通用树脂产量大、价格低、用途广、影响面宽,其内涵常随时代及科学技术的发展而有所变化,目前通常指聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、ABS树脂这五种树脂。随着主流生产技术的攻克,我国通用热塑性树脂产业获得了长足的发展,但是五大产品普遍存在多通用料、少专用料的特点。近几年来,产能迅速扩张导至竞争日益激烈,如何在市场中分得一杯羹,值得认真思考。
1. PE
我国的PE工业起步于20世纪60年代,引进技术开始于70年代。1970年,兰州化学工业公司引进英国ICI工艺建成一套3.45万吨装置建成投产。1979年辽化公司化工三厂引进德国赫斯特淤浆工艺建设的3.5万吨HDPE装置建成投产。1988年大庆石化总厂塑料厂引进UCC气相法工艺建成一套6.0万吨LLDPE装置。国内PE工业由这些装置起步,并快速发展起来。
PE技术的快速发展在很大程度上得益于催化剂性能的不断改进和提高。我国从20世纪60年代初开始聚烯烃催化剂的研究和开发,中国石化北京化工研究院(简称北化院)是最早从事这方面技术开发的,后期上海化工研究院也成为另外一支催化剂技术开发的主力。PE催化剂技术的国产化带动了PE装置的国产化进程。在消化、吸收引进技术的基础上,我国还自主设计和建造了一些大型PE装置。
煤化工所带来的原料路线多元化,引发国内PE工业新一轮大规模扩张。神华包头的30万吨气相法PE是我国第一套采用煤化工原料生产聚乙烯的装置,该装置于2010年建成投产。2011年煤/甲醇路线聚乙烯仅占国内PE产能的3%,至2017年这一比例已增加到25%。
2017年我国PE产能约1736万吨,中国石化是国内最大的PE树脂生产商,产能630万吨,在全球排第三。2018年我国PE产能约1802万吨,中国石化产增至761万吨。预计到2020年,国内PE产能将达2145万吨。
从我国PE行业现状来看,多通用料、少专用料特点突出,通用料的需求约占76%,专用料的需求约占14%。产能的增加势必加重通用料的供应,而收益的增加是依靠产品升级来实现。从国内自给情况来看,PE通用料国内自给率在六成左右,但专用料自给率较低,汽车燃料箱、超高压电缆料等货源主要依赖于进口。从产品发展来看,高端专用料自给率较低、利润较高,PE未来投产装置应以生产高端专用料为方向,品种主要集中在燃气管料、滚塑料、汽车燃料箱、高压电力电缆料等方面。
因此,进一步发挥已有技术优势,重视具有高附加值和高性能的PE新产品的开发,强化市场开发和技术支持环节,是行业的发展趋势。
2. PP
我国的PP工业起步于20世纪60年代。进入20世纪80年代后,国内PP行业快速发展。陆续引进的日本三井油化公司Hypol工艺PP技术和意大利Himont公司的环管液相本体(Spheripol)工艺PP,为我国PP工业的快速发展奠定了基础。与引进技术同步,我国开始了大型PP装置国产化开发设计工作,先后开发了自己的釜式工艺和环管工艺。特别是环管工艺与炼油厂扩建同步,1996年至1999年,利用国产化技术建成了4套釜式工艺和7套环管工艺生产装置,产生了很好的经济和社会效益。
PP工业的进步与催化剂技术密切相关,北京化工研究院、中科院化学所等单位的科技人员是国内PP催化剂技术开发的主力,先后成功地研发了与国际几乎同步的几代催化剂并实现工业化生产。目前,国内对于茂金属丙烯聚合催化剂的开发研究也取得了较好的进展,但受催化剂成本、PP产品性能等的限制,茂金属PP产品的量非常少,国内的茂金属PP还处于实验性生产阶段。
长期以来,我国的丙烯资源基本上来自于石油工业,包括乙烯装置和炼油厂催化裂化装置。2007年9月,神华包头180万吨煤基甲醇制60万吨烯烃项目开工建设,2011年1月正式投入商业化运行,开启了我国的煤基PP产业。此后,又有省去前半段煤制甲醇,直接外购甲醇制烯烃,进而生产PP的企业陆续建成投产。2013年四季度,天津渤海化工集团的60万吨丙烷脱氢装置建成投产并用于生产PP,是我国首套丙烷脱氢路线的PP装置。自此,我国的PP原料路线由单一的石油路线演变为石油路线、以煤为原料经甲醇制烯烃的煤化工工艺、单纯以甲醇为原料的MTO/MTP工艺、以丙烷为原料的PDH工艺以及部分外采单体丙烯制PP并存的局面,2018年其各自产能占比分别为56.4%、20.4%、11.0%、11.3%和0.9%,炼油化工占比位居首位,产能占比超过一半。而细观我国未来5年的新建PP产能项目的工艺,仍然坚持多元化特色,油制、煤制、MTO/MTP工艺、PDH工艺及外采丙烯工艺产能占比预计为51.1%、30.0%、8.0%、10.4%和0.5%。其中,煤制丙烯工艺产能占比提升较多,升幅9.6%,但仍无法撼动我国PP产能以炼油化工为主的绝对控制地位,占比仍然高达51.1%。
也正是由于原料路线的多样化发展,2010以来我国PP产能再次快速增长。2017增长至1979万吨,较上一年增幅为11.81%。2018年新增产能265万吨。这段时期,西北地区新增产能最大。但2019年之后,沿海如恒力石化、浙江石化等新一批超大型炼化一体化装置的投产,又将PP的产能重心重新转向东部沿海地区,2019年新上PP装置预计投产14套,产能达450万吨,其中仅青海大美等三套装置105万吨产能采用煤基原料路线。
产能集中释放会在2019、2020年,预计2020年国内PP产能增幅将达24.9%。之后,还会有更多的PP装置陆续投产。国内PP树脂自给率持续升高,预计2020年国内PP产能满足率将超过100%。
但结构性供应过剩及供应不足的情况仍然存在,一些高端产品仍以进口产品为主,因此未来国内PP的竞争将加剧,主要表现在:PP生产企业将被迫继续加大技术投入与产品开发力度,从而加大与市场竞争力;装置规模进一步大型化,原料路线多样化,以降低生产成本。
3. PS
我国PS的发展始于上世纪60年代,1960年我国自行设计与建设的第一套年产5000吨、高温悬浮法生产GPPS装置在上海高桥化工厂建成投产,拉开了我国PS工业生产的序幕。进入上世纪90年代,我国的PS进入了快速发展期。1989年底,燕山石化引进美国陶氏化学公司的工艺,生产GPPS和HIPS产品,总产能为5万吨,引导了国内引进的PS装置向大型化转变,开始追求规模效益。
进入21世纪,国内PS工业进入迅猛发展期,其间外资企业、民营企业、中外合资企业相继建厂,装置日趋大型化,单线生产能力达到10万吨,装置的规模效益日益体现。同时,也引进了国外较为先进的PS生产技术,使我国的PS工业发展迈上了一个新台阶。
2008年受世界经济危机的影响,中国PS的生产和消费受到了一定程度的冲击,虽然在2010年有所恢复,但随后几年,PS的需求仍相对低迷。2015—2016年,国内PS产能和产量都有很大幅度的增长,至2017年,我国PS生产企业近50家,总生产能力1001万吨。其中,GPPS/HIPS总产能约354万吨,产量为242万吨,进口量71万吨。2018年产能扩至364万吨,产量265万吨,进口量 106万吨,进口较2017年增加49.4%,结束了过去8年连续下滑的趋势。一方面国内装置开工率不足,只有54%;另一方面,又有大量的高性能、高附加值的PS产品需要从国外进口,这是我国目前PS行业所面临的窘境。
近年来,随着电子电器、汽车、器具及轻工业产品等的高性能化,市场竞争对PS的性能提出了新的要求。HIPS树脂产品向高性能化、功能化、多品种化方向发展,各种专用料呈现系列化,以满足不同层次、不同用户的差异化需求,而我国大多数HIPS树脂厂家产品相对单一、质量也偏低,与市场需求有一定差距,因此,研发高性能、功能化的HIPS专用树脂和专用料是行业发展的迫切需求。
中国石化北京化工研究院在PS技术开发方面有一定的积累,建有苯乙烯聚合模试装置,开发了用于高性能HIPS生产的双釜预聚工艺技术、高光泽HIPS制备技术等,引发剂技术、PS改性技术等方面也有深入研究。
在未来5年,随着国内PS行业竞争态势的加剧和研发投入的增加,新产品、新技术将不断在国内PS装置上涌现,国内PS工业也将实现从增量到提质的转变,装置开工率和产品自给率会不断增加,实现由净进口国向出口国的转变,我国的PS工业将会翻开崭新的一页。
4. ABS
ABS树脂及其复合材料被广泛应用于汽车工业、电子电讯、家用电器、纺织器材、器具和建材等领域,已成为社会生活中不可或缺的合成材料之一。最初ABS曾分类在工程树脂类,20世纪90年代后,我国ABS用量和生产量大增,迅速进入百万吨级行列,故现在通常将ABS划归到通用树脂行列中。
国内ABS树脂研发及生产始于20世纪60年代,几乎与日本同时起步。1970年,化工部兰州化学工业公司根据国防需要,以自有技术建起了我国第一套2000吨乳液接枝法ABS装置,并于1975年正式投入生产,填补了国内空白。至20世纪80年代初,我国ABS产能始终在3000吨左右,远远不能满足市场需求。随着改革开放步伐的不断迈进,为满足国内ABS树脂市场需求,我国打开国门引进外国技术与装备,这些装置的陆续投产,使国人逐步认识了ABS这种材料的价值,为其后续大发展奠定了基础。
20世纪90年代,ABS从军用向民用领域扩展,我国正式把ABS树脂列入鼓励外商投资的重点项目,由此激发了内、外资投资建设ABS生产装置的热情,我国ABS产业发展驶入快车道。陆续引进的多套ABS生产装置,使我国ABS产能和产量有了较大提高,品种有所增加,而且生产技术水平也有了一定的提升。2000年我国ABS生产能力为46.5万吨,产量18.5万吨,进口量达到147万吨,表观消费量163万吨,国产自给率仅有11%。
2000年之后,国内ABS迎来发展高峰期,形成了生产地主要集中在东北地区和华东地区的格局。其中北方地区有天津大沽;中国石油旗下的吉林石化、大庆石化及兵器工业部辽宁华锦集团;华东地区以LG甬兴、上海高桥以及台湾奇美ABS装置为主。
至2010年,我国ABS生产能力253万吨,产量196.8万吨,进口量216.9万吨,表观消费量高达408万吨,国产自给率上升到49%。
当时,作为消费主要市场的华南地区一直没有ABS生产装置,这为中国海洋石油与韩国LG化学合资建设中海油乐金化工30万吨ABS装置提供了机遇,中海油乐金ABS项目(一期)15万吨于2014年3月顺利投产。
经过近60年的发展,国内ABS树脂从开发、国内独资、外资引进、中外合资建设,生产规模和技术创新取得了长足进步和巨大发展,形成目前生产能力超400万吨、表观消费量超500万吨、生产及消费均居世界第一的大好局面。ABS品种涵盖通用料、高档通用料、专用料,已达100多种,吉林石化251、奇美757、大庆750、LG甬兴121、兰州石化301已经成为用户欢迎的品牌。在ABS研发、检验、标准制定诸方面,中国已经有了一定的话语权。
近年来,我国汽车、电子电讯、家电、建筑产业稳步发展,加上工业构件、玩具、办公用品的需求,对ABS的需求日增,ABS产能还在扩大。如盛禧奥石化(张家港)有限公司对已经停产的12万吨PS装置进行技术改造,使其既可以生产PS,也具备7.5万吨连续本体 ABS树脂生产能力。目前装置运作顺利,2017年11月底已成功产出了第一批优质产品。山东海江20万吨ABS装置,也于2018年投产。乐金化学(惠州)化工有限公司二期15万吨ABS装置,广西科元新材料有限公司10万吨ABS装置将于2019年投产。短短3年,新增产能50多万吨。吉林石化公司打算在揭阳建设60万吨ABS装置,前期工作正在进行中。2018年国内ABS 树脂生产企业产能产量见表1。
伴随产能扩大,国内自有ABS技术也有了长足进步,开发研究的主体是企业。在新工艺、新产品及复合材料开发上,吉林石化、锦湖日丽等企业成果较多;减少有机气体排放尤其丙烯腈的排放,LG甬兴、吉林石化做了大量工作,成效显著;细化管理、节能降耗,天津大沽做得出色。
吉林石化公司于2009年7月启动扩建项目,将已有18万吨ABS生产能力提升至40万吨。作为该项目的子项目,吉林石化对20万吨ABS成套技术进行了重点攻关。
世界ABS树脂的研发趋势是向高性能、多功能的专用树脂发展,以提高产品的附加值和市场竞争力。此前,我国多家企业从国外引进了成套ABS树脂生产技术和装置,但大多生产通用级ABS树脂,缺乏专用级树脂,难以满足市场对特殊用途的需求。为顺应这一潮流,该项目以吉林石化研究院双峰分布ABS乳液接枝技术为核心,通过整合中国石油吉林石化、兰州石化和大庆石化ABS生产技术成果,形成20万吨ABS自有成套创新技术。
我国ABS的生产及应用规模已经居世界领先地位,但是产业发展仍然存在一些问题,如装置低水平重复建设,产品同质化现象依然存在,高档产品多需进口。
随着改革开放的深入,新技术、新产品、质优价廉的产品、投资等会竞相进入我国市场,对本土产业造成冲击,有些甚至是颠覆性的,我们必须认真面对。