聚烯烃基础知识及产业链介绍

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聚烯烃基础知识介绍：

聚烯烃是烯烃的聚合物，由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称。

一、聚烯烃的种类

1、聚乙烯

聚乙烯简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α－烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差，可以通过添加相应的助剂来改善其性能。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.91～0.96g/cm3）的产物。

聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型方法加工，用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。随着石油化工的发展，聚乙烯生产得到迅速发展，产量约占塑料总产量的1/4。1983年世界聚乙烯总生产能力为24.65Mt，在建装置能力为3.16Mt。

近年来在核物理、天体物理、反应堆运行中，聚乙烯被用于漫化剂来测量中子，对核物理的研究做出了自己的贡献。

2、聚丙烯

聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有比重小、无毒、易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。在五大通用塑料中，聚丙烯产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，国内消费量仅次于聚乙烯，位列第二位。

聚丙烯分子中不存在极性基因,材料表面吸附能力很差;表面张力小,难于粘接。据报道,目前适于聚烯烃的粘接剂有:EVA热熔胶、丙烯酸压敏胶、改性乙烯基橡胶类等近年来，随着聚丙烯生产技术的进步，世界各大公司不断加大应用研究力度，开发出一大批新的聚丙烯产品，大大拓宽了聚丙烯的应用范围，并开辟了新的应用领域。目前，开发的聚丙烯新产品主要包括高熔体强度、高透明、高结晶度、高流动性聚丙烯等，这些产品广泛应用于包装、汽车、家电和建筑等方面。

3、聚1-丁烯

聚1-丁烯的聚合物。熔融温度为134.7℃，密度约0.91克/厘米³。性质与聚乙烯、聚丙烯相似，可用齐格勒塔催化剂将1-丁烯在汽油中聚合而成。20世纪60年代开始工业生产，近年来开发了气相聚合的生产方法。聚1-丁烯制品的耐蠕变性和耐应力开裂性优异，用它制作的管道，可在－25～100℃使用而不开裂。其晶型有两种:初成型的制品，结晶为螺旋4/1型，质较软且易变形；在常温下放置后,结晶逐渐变为螺旋3/1型，性能有所改善。聚1-丁烯可用挤出、吹塑和注射等工艺加工成型。主要用途为制作管材，还用于制作板材、容器、透明薄膜、垫圈和单丝等。

二、聚烯烃材料的特性

1.密度小。聚烯烃塑料的密度通常在0.83~0.96 g/cm³之间，是除木材外较为轻质的材料，当将其制成泡沫时，其密度更低，可达0.010~0.050 g/cm³之间，而钢的密度为7.8g/cm³，铝的为2.7g/cm³，玻璃 2.6g/cm³，陶瓷4.0g/cm³。每100kg的塑料可替代其他材料750~850kg，可减少汽车自重，增加有效载荷。

2.物理、化学等综合性能良好。手感好，耐磨，对电、热、声都有良好的绝缘性能，透明度高、透气率高，可被广泛地用来制造电绝缘材料，绝缘保温材料;耐化学腐蚀性好，对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀均有抵抗能力。

3.着色性好。可按需要制成各种各样的颜色，有黑、灰、白、桃木纹等。

4.加工性能好。可通过挤出、吹望和注射等工艺加工成管、板、薄膜及纤维，复杂的制品可 次成型，能采用各种成型法大批量生产，生产效率高， 成本较低，经济效益显著，如果以单位体积计算，生产塑料制件的费用仅为有色金属的1/10。

5.环保、节约能源。可回收利用，是满足人类可持续发展战略可大力推广的材料，每100 km节油在0.5以上。

6.价格低廉。目前，市场上PP的价格是8000元/t，而其他塑料一般都不低于10 000元/t，有些塑料材料的价格甚至已达40000～50000元/t以上。

7.缺点∶ 收缩率大，吸水性强，尺寸稳定性差，难以制得高精度制品，易燃，燃烧时产生大量黑烟和有毒气体，长期使用易老化、易变形，但通过改性可降低其缺陷。

三、聚烯烃的应用

聚烯烃具有相对密度小、耐化学药品性、耐水性好、机械强度良好、电绝缘性等特点。可用于薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等，在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等方面有广泛的用途。

四、趋势：高端产品严重缺乏，如何化解聚烯烃产品结构矛盾？

聚烯烃高端牌号（如茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯、高碳烯烃共聚聚乙烯等）和特种聚烯烃（如乙烯–乙酸乙烯酯共聚物（EVA）树脂、乙烯–乙烯醇共聚物（EVOH）树脂、聚丁烯–1 等），在我国的消费量达1.138×107 t/a，自给率却低于40%。夹层玻璃用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）膜、电子级环氧树脂和动力电池用聚偏氟乙烯（PVDF）隔膜等高端合成树脂则基本依赖进口。

五、高性能聚烯烃材料技术发展趋势

1.开发原料多元化技术

利用多元化原料制备高性能聚烯烃的技术关键在于优化进料控制和保障原料品质，通过工艺优化来灵活采用多种原料进行生产。

2.提升催化剂技术

聚烯烃催化剂研究已转向改进产品综合性能，主要目标是提高催化剂对聚合物性能的控制能力。

茂金属催化剂实现了聚合链长度、分支度和立构规整性的精细调节。相比传统的齐格勒/纳塔催化剂，采用茂金属催化剂制备的聚烯烃产品结构具有更好的规整性、可调控性、产品性能。

2017年，国内自主开发的载体型茂金属聚丙烯催化剂在间歇式液相本体聚丙烯装置（8×104t/a）首次投入使用，填补了国内技术空白。

茂金属催化剂凭借其活性高、单一活性中心、共聚能力强等优点仍将不断发展，进而更加精确控制聚合物分子构型、定制生产满足最终用途的产品。相关技术的研究重点在于进一步改善茂聚烯烃的形态，加宽其相对分子质量分布范围，降低昂贵的助催化剂甲基铝氧烷（MAO）用量，进一步降低茂金属催化剂成本。

此外，二亚胺钯、水杨醛亚胺镍、膦磺酸钯催化等催化体系的开发，实现了极性单体与烯烃的共聚反应，显著提高了聚合物的表面性能、黏附力、柔韧性、耐溶剂性、流变性，以及与其他聚合物、高分子材料助剂的共溶和共混性，这也是未来发展的趋势之一。

3.多种聚合工艺共存

聚丙烯聚合工艺数量超过20种，尤其以Unipol、Novolen、Innovene等为代表的气相法工艺近10年来发展很快；多区循环反应器技术也正在兴起。聚烯烃弹性体（POE）聚合工艺以美国陶氏化学公司开发的Insite溶液法聚合工艺、埃克森美孚公司开发的Exxpol高压聚合技术为主。近年来，基于Insite催化剂技术成功发展了新型链穿梭聚合技术，获得了高性能烯烃嵌段共聚物。

4.装置趋于大型化

我国在建的聚丙烯项目单套装置规模集中在30-45万吨/年，大型聚烯烃生产设备研发进展显著，国产大型挤压造粒机组可实现30-35万吨/年。

5.涌现高端牌号产品

聚烯烃产品技术以提高产品综合性能为目标，致力于开发新品种，提高产品附加值，扩大产品应用领域。

在聚乙烯方面，改进共聚单体开发出的耐热聚乙烯（PE-RT）已用于建筑物采暖，通过优化聚乙烯双峰聚合工艺开发出具有更好低熔垂和耐开裂性能的大口径聚乙烯管材用于油田和物流运输，开发了茂金属聚乙烯新产品以及能够用于锂电池隔膜的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）产品。

医疗器械/医用防护用品用聚丙烯材料、抗菌聚丙烯材料、低可溶出物的丙丁共聚聚丙烯、低VOC聚丙烯材料在内的新产品新牌号也在不断涌现。

6.重视废旧塑料的回收利用

在自然环境下，塑料制品应用后难以自然分解，塑料制品回收利用成为世界关注焦点。

废弃塑料回收利用技术主要有直接再生、改性再生、化学回收等。化学回收法通过热裂解、催化裂解和热裂解–催化改质等方式，改变塑料大分子的键合状态，使其分解产生各种低分子化合物或低聚物，可用于生产燃料油、燃料气和化工原料，成为最具发展前景的回收利用方法。

七、塑料

塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules)，其抗形变能力中等，介于纤维和橡胶之间，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。全球通用塑料占塑料总量的的90%，其中聚乙烯PE和聚丙烯PP分别占通用塑料的34%和36%。

聚乙烯PE2022年国内消费量高达3900万吨，近3年年均增速达到11%，由于其耐高温、耐腐蚀、强度刚度透明度高而被广泛应用于薄膜、日化、注塑以及电缆等。

聚丙烯PP2022年国内消费量高达3159万吨，近3年年均增速达到12%，由于其耐低温、电绝缘、耐酸碱而被广泛应用于包装膜、家电以及汽车等。

八、聚烯烃的产业介绍：

我国由于受制于富煤、贫油、少气的资源禀赋，聚烯烃产能以油制与煤制工艺为主。聚乙烯根据上游原料不同可分为4类工艺方法：油制、煤制、甲醇制以及外采乙烯制，而聚丙烯根据上游原料不同可分为5类工艺方法：油制、煤制、甲醇制、PDH丙烷脱氢制以及外采丙烯制。2022年，我国聚乙烯产能中油制、煤制和其他工艺分别占比76%、23%和1%；聚丙烯产能中，油制、煤制、PDH、MTO分别占比57%、20%、14%、5%，油制是我国聚烯烃主要生产工艺且多集中于东部沿海地区，而煤制因资源便利性集中在我国西北地区，值得注意的是PP生产原料较PE更为分散，且PDH制方式占比逐年递增，所以在判断聚丙烯成本端因素时，情况更为多样化。

乙烯经过聚合反应可生产出三类下游产品：低压线性聚乙烯LLDPE（标品），低压聚乙烯LDPE和高压聚乙烯HDPE，在按照终端需求的不同加工成最终产成品经贸易商销往终端。丙烯经过加工处理可生产塑编拉丝产品（标品），共聚注塑、均聚注塑产品，纤维，管材等终端产品。

九、聚烯烃全球产能分布

聚烯烃全球三大产能区依次为东北亚地区PE3816万吨，PP4538万吨，其次是北美地区PE2922万吨，PP964万吨，最后为中东地区PE2309万吨，PP975万吨。我国作为东北亚地区主力军，为全球聚烯烃产能贡献超过四分之一。

十、2023全球新增产能

纵观全球聚烯烃产能周期，绝对产能逐年增加，而增速边际递减，预计未来3年将维持温和产能增速。截至2022年产能增速已到7%的水平，全球产能到2.5亿吨的水平，其中PE1.45亿吨，PP1.07亿吨。从产能增速的数据上去看，我们看到了2016-2018年是一个产能高峰期，然后2020年至今增速创新高，说明目前正处于一个新的产能周期中。预计2023年PE和PP的产能分别达到1.575亿和1.18亿吨。

聚乙烯PE产能增速逐渐从2020年的7.02%回落至2022年的5.93%，聚丙烯产能增速在2022年有所回落至4.52%，这一方面取决于供应端产能基数已经较高，另一方面是全球经济放缓，需求端疲软；2023年聚乙烯和聚丙烯产能增速或将再次上行至历史高点8.22%和9.81%。

十一、全球贸易流向

2022年中国大陆地区共向超过70个国家/地区进口聚乙烯，其中向伊朗进口的聚乙烯产品总额最大，超过20亿美元，占比近20%，其次是向沙特阿拉伯、阿联酋和韩国三国进口的聚乙烯金额占比均超过10%。进口总额排名前5国家/地区的累计占比接近70%，反映出我国聚乙烯进口市场较为集中。虽然聚丙烯相对聚乙烯进出口数量不在一个规模，但是贸易流向更加分散，国内出口PP主要国家为日本及印度，其中印度为需求大国。

十二、国内产能分布

我国聚烯烃三大产能区依次为西北亚地区PE835万吨，PP934万吨，其次是华东地区PE735万吨，PP739万吨，最后为东北地区PE481万吨，PP591万吨。西北地区由于其煤炭资源丰富，多为煤制聚烯烃设施，华东地区作为全国最大消费地区近年来投产较多，在未来一段时间将逐步实现“自产自销”的模式。

十三、2023国内新增产能

国内聚烯烃投产经历了三段增产周期：

第一段，4万亿刺激：2008年底的4万亿经济刺激，需求增长也刺激了化工品产能的集中释放。

第二段，煤化工主导：真正称为大产能周期的主要还是2015-2017年煤化工产能周期。2011年3月23日，国家发改委发布《关于规范煤化工产业有序发展的通知》，首次明确界定煤化工产业的准入标准。

第三段，大炼化和轻烃工艺主导：2020至今的大炼化和轻烃工艺（轻烃裂解、乙烷裂解和PDH）产能周期，周期内的年产能增速达到10%以上，明显高于需求增速。

聚乙烯虽然在2022年国内产能达到2900万吨，但是增速较2021年明显放缓，其主要原因是因为上游成本端油价高企，供应端产能基数过大，需求端因宏观经济欠佳，导致需求疲软；2023年计划新增产能285万吨，产能增速高达9.56%，多集中在年初与年末，目前已投产220万吨，剩余65万吨未投产，预计2023年产能将突破3000万吨。

聚丙烯2022年新增产能445万吨，产能增速下降至4.52%左右，其主要原因有自2019年炼化一体化投产进程初期产能增速较高，导致后期投产量逐年下降。2023年上半年新增产能260万吨，下半年计划投产405万吨，预计2023年产能将突破4100万吨，供应端压力偏强。

十四、国内贸易流向

2022年，中国聚乙烯和聚丙烯跨区调拨资源总规模量超过1000万吨，占聚烯烃消费量的31%，且继续呈现增长的趋势。聚烯烃固体的特性，也有利于产品的远距离运输。聚烯烃因下游应用广泛，基本每个企业的聚烯烃品种，都存在全国消费的情况，这也加剧了中国聚烯烃跨区调拨的力度。预计2023年国内聚烯烃跨区调拨现象只增不减。