中國聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)及品牌分析

田守國 2021-08-06

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摘要：介紹了中國聚丙烯生產(chǎn)采用的工藝技術(shù)及裝置產(chǎn)能，對國內(nèi)生產(chǎn)的聚丙烯品種、牌號數(shù)量及價格進行了統(tǒng)計分析，給出了各類工藝裝置生產(chǎn)的均聚物、抗沖共聚物和無規(guī)共聚物比例和目前階段各類工藝裝置的特點，并對中國聚丙烯未來發(fā)展方向提出了建議。
1 概述
聚丙烯可分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分為無規(guī)共聚聚丙烯和抗沖共聚聚丙烯。均聚聚丙烯由單一的丙烯單體聚合而成，分子鏈中不含乙烯單體，分子鏈的規(guī)整度很高，因此材料的結(jié)晶度高、抗沖擊性能較差。無規(guī)共聚聚丙烯是在反應器中控制丙烯和乙烯的組份含量而得到的聚合物，乙烯含量（質(zhì)量分數(shù)，下同）一般為1%～4%，最大為6%?？箾_共聚聚丙烯為丙烯、乙烯嵌段共聚物，是在丙烯聚合后除去未反應的丙烯，再與乙烯聚合所得產(chǎn)物，通常嵌段共聚體中乙烯含量5%～20%。丙烯、乙烯嵌段共聚物實際是聚乙烯、聚丙烯和末端嵌段共聚物的混合物，這種混合物既保持了一定程度的剛性，又提高了抗沖擊強度，但透明性和光澤性有所降低，可用于制造要求高抗沖性能的制品，如機械零件、運輸箱、管材、板材等，也可用于生產(chǎn)薄壁制品。
2 工藝技術(shù)簡介
聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)有多種，其中應用最廣泛的是液相本體工藝和氣相工藝兩大類。液相本體聚丙烯工藝是丙烯在液相條件下聚合生成聚丙烯，在生產(chǎn)抗沖共聚產(chǎn)品時組合氣相流化床反應器，按反應器類型可分為本體環(huán)管反應器和攪拌釜反應器兩類，環(huán)管反應器的代表是LyondellBasell公司的Spheripol工藝以及中國石化的環(huán)管工藝，攪拌釜反應器的代表是三井化學的Hypol工藝。氣相聚丙烯工藝是丙烯在氣相條件下聚合生成聚丙烯，代表性的工藝有LyondellBasell公司的Spherizone工藝、NTH公司的Novolen氣相工藝、Ineos公司的Innovene工藝、JPP公司的Horizone氣相工藝和Grace公司的Unipol氣相工藝。截至2019 年底，中國采用液相本體技術(shù)的聚丙烯裝置62套，產(chǎn)能1070萬t/a，占全國總產(chǎn)能的43.8%。其中采用Spheripol工藝和中國石化環(huán)管工藝的裝置53套，產(chǎn)能占比分別為14.4%和26.1%；Hypol工藝是國內(nèi)早期從日本引進的聚丙烯技術(shù)，國內(nèi)有9套裝置，單套裝置規(guī)模小，近年來沒有發(fā)展。采用氣相法技術(shù)的聚丙烯裝置47套，產(chǎn)能1366萬t/a，占全國總產(chǎn)能的56.2%，其中采用Unipol工藝、Novolen工藝、Innovene工藝、Horizone工藝的裝置產(chǎn)能占比分別為20.9%、19.8%、8.8%和1.6%，采用Spherizone工藝的裝置產(chǎn)能占比為5.1%。2019年中國聚丙烯裝置工藝技術(shù)匯總見表1。
表1 2019年國內(nèi)聚丙烯裝置工藝技術(shù)匯總
工藝技術(shù)
裝置數(shù)量/套
產(chǎn)能/（萬t·a-1）
產(chǎn)能占比/%
中國石化環(huán)管工藝
29
626
25.6
Spheripol工藝
25
372
15.2
三井油化Hypol工藝
9
78
3.2
Spherizone工藝
3
115
4.7
Unipol氣相工藝
17
509
20.8
Innovene氣相工藝
15
430
17.6
Novolen氣相工藝
10
275
11.2
Horizone氣相工藝
2
40
1.6
合計
110
2445
100.0
3 中國聚丙烯品種牌號
2019年我國聚丙烯產(chǎn)量2234.7萬t。在統(tǒng)計到的牌號中，產(chǎn)量1萬t以上（含1萬t）的牌號166個，合計產(chǎn)量約1956萬t，占國內(nèi)總產(chǎn)量的87.5%；產(chǎn)量1萬t以下的牌號148個，合計產(chǎn)量40.4萬t，占國內(nèi)總產(chǎn)量的1.8%；未統(tǒng)計到牌號的產(chǎn)量約238萬t，占國內(nèi)總產(chǎn)量的10.7%。在統(tǒng)計到的聚丙烯牌號中，均聚、抗沖共聚和無規(guī)共聚物的產(chǎn)量占比分別為65.5%、25.0%和9.5%，品種牌號數(shù)量占比分別為37.1%、34.5%和28.4%，可以看出均聚物的牌號更為集中，抗沖共聚物和無規(guī)共聚物牌號則相對分散。詳見表2。
表2 2019年中國聚丙烯分品種產(chǎn)量和牌號
（按統(tǒng)計到的牌號分析）
應用領(lǐng)域
產(chǎn)量
品種牌號
數(shù)量/萬t
占比/%
數(shù)量/個
占比/%
均聚聚丙烯
1306
66
116
37
拉絲
742
37
5
2
注塑
205
10
32
10
BOPP
172
9
18
6
薄壁注塑
94
5
32
10
纖維
93
5
29
9
抗沖共聚聚丙烯
499
25
108
35
注塑
476
24
99
32
管材
23
1
9
3
無規(guī)共聚聚丙烯
190
10
89
28
透明料
96
5
50
16
管材
62
3
16
5
CPP
32
2
23
7
合計
1995
100
313
100
2019年我國萬噸以上產(chǎn)量聚丙烯牌號中，產(chǎn)量在100萬t以上的品種有均聚拉絲料、均聚BOPP、均聚注塑料、抗沖共聚低熔PP、抗沖共聚高熔PP；產(chǎn)量50萬～100萬t的品種有均聚薄壁注塑料、均聚纖維料、抗沖共聚中熔PP、無規(guī)共聚熱水管材料、無規(guī)共聚透明料。價格方面，2020年1-9月，我國均聚PP的平均價格區(qū)間在7.77～8.11元/kg，抗沖共聚PP的平均價格區(qū)間在8.21～8.57元/kg,無規(guī)共聚PP價格區(qū)間在8.50～8.80元/kg。詳見表3。
表3 2019年中國聚丙烯分品種價格
元/kg
聚丙烯品種
價格區(qū)間
平均價格
均聚物
拉絲
7.66～7.85
7.77
BOPP
7.50～8.00
7.77
注塑
7.76～8.25
7.93
薄壁注塑
7.85～8.30
8.02
纖維
7.90～8.25
8.11
抗沖共聚物
低熔
7.90～9.25
8.22
中熔
8.10～8.35
8.21
高熔
8.20～8.95
8.45
冷水管
8.35～8.95
8.57
無規(guī)共聚物
CPP膜
8.10～9.00
8.50
熱水管
8.20～9.11
8.58
透明料
8.30～9.53
8.80
注：為產(chǎn)量在1萬t以上的166個牌號,2020年1-9月的價格。
4 國產(chǎn)聚丙烯牌號按工藝類型統(tǒng)計
國內(nèi)企業(yè)在引進聚丙烯專利技術(shù)時通常選擇購買較多的牌號，設(shè)計時選擇其中的一些牌號，而每年實際排產(chǎn)量較大的牌號通常僅限于有限的幾種到十幾種。根據(jù)統(tǒng)計，2019年中國8類聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)中，均聚物產(chǎn)量占比較高的工藝分別為Unipol（90%）、Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管（73%）、Novolen （66%）和Hypol（54%）；抗沖共聚物產(chǎn)量占比較高的工藝分別為Horizone（97%）、Spherizone（59%）、Innovene（41%）和Novolen（28%）；無規(guī)共聚物產(chǎn)量占比較高的工藝分別為Hypol（36%）、Innovene（16%）和Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管（10%）。綜合產(chǎn)品價格和性能，2019年中國高端料生產(chǎn)表現(xiàn)從高到低依次為：Horizone（100%）、Spherizone（59%）、Innovene（56%）、Hypol(46%)、Novolen（34%）、Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管（28%）和Unipol（10%）。詳見表4。
表4 2019年中國各類聚丙烯工藝技術(shù)三類聚合物產(chǎn)量占比
%
工藝技術(shù)
均聚物
抗沖共聚物
無規(guī)共聚物
合計
Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管
72
18
10
100
Spherizone
41
59
0
100
Hypol
53
11
36
100
Unipol
90
10
0
100
Horizone
0
97
3
100
Novolen
67
28
5
100%
Innovene
44
41
15
100%
注：按每種工藝統(tǒng)計到的牌號計算。
中國各類工藝技術(shù)中，Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管工藝裝置產(chǎn)能占比高，能生產(chǎn)包括均聚、抗沖共聚、無規(guī)共聚在內(nèi)的應用廣泛、全范圍的聚丙烯產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋高中低端產(chǎn)品；Spherizone和Horizone工藝裝置產(chǎn)能占比較小，目前主要生產(chǎn)高檔注塑品種；Novolen和Unipol工藝，在國內(nèi)生產(chǎn)時間較短，特別是后者，長期占有市場的高端料占比相對較少；Innovene工藝在中、高端產(chǎn)品中占有較高的比例。另據(jù)報道，抗沖產(chǎn)品中，低熔共聚產(chǎn)品市場容量最大，生產(chǎn)難度相對較低，目前國內(nèi)所有的工藝都能生產(chǎn)。而中熔共聚、高熔共聚，市場容量相對較大，生產(chǎn)難度相對較大，價格也有一定優(yōu)勢，代表工藝主要有環(huán)管、Spherizone、Innoveve。一般來說，能否生產(chǎn)高熔指、高抗沖、高結(jié)晶產(chǎn)品，代表了工藝先進與否。薄壁注塑料由于其生產(chǎn)難度不高，所有工藝都能生產(chǎn)，未來其價格優(yōu)勢將逐漸失去。PPR管材料價格優(yōu)勢很大，但生產(chǎn)難度最大，對造粒機要求高，會降低裝置生產(chǎn)能力，同時管材料需要進行認證，門檻很高，國內(nèi)代表工藝主要有Spherizone、Innovene、Spheripol。透明料產(chǎn)品雖然有一定的價格優(yōu)勢，但由于專用添加劑占用了其一半以上的利潤空間，限制了其產(chǎn)品的開發(fā)。未來中高熔共聚產(chǎn)品是聚丙烯產(chǎn)品最好的發(fā)展方向。
5 結(jié)論和建議
根據(jù)以上分析可以得出以下結(jié)論。（1）中國是世界聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)應用最全面的國家。2019年中國聚丙烯生產(chǎn)工藝中，環(huán)管工藝裝置產(chǎn)能占比為41%，Unipol、Innovene、Novolen、Spherizone和Horizone的工藝裝置產(chǎn)能占比分別為21%、18%、11%、5%和1%。2019年各工藝裝置生產(chǎn)高端料的表現(xiàn)從高到低依次為：Horizone、Spherizone、Innovene、Hypol、Novolen、Spheripol/國產(chǎn)環(huán)管和Unipol工藝。（2）2019年中國聚丙烯產(chǎn)量2235萬t，在統(tǒng)計到的占總產(chǎn)量90%的牌號中，均聚物、抗沖共聚物和無規(guī)共聚物的產(chǎn)量占比分別為66%、25%和9%；牌號數(shù)量占比分別為37%、35%和28%。單價方面，均聚物價格最低，抗沖共聚物居中,無規(guī)共聚物最高。國產(chǎn)聚丙烯中均聚物牌號的市場集中度相對較高，抗沖共聚物和無規(guī)共聚物牌號的市場集中度相對要低。2019年中國有73家聚丙烯生產(chǎn)廠，產(chǎn)能2445萬t/a。2020年建成投產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)能390萬t/a，2021年又將有629萬t/a產(chǎn)能建成投產(chǎn)，此外我國還將有較多的新建擬建項目。隨著我國聚丙烯產(chǎn)能的快速增加，國內(nèi)聚丙烯將從目前的供應不足向結(jié)構(gòu)性過剩轉(zhuǎn)變，通用料市場競爭激烈，行業(yè)整體經(jīng)濟效益或?qū)⒊尸F(xiàn)下滑趨勢，部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理或經(jīng)營不善的企業(yè)甚至將面臨虧損，一些企業(yè)間的兼并重組或有可能發(fā)生。除持續(xù)降本增效外，未來我國聚丙烯差異化、高端化發(fā)展是必然趨勢。建議我國聚丙烯在產(chǎn)企業(yè)加大對采用國產(chǎn)或引進技術(shù)的消化吸收和再創(chuàng)新力度，開發(fā)適應市場需求的聚丙烯品種，或與下游客戶共同開發(fā)新品種。企業(yè)在新上聚丙烯項目時，需根據(jù)項目可獲得的原料資源、項目地址情況及企業(yè)自身創(chuàng)新實力，結(jié)合各類工藝技術(shù)的特點，確定企業(yè)的競爭策略，做好產(chǎn)品目標市場定位，選擇適宜的工藝技術(shù)，力爭創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。