精细化工乃是驱动石化化工行业迈向高质量发展的核心动力。7月2日,工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、农业农村部、应急管理部、中国科学院、中国工程院以及国家能源局等九部门共同推出《精细化工产业创新发展实施方案(2024—2027年)》(以下简称《方案》),在业界引发了广泛的瞩目。
《方案》针对传统产业链涵盖石油化工、煤化工、盐矿化工以及生物化工等领域的延链产品予以了阐述。在石油化工产业链方面,需着重抓好烯烃、芳烃的高效利用,大力发展高端聚烯烃、工程塑料、聚氨酯、特种合成橡胶、高性能纤维、功能膜、专用化学品以及高性能胶黏剂等八大类别产品。
一、高端聚烯烃行业定义
高端聚烯烃象征着在技术水平、性能体现以及市场价值等方面皆处于一流水准的聚烯烃类产品。此类产品的主要特性涵盖高技术壁垒、显著的产品专用性、以服务为导向的销售模式,同时具备较高的价格以及相对较小的价格波动幅度。与普通聚烯烃相比,高端聚烯烃展现出更为卓越的性能,诸如更出色的物理机械性能、更强的耐化学性、更高的透明度以及更优的加工性能。
二、高端聚烯烃行业分类
高端聚烯烃主要划分为两大类别:大宗品种的高端牌号以及特种聚烯烃。就大宗品种的高端牌号而言,它们一般是在传统聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)基础上改良而来的产品,例如借助茂金属催化剂生产出的多峰及茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯。这类产品由于制造工艺与材料特性的升级,呈现出更高的技术水准和应用性能。特种聚烯烃涵盖一系列拥有独特物理化学属性的材料。典型的特种聚烯烃有:兼具高弹性与耐用性的乙烯 - 辛烯共聚物(POE),具备优良粘接性与封装特性的乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物(EVA),适用于多种表面改性的乙烯 - 丙烯酸共聚物(EAA),还有在柔韧性和耐化学性方面表现出众的聚丁烯 - 1(PB-1)。此外,声名远扬的超高分子量聚乙烯(UHMWPE),凭借其卓越的强度与耐磨性在各类高端应用领域大显身手,以及乙烯 - 乙烯醇共聚物(EVOH),该材料在阻隔气体和液体方面展现出惊人的能力。这些特种聚烯烃凭借自身特殊的性能在各自对应的应用领域里发挥着至关重要的作用,诸如高端管材、汽车零部件、医疗设备、假体植入物等领域。
另外,由茂金属催化剂生产出的聚烯烃产品同样是高端聚烯烃的重要组成部分。它们凭借出色的材料特性,产量迅速增长,并在市场中成功占据了一席之地。茂金属催化技术所衍生的聚烯烃产品系列涵盖了众多高端材料,例如茂金属级聚乙烯(mPE)、茂金属级聚丙烯(mPP),还有按照特定结构排列的茂金属间规聚苯乙烯。除此之外,还包括茂金属环烯烃聚合物以及具有卓越弹性特性的聚烯烃弹性体(POE)等多样化的产品。
三、高端聚烯烃行业下游应用
在下游的应用行业里,高端聚烯烃在汽车、医疗、包装、建筑等诸多领域都有着广泛的应用。于汽车行业而言,高端聚烯烃被用于制作汽车零部件,像保险杠、燃油箱之类。在医疗领域中,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等高端聚烯烃可用来制造人工关节、医疗器械等物品。在包装行业内,乙烯 - 乙烯醇共聚物(EVOH)等高端聚烯烃能够用于生产高阻隔性的包装材料。而在建筑行业当中,高端聚烯烃则用于制造管材、地板等建筑材料。
四、高端聚烯烃部分产品介绍
一、乙烯 - 乙烯基醇共聚物(EVOH)的生产过程如下:先让乙烯与醋酸乙烯发生反应生成 EVA,接着利用 EVA 与烧碱进行皂化反应,从而得到 EVOH,在此过程中还会副产醋酸甲酯。这一方法目前是全球工业化生产 EVOH 的主要途径。EVOH 主要被应用于生产食品、药品、电子元件、空调结构件、汽油桶内衬以及化学试剂的包装材料等领域。全球范围内,主要的生产企业有美国可乐丽、日本合成化工等。
二、环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP),其主要原料为通过 C5/C9 分离得到的环状二烯烃(主要为双环戊二烯或环戊二烯)以及低碳 α- 烯烃(主要是乙烯)。它们主要聚焦于光学树脂及薄膜、生物医药、聚烯烃改性等领域发挥重要作用。在全球市场上,主要的生产企业有日本瑞翁公司、宝理塑料、三井化学等。
2023年中国超高分子量聚乙烯下游领域消费占比图
三、超高分子量聚乙烯(UHMWPE),是分子量在 150 万以上且无支链的线性聚乙烯。其主要应用领域包括制成绳索、缆绳、渔网以及各种织物;在军事方面,被用于制作防弹背心和衣服、防切割手套等,甚至已在装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等方面得以应用;在体育用品领域,已成功制作成弓弦、雪橇和滑水板等。全球范围内,主要的生产企业有美国塞拉尼斯、巴西布拉斯科等。
四、茂金属聚乙烯(mPE)在茂金属聚烯烃中以mPE发展最为迅速且相对成熟。其主要品种包含线型低密度聚乙烯(LLDPE)和甚低密度聚乙烯(VLDPE)。mPE 分为两个系列,其一是以包装领域为主要应用目标的薄膜用品级;另一类是以辛烯 -1 为共聚单体的塑性体,被称为 POP。它主要用于瓶装水、饮料、罐装商品、洗手液、清洁剂、保健品以及护肤品所用的收缩包装薄膜;大宗货物的托盘包装;多层手工流涎缠绕包装薄膜;农用温室大棚膜;中型及重型包装袋;还有各种用于食品、非食品的复合软包装薄膜等领域。全球主要的生产企业有埃克森美孚、陶氏化学等。
茂金属聚乙烯(mPE)生产工艺
五、乙烯基聚烯烃弹性体(EPOE),仅以乙烯作为原料,无需借助辛烯(α- 烯烃)单体便能制备出乙烯基聚烯烃弹性体(E-POE)。以增韧聚丙烯为例,仅仅添加当前聚烯烃弹性体三分之一的用量,就能够实现相同的增韧效果,在性价比方面远远优于市面上在售的聚烯烃弹性体。
仅以乙烯作为单一原料,便能够制备出可满足聚丙烯增韧、光伏封装胶膜以及混合塑料回收增容等需求的聚烯烃弹性体。此外,乙烯基聚乙烯弹性体在光伏封装、汽车制造、航空航天、电线电缆、建筑工程等诸多领域都有着极为广阔的应用前景。随着生产规模的不断扩大,乙烯基聚乙烯弹性体的应用场景也将持续拓展。乙烯基聚乙烯弹性体具有生产成本低、产品性能优良的显著优势,能够实现高端聚乙烯弹性体的国产化替代,未来的市场发展空间极为广阔。
六、交联聚乙烯(XLPE)被广泛应用于各类高压绝缘材料的生产。生产过程首先要求基材具备极高的纯度,其次对加工技术有着严格的标准。在国内,中石化燕山石化、万华化学、浙江万马等企业已成功研制出 110KV 以下的绝缘料,部分单位也试制出了 110KV 绝缘料,然而其试用风险较高,下游用户应用起来难度较大,推广进程较为缓慢。国内市场中,110KV 以上的绝缘料年需求量约为 15 万吨 / 年,目前全部依赖进口。
七、阻氧聚合物(TPVA-OBP),TPVA-OBP 树脂能够通过与其他树脂进行共挤或者复合的方式,作为多层结构中的阻隔性中间层,广泛应用于包装用的薄膜、片材、瓶、管材等领域。加入粘合树脂层与聚烯烃构建起多层复合结构,可以更好地发挥 TPVA-OBP 的阻隔性能;而通过与尼龙进行多层化处理,能够制造出强度更高的高阻隔多层复合产品。
另外是各类氟塑料全球消费占情况:
从国家的迫切需求以及产业的长远发展要求出发,着眼于中国石化产业的转型升级,应当从以下几个方面着力:
一、加快关键核心技术的攻关步伐,大力提升原始创新能力。持续强化 “基础” 领域、突破 “高端” 层面,围绕制约产业高质量发展的难点与堵点,凝练出共性的科学问题。在发现新现象、取得新突破的基础之上,着力破解技术产业化过程中的关键难题。依托创新联合体、国家重大专项等战略科技项目,加速关键材料和高端精细化学品的开发进程。突出特色优势、强化高端领域、锻造长板优势,以优质的技术供给推动产业迈向高质量发展之路。
二、坚持产学研协同创新,全力推动科技成果向现实生产力转化。从产业转型升级以及推动实现高质量发展的实际需求出发,加速建设化工和材料领域的科技创新中心与人才高地。组建跨单位、跨专业的 “大兵团” 作战团队,依托更高层面、更广范围的联合攻关行动,打造多专业协同配合、工程化能力卓越的高素质人才队伍和科技创新团队,为提升科技创新与技术转化的效率及效果提供有力支撑。
三、高度重视中试这一关键环节,实现技术的快速迭代更新。聚焦于新技术、新产品的应用示范,充分调动炼化企业建设中试装置的积极性,强化应用场景的牵引作用,促进首台(套)、首批次创新产品的应用落地,加快技术的扩大应用范围以及迭代升级速度。
当前,国内炼化行业内卷态势严峻,市场供强需弱的格局愈发凸显。高端聚烯烃的缺口仍占据精细化工新材料的44%。在此形势下,急需加快对传统产业的改造升级,大力培育发展战略性新兴产业和未来产业。完善面向市场终端的产销研用一体化攻关机制,切实增强产业的体系化创新能力。
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