超高分子量聚乙烯生产工艺分析：国内制备技术得到长足发展，催化剂是工艺核心

——催化剂是UHMWPE生产工艺的核心。乙烯的聚合主要受聚合温度、压力、催化剂组成及用量、外给电子体和氢气的影响，催化剂是聚合技术的核心，对聚合产物平均分子量、分子量分布、堆密度、结晶度以及颗粒的大小和形态都有着重要影响。经过半个多世纪的发展，催化剂的性能和制备技术都得到了迅速地发展，目前主要的UHMWPE催化剂有Ziegler-Natta（Z-N）催化剂、茂金属催化剂和非茂过渡金属催化剂。

Z-N催化剂是目前唯一工业化应用的催化剂。Z-N催化剂具有制备简单、成本低、对杂质敏感性低等优点，是目前国内外工业化制备UHMWPE应用最多的催化剂，细分产品品种很多，但也存在共聚能力欠佳、所得聚合物分子量分布较宽，影响树脂的力学性能提升等问题。茂金属催化剂的催化活性更高，能够制备窄分子量分布的聚合物，从而赋予产品更高的力学性能，但受限于所制备的聚乙烯分子量偏低、成本高等缺陷目前还未有茂金属催化剂用于工业化生产UHMWPE的报道。非茂过渡金属催化剂目前已在实验室规模取得一定突破，但核心的负载化过程还未解决，距离批量应用还有一段距离。

不同类型UHMWPE催化剂性能对比

资料来源：CNKI

——目前生产UHMWPE树脂的工业装置大多采用淤浆聚合，淤浆工艺主要包括搅拌釜工艺与环管工艺。

➢釜式聚合工艺：釜式聚合包括Hostalen工艺和三井CX工艺，目前绝大多数的UHMWPE聚合采用Hostalen搅拌釜工艺。Hostalen工艺流程包括两个反应器，在第一反应器中加入乙烯、氢气和催化剂，生产较高熔融指数的树脂，得到的聚合物浆液进入第二反应器，在第二反应器中完成剩余乙烯的聚合反应。该工艺装置的操作压力和操作温度低、操作弹性高、生产灵活且稳定性较好，而且使用该工艺，催化剂耐杂质能力强，对乙烯气原料的纯度要求低。目前全球超过三分之二的UHMWPE聚合采用Hostalen釜式工艺。

➢环管聚合工艺：环管工艺主要有Phillips公司的Phillips单环管工艺和Ineos公司的InnoveneS双环管工艺。这两种工艺均采用异丁烷为反应介质环管工艺不同于Hostalen工艺和CX工艺的釜式搅拌，其物料依靠轴流泵的推动在环管中高速流动来撤除聚合反应热。Phillips公司利用改性后的二氧化硅或氧化铝固定催化剂来生产UHMWPE，聚合中不需要加入氢气，投资少，但对催化剂的要求较高。InnoveneS工艺也较成熟，布局紧凑，产品质量控制稳定，特点是物料停留时间短，牌号切换快。

不同类型UHMWPE聚合工艺对比

资料来源：CNKI

——超高分子量聚乙烯是由乙烯聚合而成，生产过程与普通高密度聚乙烯的生产过程相类似，都是采用齐格勒（Z-N）催化剂在一定条件下使乙烯聚合的。国内超高分子量聚乙烯近年来发展很快，超高分子量聚乙烯催化剂制备技术也得到了长足的发展，目前能看到的文献报道的技术大多是用改进的Z-N催化剂为主。

➢上海化工研究院工艺：原化工部上海化工研究院在90年初开发成功万吨超高分子量聚乙烯的生产工艺，该装置流程采用淤浆法聚合工艺，采用的催化剂是二氯化镁一复合活性组分钛化合物乙烯在溶剂中进行催化反应。通过溶剂吸收和传递反应热，可获得稳定的反应温度，从而可以生产分子量达400万～500万的超高分子量聚乙烯产品。

➢东方石化助剂二厂工艺：助剂二厂自主研发技术，使用Z-N催化剂，在一定温度和压力条件下，使乙烯按配位机理进行低压聚合，与塞拉尼斯下属南京科迪纳公司生产工艺相近，1万吨/年超高分子量聚乙烯生产装置已稳定运行近20年，该装置是国内唯一能实现连续化生产超高分子量聚乙烯UHMWPE的装置，基本占领了整个国内市场，并能批量出口西欧和美国，质量指标也都接近当代国际水平，内在质量性能达到日本三井240M、340M及德国科迪纳GUR432牌号的水平。出口产量占世界总产量的10%左右。

➢由于超高分子量聚乙烯高端产品都用于军事用途和高科技领域，国外发达国家和少数几个掌握核心技术的公司均不转让该技术，自行生产及销售。国内上海化工研究院虽然开发了M500万超高分子量聚乙烯技术，但单线规模小，没有得到万吨级工业化规模验证，存在技术风险。助剂二厂开发的超高分子量聚乙烯技术，已在自有装置上得到应用，并通过多年的技术完善和改进，该技术已经处于国内领先地位。