速带走反应热，可大幅度提高气相 反应器产量，扩能改造容易； ? 缺点：与其他工艺相比，切换牌号困难，过渡料多。 （2）环管反应器聚合工艺 最有代表性的是：INEOS 公司环管淤浆法工艺技术 工艺特点： ? 环管式反应器，采用轴流泵进行循环； ? 稀释剂采用异丁烷； ? 采用夹套冷却水撤热； ? 产品密度范围宽：0

46、.9200.970 g/cm3； ? 操作压力居中，2.54.0 MPag 左右； ? 反应器不粘壁，不需要定期清洗； ? 建设费用较少，操作成本偏低； ? 二个环管反应器串联，可生产双峰产品。 （3）浆液聚合工艺 19 最有代表性的是LyondellBasell公司的Hostalen工艺和日本三井油化公司的CX 工艺技术。 工艺特点： ? 双聚合釜并联操作可生产单峰产品，串联操作可生产双峰产品； ? 反应条件平和：操作压力 1.MPag，操作温度 78-86 C； ? 产品密度范围：0.943-0.965 g/cm3； ? 催化剂对原料杂质要求低，原料不需精制； ? 聚合反应采用已烷作为溶剂

47、，反应器清洗简单； ? 单釜容积大，撤热方式多，效果好； ? 采用高活性催化剂、催化剂消耗量少； ? 丁烯1、已烷、蜡均可回收，以减少单耗； ? 可生产高质量及特殊性能的产品； ? 产品牌号转换快，过渡料少； ? 与其他工艺相比：产品性能好，但单耗较高。 （4）淤浆气相组合新工艺 该工艺最有代表性的是芬兰 Borealis 公司的 Barstar 工艺。 工艺特点： ? 环管反应器和气相反应器串联结合，可生产单峰及双峰产品； ? 采用一种催化剂即能满足各种产品生产要求； ? 采用丁烯1 作为共聚单体， 产品性能与其他工艺己烯1 共聚产品相媲 美； ? 环管反应器稀释剂采用超临界状态的丙烷，可生

48、产分子量分布较宽产品； ? 可生产全密度聚乙烯产品； ? 单线生产能力达 32 万吨/年； ? 与其他工艺相比：产品性能好，但流程较长，能耗较高。 20 表4.2-1 HDPE工艺技术方案对比表 浆液法 气相法 液相一气相组合新法 序号 项 目 CX 搅拌釜式 Ineos 双环管反应器技术Univation Borealis 1 操作条件 压力 Mpa 温度 1.0 7885 3.0 80100 2.4 100 6.5 80100 2 反应器形式 撤热形式上 搅拌式双釜， 可灵活变换形式， 生产 分子量分布窄、宽及双峰产品。 反应热由己烷蒸发， 反应器夹套盘管 通过夹套水系统及浆液外循环冷却

49、器撤出。 双环管反应器相结合，生产 双峰产品，也可生产单峰产 品。 反应器本身是套管式换热 器，内管走反应物料，通过 外管的夹套冷却水移走反应 热。 气相流化床反应器。 采用冷凝态技术，由循环气 迅速带走反应热，并通过外 部的调温水系统撤出反应 热。 气相流化床反应器和环 管反应器相结合， 生产双 峰产品， 也可生产单峰产 品。 反应热采用夹套通冷却 水撤热 3 产品特性: 双峰产品 PE 100 PE 80 能生产双峰产品等特殊牌号产品。 产品质量好， 在世界市场上占有较大 份额，具有很好的声誉。 能生产双峰， 产品性能优良， 是最早能生产双峰产品的生 产商。 产品通用料多，据介绍采用 新型催化剂后能生产双峰 产品, 尚未商业化。 能生产双峰产品。 已进入国际市场， 产品性 能优良。 4 单线生产能力 可达 40 万吨/年 可达 55 万