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本文援引于报告《2021年中国茂金属聚丙烯行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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全球市场:下游应用趋于稳定,增长陷入停滞
聚丙烯可应用在电子、电器、汽车、纤维、建材等多个领域,全球市场需求持续攀升。随着聚丙烯应用领域高端化发展,对于聚丙烯产品性能要求提升,聚丙烯生产技术不断优化,从传统的蒸汽裂解、煤化工,转向丙烷脱氢、轻烃等新兴技术。mPP作为高附加价值的PP产品,是PP产业高端化发展的重要方向之一。
2011-2020年全球茂金属聚丙烯需求量增幅有限,2020年受新冠疫情影响,熔喷布需求提升,全球茂金属聚丙烯需求增加。预计未来全球mPP需求量仍将保持稳定,全球需求增量主要来自中国市场(疫情导致的熔喷料需求增加)。
在生产方面,国外对于茂金属聚烯烃研究起步较早,部分龙头企业在市场占比较高。全球范围内茂金属聚丙烯生产商主要包括LyondellBasell、ExxonMobil、Total、JPP等少数几家企业,生产商数量远少于茂金属聚乙烯(mPE)。全球茂金属聚丙烯市场高度集中,茂金属聚丙烯头部企业ExxonMobil、LyondellBasell等茂金属聚丙烯年产能约为7-8万吨。
道达尔1471、1571、1251不是主流产品,2001和2002比较主流,道达尔1471、1571、1251目前的产能大概在千吨量级(低于5,000),具体应用在食品包装领域,中国企业现阶段没有在使用。
随着对于聚丙烯产品性能要求的提升,聚丙烯生产技术不断优化,通过茂金属制备聚丙烯成为了高端聚丙烯的制备方案之一。在生产方面,国外对于茂金属聚烯烃研究起步较早,部分龙头企业在市场占比较高。全球范围内茂金属聚丙烯生产商主要包括LyondellBasell、ExxonMobil、Total、JPP等少数几家企业。其中,茂金属聚丙烯头部企业ExxonMobil、LyondellBasell等单家茂金属聚丙烯年产量约为7-8万吨。
中国市场:疫情带动熔喷料需求增长,增量预计长期存在
目前,中石油、中石化是中国mPP研发投入的主要企业,虽然世界主流的先进聚丙烯生产工艺均被中石油、中石化引进,但所采用的催化剂体系均为传统的Ziegler-Natta催化剂,中国的mPP生产尚处于起步阶段。只有少数石化公司进行了mPP的工业化生产,如中石油的哈尔滨石化和中石化的燕山石化、扬子石化进行了工业化mPP型号的开发,未来的目标是mPP催化剂以及新牌号的开发和工业化生产:
2014年,中国石油石化院与哈石化以茂金属聚丙烯催化剂为突破口,借助专项子课题新型聚丙烯催化剂的开发与工业应用,围绕茂金属透明聚丙烯产品进行联合攻关。2017年中国石油石化院与哈石化成功研发出茂金属聚丙烯催化剂(PMP-01)。这种催化剂既保留了茂金属催化剂单一活性中心、高活性等优点,又具有流动性好、不黏釜、对装置适应性高等特点,具有工业应用价值。同年6月,PMP-01在哈尔滨石化8万吨/年间歇式液相本体聚丙烯装置上首次使用,生产出高透明茂金属聚丙烯MPP6006。该产品可应用于包装、薄膜及注塑制品等,提供了性能差异化的聚居聚丙烯,标志着中国在茂金属聚丙烯催化剂研发和茂金属聚烯烃新产品开发上取得零的突破。
2018年3月16日,燕山石化成功生产出茂金属聚丙烯产品,这是中国工业化连续生产装置上首次实现茂金属聚丙烯的成功开发,标志着燕山石化成为中国首家茂金属聚丙烯连续生产企业。
2020年8月,茂名石化开展国产茂金属聚丙烯催化剂应用试验,在间歇本体聚合工业装置上共生产出12.7吨茂金属聚丙烯产品。分析结果表明,此次催化剂应用试验完全达到预期目标,证明国产催化剂活性高,氢调敏感性好,产品熔指可以达到2,000g/10min以上。此次试验解决了催化剂投料堵塞、反应不受控等难题。这标志着该催化剂成为中国首个在本体聚合工业装置上获得应用成功的国产高等规茂金属聚丙烯催化剂。2020年10月30日,石化院开发出2种茂金属超高熔体质量流动速率聚丙烯,产品技术性能达到指标要求,开启了茂金属催化剂直接聚合制备熔喷纺丝聚丙烯材料的工业化之路。
2020年12月16日,扬子石化研究院科研团队在聚丙烯中试装置上实现了茂金属聚丙烯生产工艺的新突破,也实现了茂金属聚丙烯生产的连续稳定运行。扬子石化研究院发挥该公司聚烯烃中试装置平台作用及其放大效应,致力于聚烯烃产品高端化、差异化开发,走创新引领发展的必由之路。根据中试装置实际运行情况研究解决方法,通过工艺技术革新,在系统论证的基础上,开创性地提出解决方案并进行了现场改造。改造后,装置运行状况良好,解决了技术瓶颈,打通了生产工艺流程,产品性能符合设计要求,标志着该公司茂金属聚丙烯生产工艺取得突破性进展。这也是中国继燕山石化后第二家实现连续生产的企业。
2020年中国茂金属聚丙烯需求约为10.2万吨,进口依赖度高;2020年中国茂金属聚丙烯的需求增量来自下游熔喷料需求的大幅增加;中国茂金属聚丙烯主要用于熔喷料及其他高端医疗领域,部分产品具备法规及认证的壁垒。
趋势展望:短期内技术难以突破,长期应用场景拓展存疑
mPP市场需求稳定。茂金属聚丙烯具有更高的成本、更高的经济性状以及更高的价格。下游B端客户在决定是否使用茂金属聚丙烯时会权衡其带来的效用与多支付的成本,非刚性需求的厂商(高端包装)对于茂金属聚丙烯的接纳程度较低。
在催化剂核心技术方面,Basell研制了20余年mPP催化剂,目前逐渐放弃。这首先和茂金属的性质有直接关系(理论活性>实际活性),催化剂活性很难提升,而且实际操作中也不断遇到问题和挑战,这一点国内外厂商都有提及,mPP的连续性生产难度很大,一部分原因是催化剂控制很难,外加催化剂自身制备的成本,我们认为催化剂的核心技术较难突破。