聚丙烯(PP)以丙烯為原料,是世界上五大通用熱塑性合成樹脂之一,在各種長、短丙綸纖維生產(chǎn)上得到廣泛應用,產(chǎn)品主要有聚丙烯編織袋、打包袋、注塑制品等,這些產(chǎn)品應用于生產(chǎn)電器、電訊、燈飾、照明設備及電視機的阻燃零部件,近幾年在醫(yī)療領域也有較普遍的應用。本文整理了未來7個月即將投產(chǎn)丙烯裝置的項目、我國聚丙烯生產(chǎn)所采用的工藝技術和特點以及分析了國內(nèi)聚丙烯的市場應用、供需平衡及未來預測等。中科煉化聚丙烯裝置
我國聚丙烯消費量遠高于世界平均水平。旺盛的市場需求也催生了聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長,在五大通用塑料中,產(chǎn)量已超過聚乙烯和聚氯乙烯,位列第一位。
2019年我國聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量分別為2703萬噸和2320萬噸,已經(jīng)形成中國石化、中國石油、中國海油等央企,中沙(天津)石化、中韓(武漢)石化、中海殼牌等合資企業(yè),恒力石化、浙江石化等民企,煤化工企業(yè)、丙烷脫氫企業(yè)及進口產(chǎn)品多主體互動的競爭格局,其中中國石化產(chǎn)能最大,占我國總產(chǎn)能的26%,其次是中國石油,占比18%。從原料來源看,油制聚丙烯占比最大,為59%,其次為煤制聚丙烯,占比為25%。未來隨著新建項目投產(chǎn),聚丙烯產(chǎn)能仍將快速增長,產(chǎn)品性能的高端化、功能化和差異化及產(chǎn)品質(zhì)量的恒定化、銷售方式的數(shù)字化、出口渠道的多元化將是聚丙烯行業(yè)的發(fā)展方向。預計2020年內(nèi)我國將新增590萬噸聚丙烯產(chǎn)能,年底聚丙烯產(chǎn)能將首超3000萬噸。未來7個月中,哪些聚丙烯裝置即將投產(chǎn)呢?中科煉化
投產(chǎn)時間:5月底 產(chǎn)能:55萬噸/年
中科煉化是中國石化在建的最大煉化項目,也是廣東省“十三五”重點建設工程。項目一期總投資400多億元,建設1000萬噸/年煉油、80萬噸/年乙烯。裝置計劃5月底投料,6月底打通煉油全流程,7月底打通化工全流程,該裝置涉及聚丙烯產(chǎn)能55萬噸,其中20萬噸/年聚丙烯裝置采用美國Lyondellbasell公司最新開發(fā)Spherizone聚丙烯工藝技術,可生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物及三元共聚物全范圍的聚丙烯本色粒料產(chǎn)品,35萬噸/年聚丙烯裝置是使用中石化ST三代環(huán)管聚丙烯工藝技術,產(chǎn)品歸中石化華南銷售分公司統(tǒng)銷。海國龍油石化
投產(chǎn)時間:7月 產(chǎn)能:35萬噸/年 20萬噸/年
黑龍江省海國龍油石化股份有限公司(原大慶聯(lián)誼石化)遵循“油頭化尾”石油精深加工路線要求,采用中國石化石油化工科學研究院重油深度催化裂解(DCC—PLUS)及超級懸浮床加氫加工流程(MCT),建設550萬噸/年重油催化熱裂解項目建成后將成為國內(nèi)首個“油頭化尾”式的“智能型工廠”,下游配套35萬噸(ST-Ⅱ) 20萬噸(ST-Ⅱ)兩套聚丙烯生產(chǎn)線,分別生產(chǎn)大眾牌號和替代高端進口牌號產(chǎn)品,靈活應對市場需求,該裝置計劃于7月份投產(chǎn)。寶來石化
投產(chǎn)時間:三季度 產(chǎn)能:40萬噸/年 20萬噸/年
寶來利安德巴塞爾石化聚丙烯裝置計劃2020年三季度投產(chǎn),該聚丙烯裝置共有兩條生產(chǎn)線,一條40萬噸/年(Spheripol-Ⅱ),一條20萬噸/年(Spheripol)。中化泉州聚丙烯二期
投產(chǎn)時間:6月 產(chǎn)能:35萬噸/年
中化泉州煉化一體化項目(二期)項目位于福建省泉州市惠安縣泉惠石化工業(yè)區(qū)內(nèi)(東橋鎮(zhèn)),總投資約325億元,依托已建成投產(chǎn)的1200萬噸/年煉油項目,新建和改擴建13套煉油化工裝置以及相關配套儲運、碼頭、公用工程,使原油加工能力達到1500萬噸/年煉油,同時實施100萬噸/年乙烯項目(含80萬噸/年芳烴),下游配套35萬噸/年聚丙烯裝置(Unipol),該項目預計將于2020年6月份投產(chǎn),聚丙烯裝置計劃8月份出產(chǎn)品。萬華化學
投產(chǎn)時間:9月初 產(chǎn)能:30萬噸/年
萬華化學乙烯一體化項目是國內(nèi)第一套以丙烷為原料的裂解裝置,裂解產(chǎn)品包括100萬噸/年乙烯與52萬噸/年丙烯。百萬噸聚烯烴裝置包括35萬噸/年HDPE(Hostalen ACP)、45萬噸/年FDPE(Unipol)、30萬噸/年聚丙烯(Spheripol-Ⅱ),裝置計劃于6月15日中交,下游配套裝置于9月初開工生產(chǎn)。東華能源(寧波二期)
投產(chǎn)時間:10月 產(chǎn)能:40萬噸/年
東華能源丙烷資源綜合利用二期項目位于浙江省寧波市,總投資65億元,配套66萬噸丙烷脫氫、兩套40萬噸聚丙烯裝置(Unipol),大型壓縮機、丙烷丙烯精餾塔、反應器已安裝就位,聚丙烯項目計劃10月份投產(chǎn)。東明石化
投產(chǎn)時間:11月 產(chǎn)能:20萬噸/年
東明石化在建恒昌化工20萬噸/年高端聚丙烯項目(Spheripol-Ⅱ),采用混烷脫氫工藝,總投資20億元,聚丙烯計劃于2020年11月份投產(chǎn),項目采用國際先進的美國利安德巴塞爾工藝,是我國首套能夠同時生產(chǎn)無規(guī)共聚和抗沖共聚高端聚丙烯產(chǎn)品的裝置。聚丙烯的生產(chǎn)方法主要有液體本體法和氣體本體法。聚丙烯主要工藝技術 (圖1)和國內(nèi)聚丙烯裝置(2018年)工藝技術一覽表:以上各種工藝技術中,環(huán)管反應器是最好的聚丙烯均聚物生產(chǎn)工藝技術,而流化床反應器是一種靈活性較大的聚丙烯共聚技術。所以,不論從裝置數(shù)量還是生產(chǎn)能力上,Spheripol工藝和中石化ST環(huán)管法工藝都占有絕對優(yōu)勢,至2018年已達到62套,生產(chǎn)能力已達1068.5萬噸/年,占全國生產(chǎn)能力的43.6%。以Unipol、Novolen、Innovene聚丙烯工藝為代表的氣相法工藝近10年來發(fā)展很快;三井化學的Hypol工藝由于不能滿足大型化的裝置規(guī)模要求,且投資成本較高,近幾年己無人問津。近年來,聚丙烯工藝和新建裝置向經(jīng)濟性、大型化、產(chǎn)品高性能化方向發(fā)展,依靠催化劑技術的進步和設備制造能力的提高,大部分新建裝置的單線產(chǎn)能都在30萬噸/年~50萬噸/年,大大提高了裝置的經(jīng)濟性。在產(chǎn)品技術方面,都在大力開發(fā)生產(chǎn)高附加值、高性能的新產(chǎn)品。ondellBasell是應用最廣泛的聚丙烯工藝技術。在其基礎上還派生出ST環(huán)管、ExxonMobil工藝、Hypol-Ⅱ環(huán)管工藝等,Spheripol工藝采用環(huán)管反應器串聯(lián)氣相反應器生產(chǎn)聚丙烯無規(guī)共聚物和均聚物,再串聯(lián)一個或兩個氣相反應器生產(chǎn)抗沖共聚物。均聚反應采用液相環(huán)管反應器。漿液濃度高(50%wt)。反應器的單程轉化率高,達到50%~65%。多相共聚采用氣相法密相流化床反應器。其催化劑的粒徑大而且圓,所生成的聚合物顆粒大(粒徑2mm左右)且粒徑分布窄,顆粒呈球形,流動性好,堆積密度高(450kg/m3)。反應器時-空產(chǎn)率可達80kgEPR/(h·m3),容積利用率接近50%。采用一個氣相反應器系統(tǒng)可以生產(chǎn)乙烯含量在8%~12%wt的抗沖共聚物。Novolen工藝是由BASF公司開發(fā)成功的。Novolen氣相工藝采用帶雙螺帶攪拌立式反應器,此反應器能使PTK催化劑在氣相聚合的單體中分布均勻,使每個聚合物顆粒保持一定的鈦/鋁/給電子體的比例。聚合反應器的撤熱方式是靠丙烯氣的循環(huán)。液態(tài)丙烯用泵打入反應器,通過丙烯的汽化吸收一部分聚合反應熱,未反應的氣態(tài)丙烯用水冷凝后使其液化,再用泵打回反應器使用。Novolen工藝可生產(chǎn)范圍廣泛的各種聚丙烯產(chǎn)品,產(chǎn)品熔體指數(shù)范圍0.2~100g/10min,產(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)為90%~99%,拉伸模量最高可以達到2400MPa。Novolen工藝兩個反應器的裝置可以設計成“可切換”的模式,即兩個反應器可串聯(lián)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。Unipol工藝是聯(lián)碳公司和殼牌公司在20世紀80年代中期聯(lián)合開發(fā)的一種氣相流化床PP工藝,是將應用在聚乙烯生產(chǎn)中的流化床工藝移植到PP生產(chǎn)中的工藝。該工藝只需要用一臺流化床主反應器就可生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物產(chǎn)品,可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作條件而使產(chǎn)品性能保持均一。該工藝另外一個顯著特點是可以配合超冷凝態(tài)操作,即所謂的超冷凝態(tài)氣相流化床工藝(SCM)。由于超冷凝操作能夠最有效地移走反應熱,能使反應器在體積不增加的情況下提高很大的生產(chǎn)能力,如通過將反應器內(nèi)液相的比例提高45%,可使現(xiàn)有的生產(chǎn)能力提高200%。Unipol工藝還開發(fā)SHAC催化劑ADT系統(tǒng),通過SHAC催化劑和給電子體的不同組合,可以生產(chǎn)性能范圍很寬的各類產(chǎn)品。商業(yè)化均聚物產(chǎn)品的MFR0.2~35g/10min;對于無規(guī)共聚產(chǎn)品,工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品牌號中乙烯含量在0.5%~5.5%(質(zhì)量分數(shù)),最高乙烯含量為7%。Unipol工藝采用兩臺串聯(lián)反應器系統(tǒng)生產(chǎn)的抗沖共聚產(chǎn)品的MFR分子量分布很寬。商業(yè)化生產(chǎn)的抗沖擊共聚物乙烯含量最高達21%,橡膠相含量為35%。最近10年來聚丙烯工藝技術最主要的進展就是Spherizone工藝的商業(yè)化。采用多區(qū)循環(huán)反應器(MZCR)技術的Spherizone工藝,將一個反應器分成可以獨立控制反應條件的兩個反應區(qū)域,反應溫度、氫氣濃度、單體濃度可以分別控制,逐步增長的聚合物顆粒在兩個反應區(qū)域內(nèi)快速多次循環(huán),實現(xiàn)聚合物顆粒內(nèi)類似“洋蔥”狀的均勻混合。只用一個MZCR反應器就可生產(chǎn)質(zhì)量更加均一,分子量分布很窄到很寬的均聚物產(chǎn)品,綜合性能比傳統(tǒng)產(chǎn)品更好的無規(guī)共聚物產(chǎn)品,以及一些全新的多相聚合物。
Spherizone工藝大大拓展了聚丙烯產(chǎn)品的性能范圍。采用Spherizone工藝能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品,包括全部聚丙烯常規(guī)牌號和部分特殊產(chǎn)品牌號。這一方面源于多區(qū)循環(huán)反應器獨一無二的設計,另一關鍵因素是Basell所提供的高收率、高選擇性Avant催化劑。該催化劑可生產(chǎn)均聚物,無規(guī)、三元、非均相抗沖等共聚物產(chǎn)品。2014-2019年中國聚丙烯產(chǎn)量走勢總的來看,近幾年由于新件裝置在大型化發(fā)展迅速,催化劑技術的進步和設備制造能力的提高、單線產(chǎn)能規(guī)模顯著擴大,極大提升了裝置的經(jīng)濟性,而在產(chǎn)品技術方面,企業(yè)也積極的開發(fā)生產(chǎn)高附加值、高性能的新產(chǎn)品,企業(yè)在國內(nèi)市場競爭力有所增強。但相對于起步較早的發(fā)達國家,中國的聚丙烯仍有部分產(chǎn)品不能滿足市場需求,需要依靠進口。而從具體的進口來源來看,歐美日等企業(yè)憑借強大的科研及技術實力,牢牢占據(jù)進口聚丙烯產(chǎn)品的高端領域,韓國、新加坡、泰國、馬來西亞、中國臺灣等則借助地域及長期扎根國內(nèi)銷售網(wǎng)絡的優(yōu)勢,中東各國則依靠其強大的成本優(yōu)勢,大有后來居上之勢,近幾年增長極為迅速。在對外出口方面,2012-2019年,我國聚丙烯樹脂出口量整體上揚,出口量穩(wěn)定增長,出口流向方面,主要是東南亞各國,但總體而言,我國聚丙烯樹脂出口量的提升反映出本土聚丙烯廠商生產(chǎn)實力的增強,國際競爭實力的提高。聚丙烯因成本低、綜合性能好、對環(huán)境友好等特點,近年來對其他塑料的替代發(fā)展很快,包括在交通和家電領域使用的ABS,在地毯面紗和無紡布中使用的尼龍,在硬包裝、薄膜和電纜中使用的PE,在硬包裝和家電中使用的PS,在薄膜和醫(yī)療用品中使用的PVC。與環(huán)保相關的另一個優(yōu)勢就是在汽車、家電等耐用消費品中盡可能多的使用PP,替代對環(huán)境友好度不如PP的其他材料。從聚丙烯下游需求結構來看,拉絲注塑依然為聚丙烯主要下游需求,其中拉絲占比33%,共聚注塑占比22%,均聚注塑占比14%,此外纖維占比11%。從終端產(chǎn)品來看,拉絲制品主要是用于糧食、化肥及水泥等的包裝上,注塑制品主要用在小家電、日用品、玩具、洗衣機、汽車和周轉箱上,薄膜(BOPP)制品主要用于食品包裝領域。2012-2019年我國聚丙烯(PP)產(chǎn)量呈增長趨勢,2019年,國內(nèi)PP產(chǎn)量為2502萬噸,同比增長8.8%,增速為近年來新低,較2018年下降5.1個百分點。增速放緩的主要原因是2019年屬于我國聚丙烯檢修大年,環(huán)保力度的加強也使得行業(yè)產(chǎn)量增速放緩。從表現(xiàn)消費量方面來看,2012-2019年,我國聚丙烯表觀消費量和國內(nèi)自給率整體呈上升的趨勢。2019年,我國聚丙烯表觀消費量為2550萬噸,同比增長9.2%。2020年,受市場供需影響我國聚丙烯(PP)市場價格會出現(xiàn)階段性波動上漲,但整體PP市場價格仍將保持低位運行。(文章來源:流程工業(yè))
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