高端聚烯烃产品将是行业发展重点

1 国内高端聚烯烃塑料的发展现状

高端聚烯烃,即为具有高技术含量、高应用性能、高市场价值的聚烯烃产品,指乙烯、丙烯在茂金属催化剂作用下聚合可以生成mPE、mPP,乙烯分别与1-丁烯、1-己烯、1-辛烯共聚形成各种乙烯α-烯烃共聚物,碳数越高难度越大,乙烯与醋酸乙烯共聚生成EVA,乙烯与C3 产业链的丙烯酸共聚形成EAA。

高端聚烯烃主要包括两大类型:

一是大宗品的高端牌号,如茂金属牌号的聚乙烯、聚丙烯产品(mPE、mPP),高碳α-烯烃共聚的聚乙烯牌号等。

二是特种聚烯烃树脂,如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、聚丁烯 -1(PB-1)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)等。

高端聚烯烃应用领域十分广泛,其最主要的应用领域如下:

主要领域 具体应用工业管道 输配水、输送热力、制冷、废水、油气管道等汽车领域 用于汽车中保险杠系统、汽车内外饰、仪表盘等卫生保健 制药、医疗设备、实验室、化妆品、注射器和诊断等

1.1 国内高端聚烯烃需求量大,自给率低

近年来,随着我国聚烯烃产业的快速发展,结构性矛盾也日益突出。 一方面,我国聚烯烃产品以中低端通用料为主,目前国内已出现产能过剩、产品同质化竞争严重等现状。 另一方面,我国高端聚烯烃产品严重依赖于进口。

截止2020 年,我国高端聚烯烃总产量为500 万吨左右,消费量达到1140 万吨,自给率仅为44%。 以茂金属聚乙烯(mPE)为例,目前中国市场的需求量约为100 万吨左右,但2020 年中国产量仅有11 万吨,自给率约有28%,进口依存度超过92%。 而辛烯共聚聚乙烯自给率9%、超高分子量聚乙烯的自给率相对较高,已超过60%,但POE 弹性体、EVOH 甚至未实现工业化生产,虽已建成中试装置,产品也开始试用,但距离工业化生产还有一段距离,产品大多依赖进口。

我国高端聚烯烃行业这种供需失衡的局面,一方面导致了国内聚烯烃产品的市场竞争较为激烈,降低了中国产品的盈利能力和利润空间,另一方面,也为高端聚烯烃牌号的进口创造了市场空间,这就是中国高端聚烯烃产业发展过程中的重大弊端。

1.2 国产技术尚未成熟,高度依赖进口技术

国内高端聚烯烃产品的自给率之所以那么低,很大原因是受限于技术壁垒。 2020 年中国聚乙烯产能已超过2800 万吨,但其生产工艺对进口技术的依存度已超过了90%。 其中超过46%的产能是采用Univation 公司的Unipol 气相工艺,超过17%的产能采用利安德巴塞尔公司的淤浆法工艺,其他工艺,也多采用国外技术生产工艺。

另外,我国进入高端聚烯烃领域的时间较晚,以茂金属聚合工艺技术为典型,从20 世纪90 年代开始组织国家技术攻关,但目前无论在催化剂的结构设计、聚合工艺,还是产业化规模、产品型号等方面都难以满足市场需求。 加之科研投入偏低,使得行业基础研究薄弱,就成为了限制中国高端聚烯烃行业创新发展的关键,也造成了中国目前聚乙烯产品的同质化现象,产品也多集中在低中端领域。

所以,国内的高端聚烯烃行业中,技术壁垒高,目前依旧依赖国外技术的引进驱动,而国产技术成熟度不高,产品质量稳定性与国外还有差距,仍处于一个相对落后的阶段,短期内难有改变。

2 目前国内高端聚烯烃生产技术情况

分类 重点产品 当前国内技术情况 未来建设目标和内容茂金属聚乙烯(mPE)齐鲁石化采用北京化工研究院开发的茂金属催化剂,在元HPDE 装置上成功实现茂金属聚乙烯工业化生产;中石油石化院完成茂金属催化剂在气相法中试装置上的长周期实验,完成了两个共聚牌号的批量试产。规模化茂金属聚乙烯装置建设,茂金属聚乙烯催化剂及茂金属聚乙烯新牌号的开发和工业化生产大宗品种的高端牌号 高碳a 烯烃共聚乙烯乙烯共聚聚乙烯规模化装置建设,新牌号的开发和工业化生产辛烯共聚国内有超过20 家聚乙烯企业引进了C6 共聚牌号,但实际生产比例较小。聚乙烯 虽有大量研究,但尚未实现工业化。 规模化装置建设,溶液法聚合工艺及配套催化剂开发与工业化示范茂金属聚丙烯燕山石化在连续法工业化装置上试生产出合格的茂金属聚丙烯;中石油石化院载体型毛技术聚丙烯催化剂在间歇式液相本体聚丙烯装置上成功生产出高透明茂金属聚丙烯MPP6006。茂金属聚丙烯催化剂及茂金属聚丙烯工业化牌号的开发和工业化生产

续表

3 高端聚烯烃产业链以及重点产品的下游应用

以煤、石油、天然气一次能源为源头,经过裂解等反应获得中间产物, 我们划分为C2、C3、C4 及以上三大类,再自身聚合,或者相互反应之后再聚合最终制得高端聚烯烃、 工程塑料PC、生物可降解材料三大类化工新材料。

(高端聚烯烃产业链图,来源:网络图片)

3.1 茂金属聚乙烯(mPE)

茂金属聚乙烯(mPE)是以茂金属催化剂为基础合成的一种聚乙烯树脂,产品类型主要包括茂金属低密度高压聚乙烯(mLDPE)、茂金属高密度低压聚乙烯(mHDPE)和茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)。

我国mPE 产品严重依赖进口,进口量基本维持在60 ~70 万吨,而国产量仅在3 ~4 万吨左右。

3.2 茂金属聚丙烯(mPP)

茂金属聚丙烯(mPP)相比Ziegler-Natta 催化剂体系聚丙烯产品分子链段更加规整,产品外观更加优异,透明性好;挥发物和析出物含量更低,更加洁净,可广泛应用于纺丝、医疗、食品包装等领域。

目前,我国mPP 商业化生产暂无,高端应用领域所需产品全部依靠进口。 国内mPP 的消费量约7-8 万吨,主要用于高透明聚丙烯制品特别是微波炉用具及医疗用品、纺粘无纺布、超细旦丙纶纤维和食品包装膜等领域的高端产品生产。

3.3 乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)

EVA 是乙烯醋酸乙烯共聚物,可用于生产光伏胶膜、发泡、电线电缆、热熔胶等产品。 不同含量的醋酸乙烯(VA)可以制成不同下游产品,当EVA 的VA 含量高于28%时,可以用于制成光伏胶膜;当EVA 的VA 含量为5%-10%时,可以用于制成发泡。

2017-2020 年,国内 EVA 年产能大约维持在97.2 万吨;2020 年产量74.1 万吨,2016-2020 年年均复合增速15%。 我国EVA 进口依存度较高,2020 年 EVA 进口量117.7 万吨,进口依存度为63%,较2016 年72%有所回落,随着产量稳定增长,进口依存度逐步下降。

3.4 聚烯烃弹性(POE)

POE 是Polyolefin Elastomer 的简称,主要是乙烯/1-辛烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-丁烯的无规共聚物,由α-烯烃导入较长的支链使柔软的无定型共聚物形成橡胶相。

POE 作为一种热塑性聚烯烃弹性体材料,具有良好的弹性、透明性、低温韧性、抗紫外线性,应用范围较广,当前主要被应用在电线电缆、汽车零部件、包装薄膜、医疗器械、发泡材料等领域。 受终端产业快速发展,国内POE 年需求量持续攀升,在2020 年达到40 万吨左右,且仍处于快速增长趋势。

3.5 EVOH

EVOH 作为优秀的高阻隔性包装材料,已经在欧、美、日等发达国家,以多层薄膜或杯盘瓶等形式广泛应用于较长保质期的肉类、蔬菜类、果汁类罐头和调味品等食品包装上,而其市场在中国尚有较大发展空间。

近两年我国EVOH 高阻隔膜市场规模增速较快,2014-2017年均增速达23.8%,2017 年阻隔包装占总消费量的50.0%。 除此之外,基于EVOH 的高阻隔性,其在汽车箱与多层复合瓶也得到广泛应用。

4 高端聚烯烃产能集中在海外

从全球的生产布局来看,高端聚烯烃生产主要集中在西欧、东南亚和北美地区,中东以大宗通用料为主,其中日本是东南亚高端聚烯烃主要生产国。 相关企业包括ExxonMobil、Dow化学、BASF、 LyondellBasell、Total、三井化学、住友化学、旭化成等。

以mPE 为例,全球mPE 产能约为1500 万吨,市场规模超过2000 亿元,其中产能50 万吨/年及以上的企业共5 家,主要集中在美国,CR5 约为40%,均拥有自己的mPE 牌号,并进行技术封锁。

mPE 主要企业 地区 产能/(万吨/年)美国 130 ExxonMobil新加坡 190 Dow 化学 美国 60泰国 65 sadara 石化 沙特 72印度信诚工业公司 印度 55 Chevron Phillips 美国 50

其中,茂金属线性聚乙烯(简称mLLDPE)在西欧、东南亚和北美的市场规模占有率分别达到37%、23%和16%。

5 高端聚烯烃产品将是行业发展重点

当前,我国高端聚烯烃生产技术虽然尚不成熟,产品自给率低,进口依赖度高,但随着高端聚烯烃应用需求的不断攀升,行业发展前景好,决定了中国聚烯烃产业不断向高端化、差异化等方向发展的强烈趋势性。 而且,我国高端聚烯烃产业的上升空间较大,中国石油、中国石化、烟台万华等在茂金属聚烯烃产业化的技术积累及硬件和软件条件已开始布局,正在加速推进我国聚烯烃产业的高端化进程。

政策支持也为高端聚烯烃发展提供了契机,“十四五”期间,中国聚烯烃产业升级需要注重高端化、差异化、多元化产品开发的技术创新。 加大茂金属聚烯烃弹性体、双峰聚烯烃、超高分子量聚乙烯等高端聚烯烃产品的开发和市场推广力度,提高聚丙烯管材专用料、电容膜专用料、聚乙烯汽车油箱专用料、燃气管道专用料、汽车保险杠专用料等高端料、专用料的生产比例,从而提升我国聚烯烃产业的竞争力。 因此,高端聚烯烃产品将是行业未来发展重点方向之一。