聚丙烯的生產(chǎn)工藝及行業(yè)發(fā)展趨勢

王瑀 陳志芳(神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊 831400)

0 引言

聚丙烯樹脂(PP)是以丙烯為原料，經(jīng)過加聚反應(yīng)而形成的聚合物，外觀透明而輕，廣泛應(yīng)用于服裝、注塑、BOPP、管材、食品、藥品包裝等領(lǐng)域。由于其具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、易加工成型等特點(diǎn)，成為近些年增長速度最快的樹脂，但由于國內(nèi)聚丙烯行業(yè)多元化的發(fā)展，導(dǎo)致該行業(yè)供需矛盾日益加劇，因此，對聚丙烯行業(yè)未來發(fā)展進(jìn)行分析，顯得十分重要。

1 聚丙烯生產(chǎn)工藝及其特點(diǎn)

1.1 Spherizone聚丙烯工藝

Spherizone生產(chǎn)工藝采用多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器，將一個反應(yīng)器分成可以獨(dú)立進(jìn)行控制的兩個反應(yīng)分區(qū)，獨(dú)立控制反應(yīng)溫度、丙烯單體濃度、氫氣濃度等參數(shù)，粉料粒徑在聚合過程中可以多次快速循環(huán)增長，實(shí)現(xiàn)聚合物顆粒球狀逐層包裹均勻混合[1]。該工藝聚合反應(yīng)溫度高、產(chǎn)品剛性高，可提高產(chǎn)品的透明性、紡絲速度，適宜生產(chǎn)分子量分布更寬、質(zhì)量更加均一的產(chǎn)品，如專用管材、BOPP薄膜、注塑產(chǎn)品、高乙烯含量的包裝產(chǎn)品等。

1.2 Spheripol聚丙烯工藝

Spheripol生產(chǎn)工藝采用液相本體環(huán)管反應(yīng)器加氣相法密相流化床反應(yīng)器的獨(dú)特設(shè)計(jì)，適宜高氫氣濃度操作，生產(chǎn)均聚物時，反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)50%以上。多相共聚采用氣相法密相流化床反應(yīng)器，生成的聚丙烯顆粒粒徑達(dá)2mm左右，且粒徑分布窄，堆密度可達(dá)到450kg/m3，如若采用一個氣相反應(yīng)器系統(tǒng)，還能夠生產(chǎn)乙烯含量在8～12wt%的抗沖共聚物[2]。該工藝可最大程度脫除粉料中夾帶的氣相組分，降低產(chǎn)品的氣味等級和TVOC含量，相對其他工藝更加潔凈，在醫(yī)療和汽車料上具有優(yōu)勢。

1.3 Innovene、Horizone聚丙烯工藝

Innovene聚丙烯生產(chǎn)工藝采用臥式攪拌床反應(yīng)器，為活塞流模型，具有低能耗、操作彈性大、質(zhì)量控制好等特點(diǎn)。Horizone氣相法聚丙烯工藝與Innovene聚丙烯工藝技術(shù)頗為相似，兩種工藝在流程設(shè)計(jì)上相差不大。Innovene工藝的氣鎖器系統(tǒng)是該工藝的一大特點(diǎn)，作為粉料輸送系統(tǒng)和脫揮發(fā)系統(tǒng)，主要是將第一反應(yīng)器生產(chǎn)的聚丙烯粉料輸送到第二反應(yīng)器，并脫除粉料中含量較高的氫氣。在生產(chǎn)抗沖共聚物時，由于兩個反應(yīng)器的氣相組分、濃度各不相同，氣鎖器系統(tǒng)就起到了關(guān)鍵隔離作用，而Horizone工藝則增加了催化劑預(yù)聚合單元，去除了氣鎖單元。

1.4 Novolen聚丙烯工藝

Novolen聚丙烯工藝可以生產(chǎn)全范圍的聚丙烯產(chǎn)品，采用PTK催化劑，以液相丙烯為載體，通過特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備加入到反應(yīng)器中?？缮a(chǎn)融指(MFR)在0.2～100g/10min之間的聚丙烯樹脂，等規(guī)度高達(dá)90%～99%，且產(chǎn)品拉伸模量較高，Novolen工藝兩個反應(yīng)器即可串聯(lián)操作生產(chǎn)抗沖共聚物，也可并聯(lián)操作生產(chǎn)均聚物和無規(guī)物[3]。

1.5 Unipol聚丙烯工藝

Unipol工藝采用氣相流化床技術(shù)，其特點(diǎn)是流程簡單，裝置布置緊湊，所需設(shè)備不多，項(xiàng)目投資也相對較少。另外，Unipol工藝還可進(jìn)行超冷凝態(tài)氣相流化床工藝操作，反應(yīng)器在體積不增加的情況下可大大提高生產(chǎn)能力，實(shí)驗(yàn)證明如果將反應(yīng)器內(nèi)液相的比例提高到45%，則反應(yīng)器生產(chǎn)能力能提高到200%，兩臺串聯(lián)反應(yīng)器生產(chǎn)的抗沖共聚產(chǎn)品分子量分布很寬，抗沖共聚物乙烯含量最高可達(dá)21%，橡膠相含量為35%[4]。

2 國內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 聚丙烯產(chǎn)能

2019年是中國聚丙烯產(chǎn)能投放大年，總產(chǎn)能達(dá)到2549萬噸，較去年增長9%，聚丙烯投產(chǎn)裝置達(dá)到113套，華北地區(qū)12套，占總產(chǎn)能8.4%；東北地區(qū)14套，占總產(chǎn)能11.26%；華東地區(qū)21套，占總產(chǎn)能22.73%；華南地區(qū)20套，占總產(chǎn)能18.20%；華中地區(qū)9套，占總產(chǎn)能4.55%；西南地區(qū)2套，占總產(chǎn)能2.35%；西北地區(qū)35套，占總產(chǎn)能33.46%。由此可看出，我國聚丙烯生產(chǎn)裝置西北地區(qū)較多，華東以及華南地區(qū)次之。

西北地區(qū)煤炭蘊(yùn)藏豐富，導(dǎo)致煤制聚丙烯裝置多建于此地區(qū)，2019年煤制聚丙烯總量達(dá)654萬噸，占比26.16%。由于東部沿海地區(qū)丙烷采購較為方便，丙烷脫氫(PDH)制聚丙烯裝置多集中在華東地區(qū)，2019年以丙烷脫氫(PDH)為來源的聚丙烯產(chǎn)能占9%左右，發(fā)展速度較快。石油制聚丙烯裝置占總產(chǎn)能60%以上，主要分布在中石油、中石化等國有企業(yè)所在地，以及部分地方企業(yè)。從2020年至2021年發(fā)展種類方面來看，2020年將是聚丙烯發(fā)展壯大的一年，新增產(chǎn)能將達(dá)到570萬噸，油制聚丙烯投產(chǎn)比例占59%，丙烷脫氫法制聚丙烯占27%，煤制聚丙烯裝置投放有所減緩，如表1所示。

2.2 進(jìn)出口量

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2019年中國聚丙烯(PP)進(jìn)口總量達(dá)到504萬噸，同比2018年增長13.7%，聚丙烯進(jìn)口貨源主要還是來自韓國、沙特、新加坡、阿聯(lián)酋、泰國等地區(qū)，進(jìn)口料中多為通用均聚和共聚貨源，高端貨源供應(yīng)數(shù)量變化有限。韓國、新加坡主要供應(yīng)專用料為主，沙特主要供應(yīng)通用料，阿聯(lián)酋主要供應(yīng)嵌段共聚及低價無規(guī)。從各省市全年進(jìn)口總量上看，廣東省進(jìn)口聚丙烯量最多達(dá)到35.5%，浙江省24.81%，上海、江蘇分別為10.9%和9.11%。

表1 2020-2021年國內(nèi)聚丙烯計(jì)劃投產(chǎn)裝置

在進(jìn)口貿(mào)易方面，國內(nèi)聚丙烯多采用一般貿(mào)易方式進(jìn)口，進(jìn)口總量在60%左右，進(jìn)料加工貿(mào)易緊隨其后，占比達(dá)到30%左右，而保稅區(qū)倉儲和來料加工貿(mào)易占比相對較小。

2019年中國出口聚丙烯(PP)總量約40萬噸，同比2018年增加28%左右，中國主要出口方向仍為東南亞地區(qū)，東南亞地區(qū)以越南為代表，占據(jù)出口地首位，其他出口國集中在沙特、新加坡及阿聯(lián)酋等。

3 聚丙烯行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略

3.1 行業(yè)發(fā)展趨勢

隨著大連恒力石化(40萬噸/年)、浙江石化(90萬噸/年)等油制聚丙烯投產(chǎn)，煙臺萬華(30萬噸/年)、東華能源(80萬噸/年)、青島金能科技(45萬噸/年)丙烷脫氫法制聚丙烯投產(chǎn)，中煤榆林(30萬噸/年)煤制聚丙烯接踵投產(chǎn)，估計(jì)到2022年，我國聚丙烯的生產(chǎn)能力將到達(dá)3200萬噸以上。但結(jié)構(gòu)性供應(yīng)過剩及供應(yīng)不足的情況仍然存在，一方面是低端通用型產(chǎn)品過剩，另外一方面，一些高端共聚聚丙烯、膜級聚丙烯及透明料仍將以進(jìn)口產(chǎn)品為主，未來國內(nèi)通用聚丙烯的競爭將進(jìn)一步加劇，市場價格的競爭將更加激烈[5]。

3.2 發(fā)展策略

開發(fā)高附加值產(chǎn)品。目前我國聚丙烯通用料產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重過剩程度，雖然近幾年專用料、透明料領(lǐng)域也有所開拓，但是高性能、高品質(zhì)產(chǎn)品仍主要依靠進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年國內(nèi)拉絲產(chǎn)量占比已由43%降至33%，抗沖共聚類產(chǎn)量已由19%到增長到23%，但新牌號開發(fā)空間仍較大，今后各生產(chǎn)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)應(yīng)大力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，積極開發(fā)專用料、透明料、高附加值產(chǎn)品，逐步改變國內(nèi)聚丙烯高端產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)由成本競爭向附加值競爭的轉(zhuǎn)變。

重視新技術(shù)研發(fā)。聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)研究方面依舊存在短板，大型擠壓機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備和聚丙烯催化劑核心技術(shù)國產(chǎn)化的研發(fā)及推廣應(yīng)用不足，這使得中國聚丙烯行業(yè)的整體競爭力與發(fā)達(dá)國家存在實(shí)質(zhì)性差距。

聚丙烯發(fā)展應(yīng)合理布局。我國煤炭制聚丙烯企業(yè)多重視低端產(chǎn)品的生產(chǎn)，如果不加以控制新增產(chǎn)能，必然會導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理以及產(chǎn)能過剩問題的出現(xiàn)。相比石油制聚丙烯企業(yè)則比較注重高端產(chǎn)品的生產(chǎn)，但國內(nèi)市場近年來低端產(chǎn)品需求量不斷上漲，對油制聚丙烯企業(yè)發(fā)展帶來諸多不利因素，基于此，石油制聚丙烯企業(yè)應(yīng)該在研發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上，重視低端產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的出口量，并將其作為重要的利益增長點(diǎn)。

開展出口業(yè)務(wù)。隨著國內(nèi)聚丙烯產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張，銷售公司以及生產(chǎn)廠家要統(tǒng)籌考慮國際、國內(nèi)兩個市場，既要繼續(xù)細(xì)化國內(nèi)市場，又要大力開拓國際市場，深入研究國際銷售相關(guān)法律法規(guī)，選準(zhǔn)出口產(chǎn)品、聚焦目標(biāo)市場、鎖定貿(mào)易方式、穩(wěn)抓出口時機(jī)，積極穩(wěn)妥地開展出口業(yè)務(wù)，以減輕國內(nèi)市場壓力。

優(yōu)化下游客戶。為更好做到企業(yè)與下游客戶對接，了解供需關(guān)系，企業(yè)應(yīng)加大力度與工廠直接對接，尤其是具有行業(yè)代表性或者行業(yè)發(fā)展方向的客戶，根據(jù)客戶實(shí)質(zhì)性需求，定制生產(chǎn)高質(zhì)量、實(shí)用性強(qiáng)的特殊牌號產(chǎn)品，企業(yè)與客戶一起做精下游領(lǐng)域或做精某個市場，建立雙方合作共贏的緊密關(guān)系。

4 結(jié)語

未來幾年，隨著市場競爭加劇，我國聚丙烯行業(yè)將面臨巨大挑戰(zhàn)，一方面對于產(chǎn)能逐漸擴(kuò)大的問題，上游生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)下游市場需求合理進(jìn)行排產(chǎn)，控制綜合投產(chǎn)率，提高全年開工率，提升企業(yè)成本優(yōu)勢；隨著大基建時代來臨，多進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，尤其是一些老企業(yè)更應(yīng)與時代接軌，提升企業(yè)科技優(yōu)勢。有能力的企業(yè)應(yīng)尋求時機(jī)，大力開發(fā)國際市場，消化國內(nèi)低端產(chǎn)品市場，刺激高端料消費(fèi)，全方面提升企業(yè)整體競爭力，為聚丙烯行業(yè)尋求更多發(fā)展方向。