國(guó)內(nèi)煉廠氣制聚丙烯現(xiàn)狀及發(fā)展探析

孫中田 ， 曹豫新

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng) 471012)

國(guó)內(nèi)煉廠氣制聚丙烯現(xiàn)狀及發(fā)展探析

孫中田 ， 曹豫新

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng) 471012)

簡(jiǎn)要分析了中國(guó)煉廠氣制聚丙烯生產(chǎn)規(guī)模、原料質(zhì)量及產(chǎn)品性能等，并與乙烯裂解制聚丙烯和煤制聚丙烯進(jìn)行了對(duì)比。進(jìn)而對(duì)國(guó)內(nèi)煉廠氣制聚丙烯產(chǎn)品的主要應(yīng)用現(xiàn)狀、存在差距進(jìn)行了分用途、分牌號(hào)的分析探討。最后，針對(duì)煉廠氣制聚丙烯的產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，在今后生產(chǎn)控制、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、新用途開(kāi)發(fā)、功能改性等方面提出了建議。

煉廠氣 ； 均聚 ； 聚丙烯 ； 煤制烯烴 ； 產(chǎn)品性能

0 前言

石油是國(guó)家工業(yè)命脈的血液，合成樹(shù)脂的發(fā)展反映了一個(gè)國(guó)家和地區(qū)工業(yè)化技術(shù)的水平。目前，中石化和中石油兩大公司在國(guó)內(nèi)合成樹(shù)脂市場(chǎng)占主導(dǎo)地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年國(guó)內(nèi)聚丙烯產(chǎn)品市場(chǎng)滲透量為1 870萬(wàn)t，占合成樹(shù)脂的28%，其中，均聚聚丙烯占聚丙烯總量的62%。近年來(lái)，隨著中國(guó)軟包裝、電子、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車(chē)、建筑、環(huán)保工程等行業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)聚丙烯工業(yè)發(fā)展迅速。從原料來(lái)源上分，可分為油制聚丙烯、煤制聚丙烯。油制聚丙烯又可細(xì)分為乙烯裂解工藝、煉廠氣氣體分餾工藝、丙烷脫氫工藝、碳四裂解工藝等。從丙烯聚合工藝上分，國(guó)內(nèi)聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要是本體法和氣相法工藝。本體法工藝可分為本體法環(huán)管反應(yīng)器法和攪拌釜反應(yīng)器法[1]。氣相法工藝采用的反應(yīng)器主要有立式攪拌床、臥式攪拌床和流化床，主要的生產(chǎn)工藝有利安德?tīng)柊唾悹?Lyondell Basell)公司的Spheripol工藝以及Spherizone 工藝、三井油化Hypol 液—?dú)獗倔w法工藝、BP-Amoco 氣相法(現(xiàn)Ineos 公司的Innovene)工藝、陶氏(DOW)化學(xué)公司的Unipol工藝、BASF 公司(現(xiàn)NTH 公司)的Novolen 工藝、中國(guó)石化的ST 工藝(即雙環(huán)管反應(yīng)器工藝)以及釜式間歇式工藝等[2]。

1 煉廠氣制聚丙烯現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)能規(guī)模

近兩年眾多MTO 和PDH 項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，雖然原油價(jià)格走低對(duì)這些新建項(xiàng)目有較大影響，但是其發(fā)展速度依然很快。尤其是中國(guó)的煤制烯烴的發(fā)展異?；鸨?，已成為一個(gè)世界級(jí)現(xiàn)象。預(yù)測(cè)到2018年，在建項(xiàng)目如果都能如期開(kāi)工投產(chǎn)，其烯烴總產(chǎn)能將達(dá)到2 262萬(wàn)t/a，占全國(guó)乙烯丙烯總量的30%以上[3]。截止2014年底，煉廠催化裂化裝置副產(chǎn)和蒸汽裂解制乙烯裝置聯(lián)產(chǎn)制丙烯的工藝路線，仍然主導(dǎo)著國(guó)內(nèi)聚丙烯行業(yè)，2014年中石化和中石油兩大集團(tuán)公司的聚丙烯產(chǎn)能，分別占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)能的34.5%和25.8%；地方煉廠產(chǎn)能占到13.1%；而逐漸崛起的PDH和MTO 產(chǎn)能占比分別為9.2%和6.6%，并呈逐年增加趨勢(shì)。

各種不同原料工藝生產(chǎn)的聚丙烯，其成本和效益直接受原油價(jià)格的影響。當(dāng)原油價(jià)格超過(guò)80美元/桶時(shí)，煤制聚丙烯利潤(rùn)空間巨大，乙烯裂解制聚丙烯出現(xiàn)嚴(yán)重虧損，煉廠氣制聚丙烯介于中間。

2014年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全國(guó)乙烯產(chǎn)能1 700多萬(wàn)t，衍生的丙烯產(chǎn)能約800萬(wàn)t，煉油產(chǎn)能約5.0億t，衍生的丙烯產(chǎn)能約800萬(wàn)～900萬(wàn)t，到2014年12月，全國(guó)煉廠氣制聚丙烯占總產(chǎn)量的42%。因此，今后幾年煉廠氣制聚丙烯仍然是國(guó)內(nèi)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的主力軍，但是我們要清楚煉廠氣制聚丙烯只有均聚聚丙烯，原料質(zhì)量較差，而且創(chuàng)新動(dòng)力不足。這將使產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣和新用途、新牌號(hào)開(kāi)發(fā)受到了極大的限制。

1.2 原料質(zhì)量對(duì)比

因?yàn)楸┵|(zhì)量不僅直接影響裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和生產(chǎn)成本，更主要的是限制了高附加值產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。因此，各生產(chǎn)廠家對(duì)丙烯原料的質(zhì)量控制越來(lái)越重視，不斷優(yōu)化丙烯預(yù)精制和保安精制工藝技術(shù)。表1對(duì)三種不同工藝的丙烯原料質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)比。

表1 三種工藝的丙烯原料質(zhì)量分析對(duì)比

注：C30為體積分?jǐn)?shù)。

從表1可以看出，煤制烯烴和乙烯裂解工藝生產(chǎn)的丙烯質(zhì)量較好，而煉廠氣制丙烯工藝生產(chǎn)的原料有毒，雜質(zhì)含量較高。

2 煉廠氣制聚丙烯應(yīng)用現(xiàn)狀

煉廠氣制聚丙烯主要是均聚聚丙烯，主要應(yīng)用于丙綸拉絲、雙向拉伸 ( BOPP)薄膜 、軟包裝用流延膜( CPP)、通用注塑、薄壁注塑、非織造布等領(lǐng)域[4]。

2.1 拉絲料

拉絲級(jí)聚丙烯，統(tǒng)稱(chēng)為均聚聚丙烯通用料，目前仍然是市場(chǎng)占有率最大的產(chǎn)品種類(lèi)，2014年市場(chǎng)占有率大約40%，主要以國(guó)產(chǎn)料為主。

2.2 BOPP薄膜專(zhuān)用料

BOPP薄膜專(zhuān)用料占聚丙烯總消費(fèi)量的近10%，是均聚聚丙烯單一品種中用量最大的。隨著中石化“雙非對(duì)稱(chēng)技術(shù)”的成功推廣應(yīng)用，我國(guó)BOPP薄膜專(zhuān)用樹(shù)脂在12 μm以上的常規(guī)薄膜生產(chǎn)中已完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了高速平穩(wěn)生產(chǎn)。但是，在2～12 μm的超薄薄膜、鋰離子電池隔膜、煙膜的芯層主料、多層食品阻隔膜、電容器膜、飲用水過(guò)濾膜等應(yīng)用領(lǐng)域仍然由進(jìn)口產(chǎn)品壟斷市場(chǎng)。

2.3 流延膜專(zhuān)用料

均聚聚丙烯流延薄膜(CPP)要求高挺度、透明性好、高光澤度、阻濕性好、耐熱、易封合、耐酸、耐堿、耐油脂、環(huán)保健康等，由于國(guó)產(chǎn)料小分子析出多、批次穩(wěn)定性差，多用于普通鍍鋁膜、熱封膜、蒸煮膜、扭結(jié)膜的芯層。而對(duì)于各類(lèi)熟食包裝、冷鮮肉包裝、UHT奶包裝、耐熱140 ℃以上的高溫蒸煮膜、非織造布復(fù)合膜等以進(jìn)口原料為主[5]。

2.4 均聚管材專(zhuān)用料

聚丙烯管材具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保、優(yōu)異的耐熱氧穩(wěn)定性、優(yōu)良的衛(wèi)生性能、保溫節(jié)能，廣泛應(yīng)用于冷、熱水給水管及高低溫暖氣連接管等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)主要有燕山石化的B1101和洛陽(yáng)石化的B201B，但目前均未形成規(guī)模生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用的是Basell公司的H2150、YD50G、H7350FLS，Borealis公司HP501D、PLZ937、HP450G等。

2.5 薄壁注塑專(zhuān)用料

由于環(huán)保要求，一次性聚丙烯餐盒正在全面替代聚苯乙烯餐盒，使均聚聚丙烯迎來(lái)了一個(gè)拓展用途的機(jī)遇。對(duì)專(zhuān)用樹(shù)脂的要求主要是：超高流動(dòng)性、高彎曲模量、高軟化點(diǎn)、低析出物、不含重金屬。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有蘭州石化、青島煉化、鎮(zhèn)海石化、廣州石化。進(jìn)口原料主要有韓國(guó)大林和新加坡TPC公司[10]。

2.6 涂覆專(zhuān)用料

涂覆級(jí)均聚聚丙烯樹(shù)脂廣泛應(yīng)用于工業(yè)固體包裝袋、食品包裝、化學(xué)液體包裝袋的內(nèi)外涂層，要求具有高流動(dòng)性、高熔體強(qiáng)度、高剝離強(qiáng)度、低析出物、低VOC含量、良好的成膜性和加工性穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家主要有洛陽(yáng)石化、上海石化、長(zhǎng)嶺石化、撫順石化、濟(jì)南石化、蘭州石化，但目前僅剩下長(zhǎng)嶺石化，產(chǎn)品牌號(hào)主要有200A和200B。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要進(jìn)口牌號(hào)有韓國(guó)大林的PR770B和PH780B兩種均均聚丙烯。

2.7 非織造布專(zhuān)用料

按最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)，非織造布不再屬于紡織類(lèi)材料，而是單獨(dú)作為一個(gè)新型材料，它是四大柔性材料之一：皮革、薄膜、造紙、非織造布。其用途主要分為家用、產(chǎn)業(yè)用和紡織用。隨著非織造布在醫(yī)療、衛(wèi)生、環(huán)保領(lǐng)域的快速推廣，全球非織造布行業(yè)每年以8%的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。盡管滌綸切片和滌綸短纖維仍然占據(jù)非織造布行業(yè)的大多數(shù)市場(chǎng)，但是由于丙綸纖維在醫(yī)療、衛(wèi)生、環(huán)保領(lǐng)域的獨(dú)有特性，正在快速替代之[7]。

3 煉廠氣制聚丙烯發(fā)展方向

煉廠氣制聚丙烯企業(yè)要在生產(chǎn)管理上加大技術(shù)創(chuàng)新，在原料質(zhì)量、催化劑、穩(wěn)定劑體系等方面積極探索適合自身特點(diǎn)的生產(chǎn)管理技術(shù)。在新產(chǎn)品、新牌號(hào)開(kāi)發(fā)上，要以特取勝。

3.1 提高丙烯原料質(zhì)量

首先保證丙烯預(yù)精制的效果，達(dá)到或接近聚合級(jí)后進(jìn)入丙烯保安精制。優(yōu)化保安精制的工藝流程，可以借鑒國(guó)內(nèi)外煤制烯烴、乙烯裂解的工藝設(shè)計(jì)，確保丙烯聚合單元長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 催化劑選擇

針對(duì)丙烯原料質(zhì)量現(xiàn)狀，與科研院所共同研究開(kāi)發(fā)抗毒性能好的專(zhuān)用催化劑。實(shí)現(xiàn)催化劑專(zhuān)用化、功能化。

3.3 穩(wěn)定劑體系的研究

針對(duì)均聚聚丙烯產(chǎn)品不同用途、不同品種、原料質(zhì)量狀況，研制合適的穩(wěn)定劑體系，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定劑高效、低成本、易操作，盡量實(shí)現(xiàn)單劑顆粒化。

3.4 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

3.4.1 超高流動(dòng)性均聚聚丙烯

細(xì)旦、超細(xì)旦丙綸纖維可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥包裝、過(guò)濾材料、一次性手術(shù)服、手機(jī)電池、紙鈔等領(lǐng)域，MFR一般大于360 g/min，丙綸單絲纖度在1.4旦以下。

3.4.2 親水性均聚聚丙烯

聚丙烯屬非極性材料，這限制了它的應(yīng)用范圍。常見(jiàn)的濕巾多采用滌綸短纖維和黏膠纖維，但從健康環(huán)保上講應(yīng)該首選丙綸纖維?？梢酝ㄟ^(guò)聚丙烯擠出造粒工藝實(shí)現(xiàn)聚丙烯材料的親水性改性。

3.4.3 駐極化均聚聚丙烯

PM2.5口罩及用材2015年4月正式列為中國(guó)標(biāo)委會(huì)重點(diǎn)研究標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。常用的纖維級(jí)均聚聚丙烯生產(chǎn)的丙綸長(zhǎng)絲與熔噴絲復(fù)合，只能過(guò)濾20 μm以上的細(xì)菌病毒和微塵顆粒。因此，必須通過(guò)靜電紡才能實(shí)現(xiàn)單絲纖度接近500 nm[8]。

3.4.4 聚丙烯紙專(zhuān)用樹(shù)脂

用這種專(zhuān)用料生產(chǎn)的丙綸長(zhǎng)絲和短纖維能夠與植物纖維均相混合，可以大大提高紙張的彈性、濕強(qiáng)度和耐磨性。

3.4.5 高剛高光澤聚丙烯

高剛、高結(jié)晶、高光澤度、中流動(dòng)性均聚聚丙烯，廣泛用于汽車(chē)、電子、小家電領(lǐng)域。

3.4.6 低灰分薄膜聚丙烯

BOPP薄膜、流延膜產(chǎn)品向低灰分、低揮發(fā)分方向發(fā)展，灰分含量最好控制在30×10-6以下，更高端產(chǎn)品要求在10×10-6以下。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)的宏觀經(jīng)濟(jì)從高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)為中高速增長(zhǎng)的這一新常態(tài)變化，對(duì)中國(guó)石油石化行業(yè)提出了更高更具體的要求：就是要從要素驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。未來(lái)中國(guó)的聚烯烴產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將發(fā)生本質(zhì)性的變化：由兩桶油的天下變?yōu)楦佣嘣氖袌?chǎng)。因此，煉廠氣制聚丙烯將面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，這就需要全國(guó)有識(shí)之士從丙烯原料、催化劑研制、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品新牌號(hào)開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)研判等多專(zhuān)業(yè)潛心研究。

煉廠氣制聚丙烯如何更好的把握中國(guó)“新常態(tài)”的本質(zhì)內(nèi)涵和創(chuàng)新發(fā)展思路？如何很好的利用各區(qū)域“一帶一路”的大構(gòu)想？認(rèn)清國(guó)內(nèi)外未來(lái)發(fā)展方向，發(fā)揮傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、不斷技術(shù)創(chuàng)新、效率持續(xù)提高至關(guān)重要。

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二硫化碳落后產(chǎn)能全部退出

困擾二硫化碳行業(yè)多年的落后產(chǎn)能淘汰問(wèn)題，隨著2015年5月1日準(zhǔn)入條件的正式實(shí)施取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：約占總產(chǎn)能1/3的落后產(chǎn)能退出歷史舞臺(tái)，一批新建及改擴(kuò)建的天然氣法項(xiàng)目相繼投產(chǎn)運(yùn)行，完成了新舊產(chǎn)能的平穩(wěn)交替，行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)取得里程碑式進(jìn)展。這是中國(guó)化工報(bào)記者從上周在安徽宣城召開(kāi)的2015年二硫化碳行業(yè)年會(huì)和技術(shù)研討會(huì)上獲得的信息。

2013年4月，工信部出臺(tái)《二硫化碳行業(yè)準(zhǔn)入條件》，要求2015年4月30日前必須全部淘汰污染嚴(yán)重的間歇焦炭法落后工藝，采用國(guó)際先進(jìn)的天然氣法清潔生產(chǎn)工藝。

據(jù)會(huì)議介紹，兩年來(lái)，二硫化碳行業(yè)按照國(guó)家要求積極整改，淘汰落后產(chǎn)能有序推進(jìn)。在天然氣價(jià)格居高不下的情況下，以上海百金集團(tuán)、遼寧瑞興集團(tuán)為代表的天然氣法生產(chǎn)企業(yè)從大局出發(fā)，寧可微利、虧損，也堅(jiān)持不走回頭路。2015年4月22日，上海百金集團(tuán)旗下全國(guó)最大的年產(chǎn)12萬(wàn)t間歇焦炭法二硫化碳企業(yè)——山西金興華公司，在盈利很好的情況下率先關(guān)停，隨后山西呂梁地區(qū)的落后產(chǎn)能相繼關(guān)停。落后產(chǎn)能比較集中的山西晉城地區(qū)，5月16日一個(gè)二硫化碳企業(yè)發(fā)生泄漏造成8人當(dāng)場(chǎng)死亡，10家間歇焦炭法二硫化碳生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)天被要求全部停產(chǎn)。至此，約占全國(guó)110萬(wàn)t總年產(chǎn)能1/3的落后產(chǎn)能全部退出。

據(jù)測(cè)算，這些落后產(chǎn)能的淘汰，使二硫化碳行業(yè)一年可減排二氧化硫約15萬(wàn)t，約相當(dāng)于2 300個(gè)百萬(wàn)機(jī)組電廠一年的排放量。目前，全國(guó)天然氣法二硫化碳年產(chǎn)能約83萬(wàn)t(含在建)，實(shí)際產(chǎn)量為73萬(wàn)t，市場(chǎng)需求量2014年為65萬(wàn)t，今年預(yù)計(jì)為60多萬(wàn)t，實(shí)際產(chǎn)量能夠滿足市場(chǎng)需求。

Analysis of Present Situation and Development of Polypropylene Production from Refinery Gas in China

SUN Zhongtian , CAO Yu-xin

(Luoyang Branch of SINOPEC , Luoyang 471012 , China)

The production scale, quality of raw materials and product performance of polypropylene production from refinery gas in China is briefly analyzed and compared with ethylene cracking to polypropylene and coal to polypropylene. Then the main application status and the existing gap of polypropylene production made from refinery gas are discussed from different usage and grade. Finally, based on the technique characteristics of polypropylene production from refinery gas, some suggestions for future production control, product development, new applications development and functional modification are proposed.

refinery gas ; homopolymerization ; polypropylene ; coal to olefin ; product property

2015-09-16

孫中田(1983-)，男，工程碩士，從事生產(chǎn)計(jì)劃管理工作，電話：13938808130。

TQ325.14

A

1003-3467(2015)11-0011-04