我国聚丙烯技术及市场发展分析报告

我国聚丙烯技术及市场发展分析报告

作者：石油和化学工业规划院赵文明

摘要：综述国内聚丙烯装置技术发展情况，对国内主要聚丙烯生产工艺的优势和缺点进行评述，简述了国内聚丙烯市场形势，并就我国聚丙烯产业存在的问题进行讨论，提出参考建议。

关键词：聚丙烯，技术水平，市场调查，述评

聚丙烯(Polypropylene，PP)是五大通用合成树脂之一，是一种性能优良的热塑性合成树脂。聚丙烯具有比重小、无毒、易加工、抗冲击强度高、抗挠曲性及电绝缘性好等优点，可采用注塑、挤塑、吹膜、涂覆、喷丝、改性等多种加工手段生产各种工业和民用塑料制品，产品广泛应用于电子电器、汽车、建材、医疗、包装等领域。

1 装置、工艺技术和催化剂

1.1 生产工艺

截至2008年底，我国聚丙烯生产企业已超过80家，生产装置100余套，总生产能力780万t/a左右，成为仅次于美国的世界第二大聚丙烯生产国。目前我国已经基本上形成了溶剂法、液相本体—气相法、间歇式液相本体法、气相法等多种生产工艺并举，大、中、小型生产规模共存的生产格局。其中，连续法装置46套，生产能力为636万t/a，占国内总生产能力的81.6%左右；此外，我国还存在大量间歇法小本体聚丙烯装置，单套年产量不足万吨，至多十几万吨，而合计能力超过100万t/a.约占国内总生产能力的18.4%左右。2008

年国内聚丙烯装置技术情况汇总于表1。

20世纪70年代国内聚丙烯产业开始起步时，引进的技术为最早的溶剂法工艺。目前，国内仅有辽阳石化1979年投产的一套4.35万t/a装置尚在运行，采用Amoco常规溶剂法工艺，可生产包括塑料级、纤维级和薄膜级三大类25种牌号的产品。

20世纪80年代引进的多为液相-气相本体法工艺，其中主要是三井油化公司液相本体-气相法工艺(Hypol工艺)和海蒙特公司液相本体-气相法工艺(现Basell公司Sphefipol工艺)。这些采用引进液相本体-气相法工艺建设的生产装置相继建成投产，使得我国聚丙烯生产技术达到比较先进的水平。通过项目建设过程中对这两种工艺技术的消化吸收，逐步具备了国内设计能力。在此基础上逐步形成了国产化釜式本体法工艺(基于Hypol工艺)和中国石化第一代环管法工艺(单环管，基于Spheripol工艺)，并于20世纪90年代在国内建成多套

生产装置。中石化上海工程有限公司(上海医工院)开发出“丙烯液相本体聚合-卧式釜气相聚合”的连续聚合工艺(SPG工艺)，于1999年在辽河石化建成2万t/a工业装置。

20世纪70年代后期，国内自主开发了间歇式液相本体法工艺。这种工艺主要利用炼厂气中的丙烯为原料，原料易得、流程简单、建设周期短，在一段时间内解决了我国炼厂数量多、规模小、布局分散、丙烯资源不能得到集中优化利用的困难。该工艺在20世纪80年代开始得到了迅速发展。据统计，我国小本体聚乙烯装置总能力最高时曾达150万t/a以上。但这种工艺装置存在工艺落后、产品种类少、质量差、消耗高等问题，在大型先进工艺聚丙烯装置不断增多的形势下，日益缺乏竞争力。近年来，随着国内炼油装置规模不断提高、布局优化调整、炼化一体化程度提升，国内聚丙烯主要生产商中国石化和中国石油均加大了关停原有小本体聚丙烯装置的力度，使得国内小本体聚丙烯总能力呈现逐年下降的趋势。目前，国内最大的小本体聚丙烯装置是茂名石化实华股份有限公司的17万t/a装置(多条生产线)，主要生产075、140、225、300等牌号络合型和高效型2个系列产品。

20世纪90年代以来，我国聚丙烯装置向规模化发展。这一时期，我国引进并已投产的聚丙烯工艺主要有Basell公司Spheripol第二代液相本体—气相法工艺、Amoco气相法工艺(现Innovene工艺)、ABBLummus公司的Novolen气相法工艺。中国石化在国产化第一代环管法聚丙烯工艺实现工业化应用基础上，开发成功国产化第二代环管聚丙烯成套技术(双环管)，并建成7套生产装置，单套最大能力30万t/a。截至2008年底，我国单套规模10万t/a以上的聚丙烯装置采用技术情况及我国聚丙烯生产装置技术情况汇总于表2。

从目前在建的聚丙烯装置采用技术情况来看，气相法工艺将主导我国新增聚丙烯产能。目前在建的19个聚丙烯项目24条生产线(含2009年新投产项目)产能合计为573万t/a，其中共有17条生产线采用气相法工艺，产能合计为446万t/a，约占目前在建聚丙烯项目总产能的77.8%，而现有产能中气相法所占比例仅16.2%。我国聚丙烯在建项目采用技术汇总如表3所示。

从表3还可以看出我国新建聚丙烯装置工艺技术发展的几个特点。一是气相法工艺多元化快速发展，引进了包括Unipol、Innovene、Novolen、Spherizone和Horizone在内的先进工艺建设多套装置。特别是在世界气相法聚丙烯工艺市场处于领先地位的Unipol工艺，在国内发展迅速，自2006年以来已在签约6个项目7条生产线，单线规模在20万-45万t/a，其合计产能占到国内在建气相法聚丙烯项目的42.8%，远高于第二位的Innovene气相法

23.5%的比例。二是国产化第二代环管技术继续稳步发展，成为我国环管液相—气相本体法聚丙烯产能中最重要的力量。三是原料路线向多元化发展。随着我国煤化工产业升温，甲醇制烯烃(MTO/MTP)成为发展热点。目前国内已有3套煤基烯烃示范项目即将投产，其丙烯下游均配套建设聚丙烯装置。这些项目的建设，将为我国聚丙烯原料路线多样化发展奠定基础。

1.2 催化剂

聚丙烯的快速发展很大程度上得益于催化剂技术的不断进步，我国从20世纪60年代初即开始进行聚丙烯催化剂的研究和开发。

北京化工研究院，迄今为止已开发出了N型催化剂、H型催化剂、球型催化剂、高结晶催化剂，产品主要由中石化催化剂北京奥达分公司负责生产销售。其中，N型系列催化剂已在溶剂法工艺、釜式本体法、环管本体法以及间歇式小本体法聚丙烯装置上应用，先后获得国内外专利授权，并以专利许可的方式向美国Phillips公司进行了转让，逐步发展为现在的LYnx系列催化剂。20世纪90年代开发成功的D0球型催化剂，主要应用于环管工艺和三井工艺，已在包括上海石化、天津石化、齐鲁石化、扬子石化、大连石化等多套装置上成功替代进口催化剂，效果良好。北京化工研究院还在具有自主知识产权的N型催化剂基础上开发了针对国内气相法工艺装置的改进产品NG型高效催化剂，已在燕山石化和扬子石化的Innovene气相法聚丙烯装置上应用成功，生产出均聚、共聚及抗冲共聚等多个牌号的产品，产品质量完全满足国际要求。该院自1998年开始开发的以二醇酯为新型内给电子体的ND

系列催化剂，具有超高活性、高氢调敏感性，已在小本体法和单环管聚丙烯生产装置上完成应用试验，正在国内双环管、釜式和气相聚丙烯生产装置上试用。

中科院化学所开发成功的CS系列催化剂，由辽宁向阳催化剂有限责任公司规模化生产，在武汉石化、九江石化、长岭石化、上海石化、盘锦乙烯等多套聚丙烯装置上应用。该所还开发了用于气相法聚丙烯装置的CS-G催化剂，并在国外Univol气相法聚丙烯装置上进行了工业化应用试验，取得了满意的成果。

原北京燕化高新技术股份有限公司开发的YS-84X系列高效载体催化剂，适用于溶剂法、连续本体法和小本体法聚丙烯生产装置，在燕山石化原釜式本体法装置上得到应用。

中石化石油化工科学研究院研制了HDC高效球型催化剂，并在淤浆法、小本体法和双环管聚丙烯装置上成功应用。

从总体上看，我国自主开发的N、DQ、NG、CS、YS、HDC等系列的催化剂产品，在聚丙烯第4代催化剂中具有较高的水平，展现了我国聚丙烯催化剂技术的实力。但我国在聚丙烯第5代催化剂及第6代催化剂即茂金属催化剂的研究开发和生产方面均落后于国外，尚需加强这方面的工作。

2 生产工艺评述

我国现有及在建聚丙烯装置所采用的工艺技术共有13种，涵盖溶剂法、间歇式小本体法、液相—气相本体法和气相法。其中溶剂法和间歇式小本体法由于工艺落后、能耗物耗较高、产品种类相对较少、装置规模偏小等劣势，正处于逐步淘汰的阶段。而在20世纪八九十年代国内引进较多的釜式液相—气相本体法(Hvpol工艺及国产化釜式法工艺)，因其复杂的反应系统和工艺流程设计及较高的投资使之难以适应国内聚丙烯装置大型化、经济化发展的要求，在新建项目中已基本不再采用。现仅对表4列出的代表当前国内聚丙烯装置主流及先进技术的7种工艺进行初步分析。

2.1 Spheripol工艺

2.1.1 特点和优势

(1)聚合工艺采用液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合；

(2)产品范围宽：均聚、无规共聚、抗冲共聚、三元共聚、聚烯烃合金；

(3)可生产双峰产品，可在反应器内直接生产高MFR产品及大颗粒无需造粒产品聚合工艺采用液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合；

(4)产品范围宽，包括均聚、无规共聚、抗冲共聚、三元共聚、聚烯烃合金；

(5)可生产双峰产品，可在反应器内直接生产高MFR产品及大颗粒无需造粒产品：

(6)工艺最为成熟，部分牌号产品所用催化剂已可国产化。

2.1.2 劣势

需进行预聚合；不能用一种催化剂生产所有牌号产品。

2.2 ST-Ⅱ工艺

2.2.1 特点和优势

工艺特点类似Spherivol工艺。其技术水平基本达到Spheripol第二代工艺技术水平。国产化成套技术，自有知识产权催化剂，设备国产化率超过80%，建设周期短，投资低。

2.2.2 劣势

可生产牌号相对较少，缺少具有独特优势的产品。

2.3 Innovene工艺

2.3.1 特点和优势

(1)采用独特的接近活塞流的卧式搅拌床反应器和高效CD催化剂；

(2)催化剂无需预处理或预聚合，且只使用一种催化剂即可生产所有牌号的产品；

(3)聚合反应可以通过停止催化剂注入而快速平稳地停止(约15-20min)，并可以在几小时后重新开车；

(4)抗冲共聚产品的抗冲击性和刚性的平衡性能较好；

(5)是国内最早引进的气相法工艺，部分牌号产品所用催化剂已可国产化。

2.3.2 劣势

产品中乙烯含量(或橡胶组分比例)不高，不能获得高抗冲和超高抗冲牌号的产品。

2.4 Unipol工艺

2.4.1 特点和优势

(1)世界范围内应用最为广泛的气相法工艺，运行经验丰富：

(2)采用最为简单的立式气相流化床反应器，材质为普通碳钢，且无运动部件如搅拌器或刮料器等；反应器易于放大，单线能力最大已可达65万t／a(需配备2台挤压造粒机)；

(3)配合超冷凝态操作可使反应器在体积不增加的情况下大幅提高生产能力，有效节省投资；

(4)采用SHAC系列高效催化剂，催化剂无需预处理或预聚合，且使用同一种催化剂即可生产所有牌号的产品；

(5)产品牌号众多(167种)，性能良好，其先进产品如低温高抗冲反应器级TPO、高速电镀BOPP、高速纺粘无纺布等均处于市场领先地位；

(6)采用垂直式的脱气和挤压造粒系统，布局更加紧凑；

(7)无需中间储存和输送，通过脱气仓可提供产品缓冲功能：

(8)可选用陶氏化学公司专门针对Univol聚丙烯工艺装置开发的UNIPAC工艺控制系统，能提供更好的生产控制性能。

2.4.2 劣势

目前国内尚无投入运行的工业化生产装置，可借鉴经验较少。

2.5 Novolen工艺

2.5.1 特点和优势

(1)能用抗冲共聚反应器生产均聚产品(与第一均聚反应器串联)，大幅提高均聚物的生产能力。无规共聚物也可以用串联反应器生产；

(2)可生产超高抗冲共聚物，工业化抗冲共聚物乙烯质量分数可高达30%；

(3)催化剂无需预聚合。

2.5.2 劣势

(1)未采用PTK催化剂的装置需在挤压造粒时，脱氯、脱臭；

(2)气相反应器中设置有搅拌器，反应器必须进口，且安装精度要求很高。

2.6 Spherizone工艺

2.6.1 特点和优势

(1)采用Basell公司最新开发的多区循环反应器(MZCR)技术，产品均一性更好，且在单台反应器内即可生产双峰聚丙烯产品：

(2)产品范围宽，可生产均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物和三元共聚物，还可生产双峰均聚物和反应器内TPO；

(3)成本和能耗远低于Spheripol工艺。

2.6.2 劣势

(1)撤热较慢，MZCR下降管段可能发生结块堵塞现象；

(2)已投入运行的工业化装置不多，生产运行经验相对缺乏；

(3)专利费昂贵，技术引进成本较高。

2.7 Horizone工艺

该工艺技术及反应器设计与Innovene工艺基本相同；

在生产高乙烯含量的抗冲共聚产品方面更有优势。缺点是催化剂需预处理。

从上述分析可以看出，这7种工艺技术各有特色，国内新建聚丙烯项目在进行技术选择时应与专利商进行充分的前期沟通，以选择最适合自身实际情况和需求的技术。

3 市场简述

近年来随着聚丙烯生产技术的不断发展和应用领域的不断开拓，我国聚丙烯生产和消费规模均以较快速度发展。根据统计，1998—2008年10年间国内聚丙烯产量和表观消费量年均增速分别达到13.5%和10.2%，均略高于聚乙烯。长期以来，我国聚丙烯市场呈现供不应求的紧张局面，生产装置大多保持了较高的负荷率。2008年受国际金融危机爆发等多种因素影响，我国聚丙烯消费量首次出现下滑，但产量仍有小幅增长。1998-2008年国内聚丙烯市场情况见表5。

从表5可以看出，虽然我国聚丙烯产业近年来快速发展，自给率稳步提高，但国内聚丙烯供需缺口仍保持在300万t/a左右。2008年受世界范围内金融危机爆发影响，聚丙烯下游塑料制品等出口导向型产业需求萎靡，加上国内两套大型新建装置投产，进口量出现较大幅度下降，全年共进口初级形态聚丙烯树脂278.9万t，出口量4.2万t，净进口量274.7万t，同比骤减9.6%。进入2009年以来，在我国政府4万亿投资刺激经济方案及其它一系列相关经济刺激政策的作用下，国内聚丙烯消费量再次出现大幅增长，前3季度同比增幅高达18.4%，而产量同比增幅约5.6%。与之相应的是，2009年前3季度国内聚丙烯进口量高达318.6万t，出口量3.0万t，净进口量315.6万t，同比剧增53.2%。我国进口聚丙烯主要来自周边东南亚国家和地区，如韩国、我国台湾省，来自美国的进口量也较大。此外，需要引起重视的是，中东地区近年来加快丙烯系列产品发展步伐，其聚丙烯产品在我国进口聚丙烯中所占的比例呈大幅提高的趋势，将成为影响我国聚丙烯进口及市场消费格局的重要力量。

由于国内需求旺盛，我国聚丙烯投资积极性很高，未来一段时间国内聚丙烯生产能力将有大幅提高，特别是几个世界级的大型炼化一体化项目以及正处于发展起步阶段的大型煤制烯烃项目对我国聚丙烯能力提高将产生大的影响。目前国内在建的聚丙烯项目(含2009年新投产项目)共20个，产能合计573万t/a，加上“十二五”期间可能新实施的部分项目，预计2015年我国聚丙烯产能将猛增至1400万t/a左右，而预计届时我国聚丙烯年需求量约1600万t左右，以国内装置满负荷运行计算，供需缺口将缩小到200万t/a左右。

4 国内聚丙烯产业存在的问题

4.1 装置平均规模偏小，竞争力偏低

由于我国还存在大量间歇式本体法聚丙烯装置，使得目前我国聚丙烯企业平均能力低于10万t/a，单装置平均能力也不超过7万t/a，远低于美国、西欧、中东及东南亚周边石化产业发达国家和地区的水平。装置规模偏小也使得我国聚丙烯生产行业整体能耗、物耗水平较高，产品成本对国外进口产品缺乏竞争力。

4.2 布局分散，运输成本高

我国聚丙烯装置多与炼厂及乙烯生产企业配套建设，在大型炼化一体化成为发展主流以前已形成了大量分散布局的中小型装置。而我国聚丙烯主要消费市场集中在华东和中南地区，东北、西北地区生产的大量聚丙烯产品需通过铁路往南、往东调运。在世界大宗石化产品利润变薄的趋势下，过高的运输成本进一步削弱了国内聚丙烯产品的竞争力。

4.3 产品结构不合理，产品档次和附加值低

目前国内聚丙烯装置多以生产通用牌号为主，高端市场和部分中端市场基本由国外生产商垄断。在目前国内聚丙烯市场尚处于总量短缺局面的情况下国内生产企业除了盈利水平较低以外尚且不会有明显压力，但随着未来一段时间国内聚丙烯产能大规模集中释放以及中东大量新增产能对国内市场形成冲击时，国内聚丙烯企业将面临严峻的竞争局面。

5 建议

建议我国聚丙烯行业在即将到来的“十二五”期间重点开展以下方面的工作。

(1)淘汰落后产能，提高行业整体规模及技术水平。应结合国家炼油及乙烯产业结构调整和布局优化相关工作的开展，逐步淘汰规模偏小、物耗能耗高、竞争力偏低的小本体装置。同时，应加快在建大型聚丙烯项目的实施进度，提高行业整体水平，满足市场需求。

(2)调整产品结构，增加高档牌号及专用料的生产。结合国内汽车、建筑等产业发展和人们生活水平不断提高的需要，加快高结晶高刚性产品、高速拉伸BOPP膜、热封膜、高透明包装及吹塑成型、高抗冲产品、薄壁注塑专用料等的开发和生产，逐步改变国内聚丙烯高端产品完全由进口产品垄断的局面。

(3)加快技术开发，增强自主创新和持续发展能力。一方面要继续加快聚丙烯生产工艺特别是气相法聚丙烯工艺的研究开发；另一方面要加快新型催化剂的研究开发。在实现N、DQ、CS型等催化剂工业化和系列化应用的基础上，加快第5代催化剂，即醚类高活性新型催化剂和气相法聚丙烯催化剂的研发工作，争取早日实现替代进口催化剂产品。同时，还应密切关注聚丙烯催化剂技术最新动态，继续开展茂金属催化剂和非茂金属单活性中心催化剂的研究开发工作。此外，聚丙烯产品开发应充分结合下游用户需求，开展有针对性的特性产品开发工作，提高产品附加值。

(4)继续进行原料来源多元化探索，降低生产成本和市场风险。积极探索Supperflex、OCT等增产丙烯技术以及丙烷脱氢、甲醇制烯烃等丙烯生产技术在国内实施的可行性和经济性，降低聚丙烯原料成本，以提高国内产品在应对中东等地区进口聚丙烯产品冲击时的竞争力。