近日，由中国石化天津石化牵头，联合浙江大学、中国石化工程建设公司、上海化工研究院和燕山石化共同研发的持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术，荣获2025年度国家科学技术进步奖二等奖。
该技术是我国第二代聚乙烯原创核心技术，使我国在高性能聚乙烯领域拥有了从基础研究到工程应用的完整工艺成套技术。目前，该技术已在天津石化稳定运行十余年，开发出超低密度聚乙烯、聚烯烃热收缩膜(POF)专用树脂等系列高端产品，为国产高端聚乙烯发展筑牢了自主可控的技术基石。
高端聚乙烯技术受制于人
聚乙烯作为全球产量最大的合成树脂，广泛应用于民生用品包装、输气管道、电缆绝缘、医疗防护、高端装备等领域，支撑了国内数万亿元规模上下游产业的发展。
我国聚乙烯自主技术的研发始于20世纪80年代，经历了从无到有的艰难突破。1999年，天津石化牵头攻关，开发出我国第一代气相法聚乙烯冷凝技术，在天津石化原设计年产6万吨的聚乙烯装置上一次开车成功，实现国产聚乙烯自主工艺技术零的突破。但第一代技术仅解决了装置扩能问题，未能突破高端产品制备瓶颈。受传统工艺限制，产品性能可调区间窄，超低密度聚乙烯、高端薄膜专用料仍依赖进口。随着新能源、绿色建材、高端包装等下游产业快速迭代升级，市场对高性能聚烯烃需求持续增长，产业发展急需全新原创工艺支撑。
为彻底扭转高端材料“卡脖子”困局，推动聚乙烯产业从“规模化生产”向“精品化制造”跨越，2012年，气液法流化床聚乙烯工艺成套技术(持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术)被列入中国石化“十条龙”科技攻关项目。我国第二代聚乙烯原创核心技术攻坚正式启动。
在“无人区”蹚出新路
在聚烯烃行业，传统气相流化床工艺遵循一条“铁律”——气相流化床反应器内部不能留存液相。这一理论长期束缚着产业工艺革新与高端产品研发升级。针对该问题，攻关团队打破固有思维，提出颠覆性技术思路：在反应器内建立不同聚合条件的反应区域，构建适合高端树脂合成的专属聚合微环境，实现聚乙烯微观结构差异化调控。
全新理论构想极具开创性，但工程落地困难重重：液体从何而来?如何让颗粒持液?一系列行业空白亟待填补。攻关团队从洗衣机滚筒干燥过程获得启示，研发了独有的气液分离装置，从循环物流中分离出液体；又研究出独特的专用设备，借助“相似相溶”原理，将这些液体浸渍到颗粒内部，由此创立了持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术。
为支撑新工艺工业化落地，攻关团队相继开发完成了配套的新型钛系复合催化剂，以及催化剂加入反应器的设施和控制系统，彻底打破了国外设备与催化剂捆绑销售垄断，建成了全流程自主可控成套工艺体系。
整套技术历经基础机理研究、小试冷模、中试验证、工业放大4个阶段。天津石化作为牵头单位，负责工业化技术路线与技术集成；浙江大学聚焦多相流调控、颗粒持液演化等核心理论难题攻关；中国石化工程建设公司承担工程设计与工业化放大工作；上海化工研究院主攻专项催化剂研发；燕山石化负责产品应用开发。
针对研发过程中出现的气液平衡难控、颗粒持液量不稳、新老装置适配性不足等难题，攻关团队坚持以生产为主、学研配合的攻坚模式，白天驻守现场采集生产数据，夜间开展仿真模拟推演，持续迭代优化工艺参数与生产流程，逐一攻克工业化落地痛点难点。
2014年6月，持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术在天津石化年产12万吨聚乙烯装置成功实现工业化应用，推翻了传统流化床无液相理论，使我国首次拥有了原创高性能聚乙烯工艺成套技术。目前，该技术累计获授权发明专利55件，其中国际授权发明专利13件，构建起覆盖理论、装备、催化剂、生产工艺和产品的完整自主知识产权壁垒。
规模化应用效果显著
新技术工业化落地后，天津石化聚乙烯产品市场竞争力大幅提升。依托该工艺，天津石化采用国产碳六、碳八共聚单体，实现POF专用树脂、超低密度聚乙烯等高端产品稳定量产，彻底打破国外产品长期垄断格局。
依托核心技术优势，天津石化持续迭代产品体系，相继开发出高分散、多元超低密度聚乙烯等系列高端产品，有效填补国内市场空白。经检测，系列产品物理性能、光学性能、加工性能等关键指标均优于进口同类产品。目前，天津石化高端聚乙烯产品长期稳定供应市场，已形成“生产一代、研发一代、储备一代”的产品良性迭代体系，引领国内聚烯烃产业从通用料生产向高端专用料制造转型。该成套技术已成功推广应用于海南炼化、茂名石化、中安联合、南港乙烯等多个大型聚乙烯装置的新建与改造项目。
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