甄赫南 所昊然
中国石油天然气股份有限公司大庆炼化分公司，黑龙江省大庆市 163000； 中国核电工程有限公司，北京市 100000
摘要：介绍了我国聚丙烯生产采用的工艺技术和装置能力，对我国生产的聚丙烯品种、牌号、数量和价格进行了统计分析，给出了目前各工艺单元生产的均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物的比例以及各工艺单元的特点，并对我国聚丙烯未来的发展方向提出了建议。
关键词：聚丙烯；均聚；抗冲共聚；无规共聚；中石化环管
1.概述
聚丙烯可分为均聚物聚丙烯和共聚物聚丙烯，共聚物聚丙烯可分为无规共聚物聚丙烯和抗冲共聚物聚丙烯。
均聚聚丙烯是由单一的丙烯单体聚合而成，其分子链中不含乙烯单体，因此其分子链具有很高的规整性，因此结晶度高，抗冲击性差。
无规共聚聚丙烯是通过控制反应器中丙烯和乙烯的含量而获得的聚合物。乙烯含量(质量分数，下同)一般为1% ~ 4%，最高为6%。
抗冲共聚聚丙烯是丙烯和乙烯的嵌段共聚物，由丙烯聚合后除去未反应的丙烯，再与乙烯聚合而成。通常，嵌段共聚物中的乙烯含量为5% ~ 20%。事实上，丙烯和乙烯嵌段共聚物是聚乙烯、聚丙烯和末端嵌段共聚物的混合物。这种混合物不仅保持了一定程度的刚性，而且提高了冲击强度，但透明度和光泽降低。可用于制造要求高抗冲击性能的产品，如机械零件、运输箱、管道、板材等。，也可用于生产薄壁产品。
2.工艺技术简介
聚丙烯生产技术有很多种，其中应用最广泛的是液相本体法和气相法。液相本体聚丙烯工艺是丙烯在液相条件下聚合生产聚丙烯。生产冲击共聚产品时，采用气相流化床反应器，根据反应器类型可分为体循环反应器和搅拌釜反应器。环管反应器以LyondellBasell公司的Spheripol工艺和中石化的环管工艺为代表，搅拌罐反应器以三井化工的海波工艺为代表。气相聚丙烯工艺是丙烯在气相条件下聚合生产聚丙烯。典型的工艺有里昂德尔巴塞尔公司的Spherizone工艺、第N公司的Novolen气相工艺、伊诺斯公司的Innovene工艺、JPP公司的Horizone气相工艺和格蕾丝公司的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有62家，产能1070万吨/年，占中国总产能的43.8%。其中，采用Spheripol工艺和中石化环管工艺的装置53套，产能分别占14.4%和26.1%；海波工艺是我国早期从日本引进的聚丙烯技术。国内有9套设备，单个设备规模小，这几年没有发展起来。采用气相技术的聚丙烯装置有47套，产能为1366万吨/年，占全国总产能的56.2%，其中采用Unipol工艺、Novolen工艺、Innovene工艺和Horizone工艺的装置产能分别为20.9%、19.8%、8.8%和1.6%，采用Spherizone工艺的装置产能为5.1%。2019年中国聚丙烯装置工艺技术总结见表1。
表1 2019年国内聚丙烯装置工艺技术汇总
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3.中国聚丙烯品种和等级
2019年，中国聚丙烯产量为2234.7万吨。统计品牌中，年产1万吨以上(含1万吨)品牌166个，总产量约1956万吨，占国内总产量的87.5%；年产1万吨以下品牌148个，总产量40.4万吨，占国内总产量的1.8%；未知品牌产量约238万吨，占国内总产量的10.7%。
在统计的聚丙烯牌号中，均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物的产量分别占65.5%、25.0%和9.5%，品种和牌号数分别占37.1%、34.5%和28.4%。可以看出，均聚物等级更集中，而抗冲共聚物和无规共聚物等级相对分散。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）
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2019年，在中国1万吨以上的聚丙烯牌号中，产量在100万吨以上的品种有均聚物拉丝材料、均聚物BOPP、均聚物注塑、抗冲共聚物低熔点PP、抗冲共聚物高熔点PP；产量50万~ 100万吨的品种有均聚薄壁注塑、均聚纤维材料、冲击共聚中熔PP、无规共聚热水管材料、无规共聚透明材料。
价格方面，2020年1-9月，国内均聚PP平均价格区间为7.77 ~ 8.11元/kg，冲击共聚PP平均价格区间为8.21 ~ 8.57元/kg，无规共聚PP平均价格区间为8.50 ~ 8.80元/kg。
4国内聚丙烯等级按工艺类型统计
国内企业在引进聚丙烯专利技术时通常会选择购买更多的品牌，在设计上也会选择一部分，但每年产量较大的品牌通常会限制在有限的几个到十几个。
据统计，2019年全国八大聚丙烯生产技术中，均聚物产量较高的工艺有Unipol(90%)、Spheripol/国产环管(73%)、novollen(66%)、Hypol(54%)；具有高抗冲共聚物产率的方法是horizon(97%)、Spherizone(59%)、Innovene(41%)和Novolen (28%)。无规共聚物收率高的工艺有海波(36%)、英诺文(16%)和斯皮波/国产环管(10%)。综合产品价格和性能，2019年中国高端材料生产性能如下:horizon(100%)、Spherizone(59%)、Innovene(56%)、Hypol(46%)、Novolen(34%)、Spheripol/国产环管(28%)和Unipol(。
在国内各种工艺技术中，Spheripol/国产环管工艺设备生产能力较高，可生产包括均聚、冲击共聚、无规共聚在内的应用广泛、品种齐全的聚丙烯产品，涵盖高、中、低端产品；Spherizone和Horizone工艺单元占的产能相对较小，目前主要生产高档注塑品种；诺和龙和Unipol工艺在国内生产时间短，尤其是后者，长期占据市场的高端材料比例相对较小；Innovene技术在中高端产品中占有很高的比例。
另据报道[2]，在冲击产品中，低熔点共聚物产品的市场容量最大，生产难度相对较低，目前国内所有工艺均可生产。中熔体共聚和高熔体共聚市场容量相对较大，生产难度相对较大，价格上有一定优势。代表性的工艺主要有环管、Spherizone和Innoveve。一般来说，能否生产出高熔融指数、高抗冲击性、高结晶度的产品，代表着工艺是否先进。薄壁注塑生产难度不大，所有工序都可以生产，所以未来其价格优势会逐渐丧失。PPR管材价格优势大，但生产难度最大，对造粒机要求高，会降低设备的生产能力。同时管材需要认证，门槛很高。国内有代表性的工艺主要有Spherizone、Innovene和Spheripol。虽然透明材料有一定的价格优势，但特殊添加剂占据了他们一半以上的利润空间，限制了他们产品的发展。未来，高熔点共聚产品将是聚丙烯产品的最佳发展方向。
5结论和建议
根据以上分析，可以得出以下结论。
(1)中国是世界上聚丙烯生产技术应用最全面的国家。在2019年中国聚丙烯生产工艺中，环管工艺单元产能占41%，Unipol、Innovene、Novolen、Spherizone、Horizone的产能分别占21%、18%、11%、5%、1%。2019年各工艺单元生产的高端材料性能由高到低依次为Horizone、Spherizone、Innovene、Hypol、Novolen、Spheripol/国产环管、Unipol工艺。
(2)2019年，中国聚丙烯产量为2235万吨。占总产量90%的品牌中，均聚物、抗冲共聚物和无规共聚物的产量分别占66%、25%和9%；品牌数分别占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品牌的市场集中度相对较高，而冲击共聚物和无规共聚物品牌的市场集中度相对较低。
2019年，中国有73家聚丙烯生产厂，生产能力为2445万吨/年，2020年聚丙烯生产能力为390万吨/年，2021年将另有629万吨/年投产[11]。此外，中国将有更多的新项目要建设。随着中国聚丙烯产能的快速增加，国内聚丙烯将从目前的供应短缺转变为逃避序列，一般材料市场的竞争将会激烈，行业整体经济效益将呈现下降趋势，一些产品结构不合理或管理不善的企业甚至会面临亏损，一些企业之间可能会发生并购。除了不断降低成本和提高效率，中国聚丙烯未来向差异化和高端化发展是必然趋势。
建议我国聚丙烯企业加强对国内或进口技术的消化吸收和再创新，开发符合市场需求的聚丙烯品种，或与下游客户共同开发新品种。企业进入新的聚丙烯项目时，应根据项目可用的原材料资源、项目地址和企业自身的创新实力，确定企业的竞争战略，结合各种工艺和技术的特点，定位产品目标市场，选择合适的工艺和技术，努力创造更好的经济效益。
参考文献
[1]洪定一．聚丙烯：原理、工艺与技术(第二版)[M]．北京：中国石化出版社，2011
[2]沈喆鑫,赵建保,高艳. 国家能源集团新建聚丙烯装置工艺的选择[J]. 化学工程与装备,2020,(1):29-32.
[3]陈蕾蕾,薛云峰,王飞虎,等. 蒲洁能化及其 40wt/a 聚丙烯装置新进展[J].化工管理,2019,(5):116-117.
[ 4 ] 殷 飞 . 中 石 化 聚 丙 烯 ST- Ⅱ 工 艺 的 优 化 措 施 [J]. 广 东 化工,2017,44(359):110-111.
[5]纪苏. Hypol 工艺聚丙烯装置第四反应器的优化运行探讨[J].当代化工研究,2020,(9):129-130.