聚丙烯原料多元化及其市场研究

摘要：21世纪以来，全球非常规资源的发现进入活跃期，也影响了聚丙烯产品的生产。中国的能源结构富煤、贫油、少气，现阶段国内煤制聚烯烃产品的发展已成为聚烯烃行业关注的焦点，煤制聚烯烃现阶段面临许多问题和挑战。

关键词：聚丙烯;原料多元化

一、煤制聚丙烯

2010年10月原神华集团（现国家能源投资集团）全资子公司神华包头煤化工有限公司全球第一套煤制聚丙烯装置开车成功。2010年美国页岩油产量不到50万桶/日（约合2500万吨/年）;2018年增长到600万桶/日（约合3亿吨/年）[1]，页岩油革命致使廉价的丙烷涌入国际市场。新兴的丙烷脱氢（PDH）制备聚丙烯技术，在中国沿海大量投建新工厂。持续的“低油价”时代促使传统石油制聚丙烯同样吸引投资者的目光，位于浙江舟山的浙江石化5000万吨/年，炼油装置一期配套90万吨/年。聚丙烯装置2019年12月初投产，2020年1月份正式商业化运行，其中煤制烯烃是烯烃原料多元化进程的主力。

聚丙烯由丙烯原料聚合而成。原料丙烯分子式为C3H6，结构式CH3CH=CH2，分子中有一个C-C双键。常温常压下，丙烯为气态。无色、易燃，略带烃类的特殊甜味。不溶于水，低毒。丙烯来源主要有两类。一是蒸汽裂解、催化裂化等传统石油路线;二是基于工艺路线变革的原料多元化（MTP/MTO、丙烷脱氢等）路线[2]。

目前工业上传统的丙烯来源均为石油制取乙烯的副产物，有两大类加工路線[3]。一是由石脑油等轻烃蒸汽裂解制取乙烯、丙烯，二是原油炼厂气通过流化催化裂化FCC（Fluid Catalytic Cracking）和深度催化裂解工艺DCC（Deep Catalytic Cracking）等工艺创新直接裂解制取乙烯、丙烯。蒸汽裂解副产丙烯仍然是全球丙烯生产的主要来源，截至2019年底全球丙烯产能中，70%为石化厂生产乙烯副产的丙烯，其中有41%来自石脑油裂解制烯烃装置，29%来自炼厂气裂解制烯烃装置;18%来自以美国和中东轻烃类资源丰富的丙烷脱氢和烯烃歧化，8%来自我国通过MTO或MTP工艺生产的煤制丙烯。

新兴路线分为二大类，一是以煤、天然气为原料，通过气化合成甲醇产品，由甲醇生成乙烯、丙烯产品的甲醇制丙烯工艺MTP（Methanol to Polypropylene）和甲醇制烯烃工艺MTO（Methanol to Olefins）。二是以丙烷为原料的丙烷脱氢工艺PDH（Propane Dehydrogenation）。目前全球新兴路线都集中在我国。甲醇制丙烯工艺MTP和甲醇制烯烃工艺MTO集中在我国西部煤炭资源丰富的地区，丙烷脱氢工艺PDH则集中在东部、南部沿海地区，充分利用来自美国和中东地区的廉价液化气资源。

以煤炭为原料制取烯烃通过中间产品甲醇合成，分为甲醇制丙烯工艺MTP和甲醇制烯烃工艺MTO两种。甲醇制烯烃工艺MTO应用工业化最广泛的是我国大连物化所的DMTO专利技术。截至2020年底已有工业化装置26套。甲醇制丙烯工艺MTP工业化装置仅有3套，其中2套在宁夏煤业有限责任公司，另外1套在内蒙古大唐能源公司。

二、聚丙烯树脂及其的生产工艺

聚丙烯树脂是无色、无臭、无毒、半透明固体颗粒，五大通用塑料之一，性能优良的热塑性塑料。聚丙烯树脂具有优异的机械特性、热性能和易于加工的可塑性。是仅次于聚氯乙烯、聚乙烯的第三大通用塑料[4]。

淤浆法是最早工业化的生产方法，在上世纪80年代曾占据主导地位，目前已经淘汰。液相本体法和气相法不使用稀释剂、流程短、能耗低等优点，已经成为现代聚丙烯生产工艺的主流[5]。2000年后新增产能以更先进的气相法为主，占比达八成以上。国内新增聚丙烯产能均采用气相法聚合工艺技术，主要工艺包括：BP公司的Innovene工艺、Dow公司的Unipol工艺和ABB lummus公司Novolen工艺。截至2020年，国内采用Unipol工艺的聚丙烯装置已达15家，产能为488万吨/年;采用Innovene工艺的聚丙烯装置已达16家，产能为448万吨/年;采用Novolen工艺的聚丙烯装置共6家，产能为280万吨/年，约占国内聚丙烯总生产能力的11.71%。

三、聚丙烯树脂市场供需

2010年以来，国内聚丙烯行业共经历三次大扩能，如图1所示。2014年、2016年的前两次大扩能主力均是以煤化工和丙烷脱氢PDH为主的新技术扩能，2019～2022年第三次扩能进入了大炼化时代。2010～2013年国内聚丙烯装置处于集中建设期，2014年新建成产能集中投放。2015年开始，进入稳定生产期，因过度投产导致了聚丙烯产品的低价竞争加剧，部分计划上马的装置出现延期。2016年投产步伐加快，十三五期间，石化产业规划布局方案提出重点建设七大石化产业基地，淘汰落后产能，民营企业成为炼化一体化的重要参与者与领跑者。以恒力石化、荣盛石化、盛虹化工、东华能源、卫星石化、宁夏宝丰等为代表的上市企业进入聚丙烯市场，并进行较大规模的产能布局。长期持续的中低油价给炼化企业带来廉价的原料，催化了2020年国内聚丙烯市场十年内的第三轮扩能高峰。2021年国内聚丙烯市场预计新增产能430万吨。

四、聚丙烯树脂的下游应用变化预测

国内聚丙烯主要用于生产编织制品、薄膜制品、注塑制品、纺织制品等。未来几年，聚丙烯在各个领域的需求量持续增长，消费结构也将逐步发生变化。2020年国内聚丙烯表观消费量2577万吨（见表1）。

国内聚丙烯消费结构中，低端产品占比相对较高，如编织制品和普通包装膜，尤其是编织制品占比明显高于全球平均水平。目前国内编织制品主要用于粮食、化肥、水泥等大宗固体产品的包装。房地产调控政策的持续收紧将影响到水泥等建筑材料对编织袋的需求，编织制品聚丙烯需求占比呈下降趋势。

注塑制品主要应用于汽车、家电、日用品、玩具等领域。近年来外卖行业的兴起，外卖所使用的各类餐盒多采用透明性、流动性较好的薄壁注塑聚丙烯制作，也促进了薄壁注塑聚丙烯的需求增长。2020年爆发的“新冠肺炎疫情”大幅推进全民公共卫生领域的发展，医疗用品行业对高透明聚丙烯产品需求将逐年增长。

BOPP薄膜具有质轻、机械强度高、尺寸稳定性好等优点，广泛应用于印刷、软包装及快递等行业。国内软包装行业快速发展及快递量的迅猛增加推动了作为软包装膜的增长，但该行业技术含量和产品附加值不高，同质化严重，市场竞争激烈，BOPP行业正处于结构调整升级阶段。

五、结束语

2010年10月世界第一套煤制聚丙烯神华包头工厂投产以来，国内煤制聚丙烯逐步成熟。美国页岩油革命，丙烷脱氢制备聚丙烯技术廉价的丙烷原料涌入国内。连续多年的“低油价”时代，大型炼化一体化装置带来投资热潮[6]。

随着原料多元化的进展，聚丙烯生产、产品链及下游应用产业进一步发展和完善。煤制聚丙烯起步晚，以生产通用牌号产品为主，正積极寻求高质量专用料的开发与质量提升，获得行业认可。通过历史数据的对比、国内宏观经济形势的分析及市场实际调研结果，对2020年国内聚丙烯需求结构变化预测为：注塑类共聚产品占比增长最快，预计增长23%;管材料因房地产及国家基础建设投入建设增长至5%左右;透明料占增长至5%;CPP占比增长至近3%。

参考文献：

[1]赵文明.全球烯烃原料多元化对中国烯烃产业影响[C].2017.

[2]陈硕，王定博，吉媛媛，等.丙烯为目的产物技术进展[J].石油化工，2011，40（02）：217-224.

[3]朱根权.工艺条件对催化裂解轻汽油裂化制低碳烯烃反应的影响[J].石油炼制与化工，2015，46（06）：8-11.

[4]董文铎，余娇，高丽春.聚丙烯市场现状及发展预测[J].化工技术经济，2003，21（07）：33-39.

[5]李健.气相法聚丙烯工艺生产对比分析[J].化工管理，2017（43）：187-188.

[6]丁巍.能源和化工产业展望[C]. 2018.

作者简介：冯涛（1979，11月—），男，宁夏银川人。所在单位及职称：国家能源集团宁夏煤业有限公司煤制油化工销售分公司经济师职称。教育经历：1997.9～2001.7，华东理工大学，资源与环境工程学院，工学学士学位;2018.9～2021.6，浙江大学，化学工程与生物工程学院，工程硕士学位。