Технология производства полиолефинов

Общие сведения. Полиолефины представляют собой самый распространенный тип полимеров, получаемых реакциями полимеризации и сополимеризации этилена и других олефинов (пропилена, бутилена, 4-метилпентена). Наиболее распространенными среди полиолефинов являются полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП). Широкое распространение получают также сополимеры этилена с винилацетатом, про­пиленом и бутиленом, обладающие повышенной эластичностью и трещиноустойчивостью, хлорированный и вспененный ПЭ.

Наибольшее промышленное распространение получили три основных метода производства ПЭ: при высоком, низком и среднем давлениях. Поэтому, по традиционной отечественной классификации в зависимости от вышеприведенных способов получения различают:

Полиэтилен высокого давления или низкой плотности (ПЭВД или ПЭНП), который имеет плотность 920-930 кг/м³ и получается полимеризацией этилена при высокой температуре (до 300 ºС) и давлении до 250 МПа в присутствии инициаторов радикального типа. ПЭНП характеризуется широким молекулярно-массовым распределением, наличием коротко- и длинноцепных разветвлений макромолекул.

Полиэтилен низкого давления или высокой плотности (ПЭНД или ПЭВП), который имеет плотность 950-960 кг/м³ и получается при давлении до 6 МПа в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов. Макромолекулы ПЭВП отличаются линейной структурой и отсутствием длинноцепных ответвлений.

Полиэтилен высокой плотности при среднем давлении (ПЭСД), который имеет плотность 960-970 кг/м³ и получается полимеризацией этиле­на в органическом растворителе (бензин, циклогексан, ксилол и др.) непрерывным методом при давлении 3,5-4 МПа и температуре 130-150 °С в присутствии окисно-хромового катализатора.

Большое распространение получили также линейные ПЭ низкой плотности (ЛПЭНП), которые являются сополиме­рами этилена и 1-алкена, как правило, 1-бутена, 1-гексена или 1-октена, хотя используются также разветвленные алкены, такие как 4-метил-1-пентен. ЛПЭНП имеют плотность в диапазоне 0,915-0,930 г/см³ и содержат 2-7 % масс. или около 1-2 % мол. 1-алкена. Они полимеризуются с помощью муль­тиячеистого катализатора (например, катализатора Циглера-Натта), путем процесса в газовой фазе или в суспензии.

В последние 15-20 лет активно развивается новое поколение ПЭ – металоценовые, мультимодальные, сверхвысокомолекулярные и др.

Мировые мощности по производству полиэтилена в 2004 г. достигли до 70 млн. т. Ожидается, что в ближайшее время ежегодные темпы роста потребления полиэтилена в мире составят 4-5 %, при этом наибольшие темпы спроса прогнозируются по ЛПЭНП (7-8 %), средние по ПЭВП (4-5 %), наименьшие по ПЭНП (1,5-2 %).

За период с 2001 по 2004 г. потребление ПЭВП в Западной Европе выросло с 3,3 до 5,2 млн. т. Его используют при изготовлении широкого ассортимента труб, различных погонажных изделий, пленок, упаковки, полых изделий. Спрос на ПЭНП и ЛПЭНП в 2004 г. в Западной Европе составил 7,4 млн. т., причем спрос на ПЭНП снизился по сравнению с 2001 г. на 1 %, а на ЛПЭНП повысился па 6,5 %. Доля ЛПЭНП в этом общем объеме потребления составили в 2004г. 40 %.

В России и странах СНГ ПЭ является лидером на рынке крупнотоннаж­ных полимерных материалов. Из общего объема производства пластмасс и синтети­ческих смол в России в 2005 г. (3283,5 тыс. т) на долю ПЭ приходится около 32 % (1046,8 тыс. т). Суммарная мощность всех производств ПЭ в России и в странах СНГ в 2005 г. составила 1801,6 тыс. т/год. Россия контролирует около 60 % мощностей ПЭ в странах СНГ.

Объемы внутреннего производства ПЭ в Украине в 2006 году по сравнению с 2000 годом выросли более чем в 15 раз и составили 110 тыс. т. Объемы экспорта растут прямо пропорционально объемам производства. Единственный украинский производитель полиэтилена, Карпатнефтехим (группа Лукойл-Нефтехим), который производит только ПЭВП. Установка по ПЭВПбыла запущена в 1997 году по технологии Unipol, номинальная мощность – 100 тыс. т. в год (в 2006 году мощности были загружены более чем на 108%). Основное сырье для предприятия (дизельное топливо и прямогонный бензин) поступает из России.

Законсервированные мощности по производству ПЭНП на уровне 125 тыс. т. в год размещены также на территории северодонецкого объединения «Азот». На предприятии нет доступа к этилену, поскольку печь пиролиза на Лисичанском НПЗ (группа ТНК-ВР) была перепрофилирована на выпуск битумов.

В 2006 году общее потребление ПЭ в Украине достигло уровня 288.5 тыс. тонн. По итогам года рынок вырос на 7% (рис. 3.1).

Рис. 3.1 – Потребление ПЭ в Украине.

В структуре рынка базовых полимеров (ПЭ, ПП, ПВХ, ПС и ПЭТФ) доля ПЭ сегодня наиболее значительна - в 2006 году она составляла 38%. При этом, больная часть постребляемого ПЭ – импорт порядка 60%. Основными импортерами ПЭ являются – Полимир (Беларусь), Казаньоргсинтез (Россия), Dow (Зап. Европа-США) и Томский нефтехимический завод (Россия).

Сегодня украинский рынок ПЭ повторяет тенденции рынка Западной Европы, где продолжается замещение ПЭНП другими видами ПЭ. Так, доля ПЭНП на рынке Украины сократилась с 61% в 2000-м году до 38% в 2006 году, а доля ЛПЭНП за тот же период, наоборот, увеличилась с 1% до 12%. Доля ПЭВП за семь лет выросла с 37% до 49%.

В Украине сегодня, также как и странах Западной Европы, около 52%

потребляемого ПЭ приходится на сектор производства пленок (рис. 3.2). Вторым сектором по величине потребления является ЕВМ.

Рис. 3.2 – Сектора потребления ПЭ в Украине.

Мировое производство ПП в 2005 г. достигло 40 млн. т. По сравнению с ПЭ это более прочный полимер. Из него можно изготавливать волокна и прочные пленки.

Общее потребление ПП в Западной Европе в 2003 г. составило 7,8 млн т (всех полиолефинов – 19,0 млн т). Прирост потребления ПП по сравнению с 2000 г. соста­вил 12 %, что значительно превышает прирост потребления других термопластов. Совершенствуются технологии производства и переработки ПП. Расход ПП в год на душу населения составляет в Европе и в Северной Америке 20 кг, а к 2010 г. вырастет до 25 кг.

В России и странах СНГ в последние годы по темпам роста ПП занимает первое место. В 2005 г. объем производства ПП в России составил 301,4 тыс. т (9,2 % от общего объема производства пластмасс).

Украинский рынок ПП в течение последних семи лет рос ежегодно в среднем на 21%. В целом расчетное потребление ПП в 2006 году на Украине превысило уровень 93 тыс. тонн (рис. 3.3).

Рис. 3.3 – Потребление ПП вУкраине.

Сегодня в Украине существует единственный производитель ПП – Линос (нефтяная компания ТНК-ВР, г. Лисичанск, технология Unipol, мощность 100 тыс.т). Мощности Линоса номинально в состоянии удовлетворить потребности рынка, однако фактически в 2006 году было произведено порядка 77 тыс. т ПП. Также важно отметить, что Линос ориентируется, прежде всего, на экспортные рынки (Россия, Турция и др.). Поэтому, в 2006 году почти 66% общего объема потребления ПП приходилось на импортируемые марки. Основными поставщиками импортного ПП остаются такие компании: TVK, Томскнефтехим, Dow, Borealis и Basell Polyolefins.

По итогам 2006 года среди секторов переработки ПП следует выделить три сектора - нити и волокна, пленки и литье под давлением, общая доля которых в суммарном потреблении составляет почти 93% (рис. 3.4).

Рис. 3.4 – Сектора потребления ПП в Украине.