中国聚丙烯生产工艺技术及品牌分析
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摘要：介绍了中国聚丙烯生产采用的工艺技术及装置产能，对国内生产的聚丙烯品种、牌号数量及价格进行了统计分析，给出了各类工艺装置生产的均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物比例和目前阶段各类工艺装置的特点，并对中国聚丙烯未来发展方向提出了建议。
1 概述
聚丙烯可分为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分为无规共聚聚丙烯和抗冲共聚聚丙烯。均聚聚丙烯由单一的丙烯单体聚合而成，分子链中不含乙烯单体，分子链的规整度很高，因此材料的结晶度高、抗冲击性能较差。无规共聚聚丙烯是在反应器中控制丙烯和乙烯的组份含量而得到的聚合物，乙烯含量（质量分数，下同）一般为1%～4%，最大为6%。抗冲共聚聚丙烯为丙烯、乙烯嵌段共聚物，是在丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯聚合所得产物，通常嵌段共聚体中乙烯含量5%～20%。丙烯、乙烯嵌段共聚物实际是聚乙烯、聚丙烯和末端嵌段共聚物的混合物，这种混合物既保持了一定程度的刚性，又提高了抗冲击强度，但透明性和光泽性有所降低，可用于制造要求高抗冲性能的制品，如机械零件、运输箱、管材、板材等，也可用于生产薄壁制品。
2 工艺技术简介
聚丙烯生产工艺技术有多种，其中应用最广泛的是液相本体工艺和气相工艺两大类。液相本体聚丙烯工艺是丙烯在液相条件下聚合生成聚丙烯，在生产抗冲共聚产品时组合气相流化床反应器，按反应器类型可分为本体环管反应器和搅拌釜反应器两类，环管反应器的代表是LyondellBasell公司的Spheripol工艺以及中国石化的环管工艺，搅拌釜反应器的代表是三井化学的Hypol工艺。气相聚丙烯工艺是丙烯在气相条件下聚合生成聚丙烯，代表性的工艺有LyondellBasell公司的Spherizone工艺、NTH公司的Novolen气相工艺、Ineos公司的Innovene工艺、JPP公司的Horizone气相工艺和Grace公司的Unipol气相工艺。截至2019 年底，中国采用液相本体技术的聚丙烯装置62套，产能1070万t/a，占全国总产能的43.8%。其中采用Spheripol工艺和中国石化环管工艺的装置53套，产能占比分别为14.4%和26.1%；Hypol工艺是国内早期从日本引进的聚丙烯技术，国内有9套装置，单套装置规模小，近年来没有发展。采用气相法技术的聚丙烯装置47套，产能1366万t/a，占全国总产能的56.2%，其中采用Unipol工艺、Novolen工艺、Innovene工艺、Horizone工艺的装置产能占比分别为20.9%、19.8%、8.8%和1.6%，采用Spherizone工艺的装置产能占比为5.1%。2019年中国聚丙烯装置工艺技术汇总见表1。
表1 2019年国内聚丙烯装置工艺技术汇总
工艺技术
装置数量/套
产能/（万t·a-1）
产能占比/%
中国石化环管工艺
29
626
25.6
Spheripol工艺
25
372
15.2
三井油化Hypol工艺
9
78
3.2
Spherizone工艺
3
115
4.7
Unipol气相工艺
17
509
20.8
Innovene气相工艺
15
430
17.6
Novolen气相工艺
10
275
11.2
Horizone气相工艺
2
40
1.6
合计
110
2445
100.0
3 中国聚丙烯品种牌号
2019年我国聚丙烯产量2234.7万t。在统计到的牌号中，产量1万t以上（含1万t）的牌号166个，合计产量约1956万t，占国内总产量的87.5%；产量1万t以下的牌号148个，合计产量40.4万t，占国内总产量的1.8%；未统计到牌号的产量约238万t，占国内总产量的10.7%。在统计到的聚丙烯牌号中，均聚、抗冲共聚和无规共聚物的产量占比分别为65.5%、25.0%和9.5%，品种牌号数量占比分别为37.1%、34.5%和28.4%，可以看出均聚物的牌号更为集中，抗冲共聚物和无规共聚物牌号则相对分散。详见表2。
表2 2019年中国聚丙烯分品种产量和牌号
（按统计到的牌号分析）
应用领域
产量
品种牌号
数量/万t
占比/%
数量/个
占比/%
均聚聚丙烯
1306
66
116
37
拉丝
742
37
5
2
注塑
205
10
32
10
BOPP
172
9
18
6
薄壁注塑
94
5
32
10
纤维
93
5
29
9
抗冲共聚聚丙烯
499
25
108
35
注塑
476
24
99
32
管材
23
1
9
3
无规共聚聚丙烯
190
10
89
28
透明料
96
5
50
16
管材
62
3
16
5
CPP
32
2
23
7
合计
1995
100
313
100
2019年我国万吨以上产量聚丙烯牌号中，产量在100万t以上的品种有均聚拉丝料、均聚BOPP、均聚注塑料、抗冲共聚低熔PP、抗冲共聚高熔PP；产量50万～100万t的品种有均聚薄壁注塑料、均聚纤维料、抗冲共聚中熔PP、无规共聚热水管材料、无规共聚透明料。价格方面，2020年1-9月，我国均聚PP的平均价格区间在7.77～8.11元/kg，抗冲共聚PP的平均价格区间在8.21～8.57元/kg,无规共聚PP价格区间在8.50～8.80元/kg。详见表3。
表3 2019年中国聚丙烯分品种价格
元/kg
聚丙烯品种
价格区间
平均价格
均聚物
拉丝
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
纤维
7.90～8.25
8.11
抗冲共聚物
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
无规共聚物
CPP膜
8.10～9.00
8.50
热水管
8.20～9.11
8.58
透明料
8.30～9.53
8.80
注：为产量在1万t以上的166个牌号,2020年1-9月的价格。
4 国产聚丙烯牌号按工艺类型统计
国内企业在引进聚丙烯专利技术时通常选择购买较多的牌号，设计时选择其中的一些牌号，而每年实际排产量较大的牌号通常仅限于有限的几种到十几种。 根据统计，2019年中国8类聚丙烯生产工艺技术中，均聚物产量占比较高的工艺分别为Unipol（90%）、Spheripol/国产环管（73%）、Novolen （66%）和Hypol（54%）；抗冲共聚物产量占比较高的工艺分别为Horizone（97%）、Spherizone（59%）、Innovene（41%）和Novolen（28%）；无规共聚物产量占比较高的工艺分别为Hypol（36%）、Innovene（16%）和Spheripol/国产环管（10%）。综合产品价格和性能，2019年中国高端料生产表现从高到低依次为：Horizone（100%）、Spherizone（59%）、Innovene（56%）、Hypol(46%)、Novolen（34%）、Spheripol/国产环管（28%）和Unipol（10%）。详见表4。
表4 2019年中国各类聚丙烯工艺技术三类聚合物产量占比
%
工艺技术
均聚物
抗冲共聚物
无规共聚物
合计
Spheripol/国产环管
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：按每种工艺统计到的牌号计算。
中国各类工艺技术中，Spheripol/国产环管工艺装置产能占比高，能生产包括均聚、抗冲共聚、无规共聚在内的应用广泛、全范围的聚丙烯产品，产品覆盖高中低端产品；Spherizone和Horizone工艺装置产能占比较小，目前主要生产高档注塑品种；Novolen和Unipol工艺，在国内生产时间较短，特别是后者，长期占有市场的高端料占比相对较少；Innovene工艺在中、高端产品中占有较高的比例。另据报道，抗冲产品中，低熔共聚产品市场容量最大，生产难度相对较低，目前国内所有的工艺都能生产。而中熔共聚、高熔共聚，市场容量相对较大，生产难度相对较大，价格也有一定优势，代表工艺主要有环管、Spherizone、Innoveve。一般来说，能否生产高熔指、高抗冲、高结晶产品，代表了工艺先进与否。薄壁注塑料由于其生产难度不高，所有工艺都能生产，未来其价格优势将逐渐失去。PPR管材料价格优势很大，但生产难度最大，对造粒机要求高，会降低装置生产能力，同时管材料需要进行认证，门槛很高，国内代表工艺主要有Spherizone、Innovene、Spheripol。透明料产品虽然有一定的价格优势，但由于专用添加剂占用了其一半以上的利润空间，限制了其产品的开发。未来中高熔共聚产品是聚丙烯产品最好的发展方向。
5 结论和建议
根据以上分析可以得出以下结论。（1）中国是世界聚丙烯生产工艺技术应用最全面的国家。2019年中国聚丙烯生产工艺中，环管工艺装置产能占比为41%，Unipol、Innovene、Novolen、Spherizone和Horizone的工艺装置产能占比分别为21%、18%、11%、5%和1%。2019年各工艺装置生产高端料的表现从高到低依次为：Horizone、Spherizone、Innovene、Hypol、Novolen、Spheripol/国产环管和Unipol工艺。（2）2019年中国聚丙烯产量2235万t，在统计到的占总产量90%的牌号中，均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物的产量占比分别为66%、25%和9%；牌号数量占比分别为37%、35%和28%。单价方面，均聚物价格最低，抗冲共聚物居中,无规共聚物最高。国产聚丙烯中均聚物牌号的市场集中度相对较高，抗冲共聚物和无规共聚物牌号的市场集中度相对要低。2019年中国有73家聚丙烯生产厂，产能2445万t/a。2020年建成投产的聚丙烯产能390万t/a，2021年又将有629万t/a产能建成投产，此外我国还将有较多的新建拟建项目。随着我国聚丙烯产能的快速增加，国内聚丙烯将从目前的供应不足向结构性过剩转变，通用料市场竞争激烈，行业整体经济效益或将呈现下滑趋势，部分产品结构不合理或经营不善的企业甚至将面临亏损，一些企业间的兼并重组或有可能发生。除持续降本增效外，未来我国聚丙烯差异化、高端化发展是必然趋势。建议我国聚丙烯在产企业加大对采用国产或引进技术的消化吸收和再创新力度，开发适应市场需求的聚丙烯品种，或与下游客户共同开发新品种。企业在新上聚丙烯项目时，需根据项目可获得的原料资源、项目地址情况及企业自身创新实力，结合各类工艺技术的特点，确定企业的竞争策略，做好产品目标市场定位，选择适宜的工艺技术，力争创造较好的经济效益。