第一章   緒 論

　　1.1聚丙烯簡介及用途

　　1.1.1定義和特性

　　聚丙烯(PP)屬于熱塑性樹脂，是五大通用樹脂之一。外觀為白色粒料，無味、無毒，由于晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，具備易加工、抗沖擊強(qiáng)度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝及建材家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。

　　PP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其五大特性：(1)它的分子結(jié)構(gòu)與聚乙烯相似，但是碳鏈上相間的碳原子帶有一個(gè)甲基(–CH3)。(2)通常為半透明無色固體，無臭無毒。(3)由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)高達(dá)167℃，耐熱且制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。(4)密度0.90g/cm3，是最輕的通用塑料。(5)耐腐蝕，抗張強(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。

　　但是，PP的缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化，可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。

　　近十年，我國聚丙烯消費(fèi)量以年均10%的速度增長，大大超過了世界平均增長水平，是我國第二大消費(fèi)合成樹脂，僅次于聚乙烯。旺盛的市場需求也催生了聚丙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長，在五大通用塑料中，產(chǎn)量僅次于聚乙烯和聚氯乙烯，位列第三位。

　　1.1.2聚丙烯的分類

　　聚丙烯可以有多種分類，按聚丙烯分子中甲基(-CH3)的空間位置不同分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類，按聚合工藝，等規(guī)聚丙烯的聚合可以分為泥漿法、本體法、溶液法和氣相法等幾種方法。按用途可以分為扁絲(窄帶)、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級(jí)別，按單體種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。

　　1.1.2.1按甲基位置分類

　　按聚丙烯分子中甲基(-CH3)的空間位置不同分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三類。

　　(1)等規(guī)聚丙烯(全同立構(gòu)聚丙烯)，英文縮寫為IPP。

　　從立體化學(xué)來看，IPP分子中每個(gè)含甲基(-CH3)的碳原子都有相同的構(gòu)型，即如果把主鏈拉伸(實(shí)際呈線團(tuán)狀)，使主鏈的碳原子排列在主平面內(nèi)，則所有的甲基(-CH3)都排列在主平面的同一側(cè)。我國各石化企業(yè)生產(chǎn)的均聚聚丙烯都屬于等規(guī)聚丙烯，基本性能如前所述，典型產(chǎn)品如獨(dú)山子石化的S1003，揚(yáng)子石化的F401，齊魯石化的T30S等。

　　圖表1等規(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式

　　(2)間規(guī)聚丙烯，英文縮寫為SPP。

　　從立體化學(xué)來看，SPP分子中含有甲基(-CH3)的碳原子分為兩種不同構(gòu)型且交替排列，如把主鏈拉伸，使主鏈的碳原子排列在主平面內(nèi)，則所有的甲基(-CH3)交替排列在主平面的兩側(cè)。SPP是高彈性的熱塑性塑料，有良好的拉伸強(qiáng)度，它可以像乙丙橡膠那樣進(jìn)行硫化成為彈性體，機(jī)械性能優(yōu)于一般不飽和橡膠。

　　圖表2間規(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式

　　(3)無規(guī)聚丙烯，英文縮寫為APP

　　從立體化學(xué)來看，APP主鏈上所連甲基(-CH3)在主平面上下兩方呈無規(guī)則排列。APP曾是碳酸鈣填充母料的載體樹脂的主要原料，其原因是它作為IPP生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，作為技術(shù)輸出的外國公司認(rèn)為它沒有應(yīng)用價(jià)值，只有焚燒處之，是我國的科技人員將其用于制作碳酸鈣填充母料，在八十年代初期，APP母料曾紅極一時(shí)，為當(dāng)時(shí)合成樹脂原料奇缺的塑料工業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。后來北京燕山石化技術(shù)改造，改變了聚丙烯生產(chǎn)工藝，副產(chǎn)物APP的來源枯竭，碳酸鈣填充母料用的載體樹脂轉(zhuǎn)向其它高分子材料，但APP作為一種聚合物，仍然有其自己的獨(dú)特之處，至今仍有一些進(jìn)口的APP在許多領(lǐng)域使用，這些APP已不再是IPP生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，而是特殊工藝制造出的真正意義上的無規(guī)聚丙烯。純APP為典型的非晶態(tài)高分子材料，內(nèi)聚力較小，玻璃化溫度低，常溫下呈橡膠狀態(tài)，而高于50℃時(shí)即可緩慢流動(dòng)。

　　圖表3無規(guī)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式

　　1.1.2.2按聚合工藝分類

　　按聚合工藝，等規(guī)聚丙烯的聚合可以分為泥漿法、本體法、溶液法和氣相法等幾種方法。

　　目前氣相法由于聚合物以固態(tài)粒子形式存在，沒有溶劑參與，也不必脫出催化劑殘?jiān)�，故以占�?jù)主導(dǎo)地位。

　　具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相本體法聚合而成的聚丙烯產(chǎn)品為粉狀，俗稱小本體聚丙烯或稱粉狀聚丙烯，它是以煉油廠尾氣中提取的丙烯為原料聚合而成的。目前全國共有六十多套小本體裝置，年產(chǎn)量少則幾千噸，多則幾萬噸。由于直接以粉狀產(chǎn)品出售，沒有加入抗氧劑等助劑，故存放時(shí)間受到限制。我國已制定該種聚丙烯樹脂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SHC001-1999粉狀聚丙烯的分子量分布往往比較寬，由于是一釜一釜間歇操作，樹脂的性能相互之間差別較大，因此在使用時(shí)往往僅作為部分基體樹脂使用以求降低成本，或者經(jīng)過改性再加以使用。

　　1.1.2.3按用途分類

　　按用途可以分為扁絲(窄帶)、纖維、薄膜、擠塑、吹塑、注塑等級(jí)別。

　　1.1.2.4按單體種類分類

　　按單體種類分為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，均聚聚丙烯是指在聚丙烯主鏈上只有一種鏈節(jié)，而共聚聚丙烯在主鏈上除丙烯鏈節(jié)外還分布著其它單體反應(yīng)后形成的鏈節(jié)。共聚聚丙烯在很大程度上可以改變聚丙烯的性能。

　　丙烯和乙烯共聚的聚丙烯又可分為嵌段共聚和無規(guī)共聚兩種，其英文縮寫分別為PP-B和PP-R。

　　PP-B是在單一的丙烯聚合后除去未反應(yīng)的丙烯，再與乙烯聚合而得到的，實(shí)際上是由聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物組成的混合物，它既保持了一定程度的剛性，又提高了聚丙烯的抗沖擊性能，特別是低溫抗沖擊性能，但透明度和光澤度下降明顯。

　　PP-R的是將丙烯及乙烯單體混合在一起聚合，在聚合物主鏈上無規(guī)則地分布著丙烯單體或乙烯單體反應(yīng)后的鏈段。乙烯鏈段的存在使共聚物無法結(jié)晶，即使乙烯含量很少，也會(huì)使聚丙烯的結(jié)晶能力大大降低。例如含3%乙烯時(shí)，聚丙烯的玻璃化溫度下降11℃，如果用此種聚丙烯為原料制成薄膜，其使用最低溫度可降低10℃左右。

　　PP-R的特征是結(jié)晶度低、透明性好，較之均聚聚丙烯(PP-H)，在同樣的熔體流動(dòng)速率情況下，PP-R的脆化溫度顯著降低，沖擊強(qiáng)度也有所提高。近年來無規(guī)共聚聚丙烯PP-R在熱水給水管道上的應(yīng)用得到認(rèn)可，并得以大規(guī)模推廣應(yīng)用。用PP-R制成的管材料輸送70℃的熱水，長期內(nèi)壓達(dá)到1MPa時(shí)，使用壽命可達(dá)到50年。同時(shí)由于材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為合金鋼管二百分之一，故在輸送熱水時(shí)，保溫性能極佳，用于熱水及采暖系統(tǒng)可顯著節(jié)能。PP-R管材專用料的著名生產(chǎn)廠商有北歐化工(BOREALIS)、德國赫斯特公司(HOECHST)、奧地利石油公司(PCD)等。

　　1.1.3聚丙烯的應(yīng)用

　　(1)編織制品

　　編織制品(塑編袋、蓬布和繩索等)所消耗的PP樹脂在我國一直占很高的比例，是我國聚丙烯消費(fèi)的最大市場，主要用于糧食、化肥及水泥等的包裝。我國是現(xiàn)今世界上最大的塑編制品生產(chǎn)國和消費(fèi)國，更是世界上最具潛力的塑編生產(chǎn)市場和消費(fèi)市場。歐美等國家作為發(fā)達(dá)地區(qū)，過高的勞動(dòng)力成本和高端市場會(huì)令其更傾向于注塑、片材等高端消費(fèi)領(lǐng)域，而低端塑編等產(chǎn)品則多從發(fā)展中國家進(jìn)口。雖然近幾年塑編占比稍有下降，但依然是我國聚丙烯行業(yè)最主要的消費(fèi)產(chǎn)品，2011年占聚丙烯消費(fèi)的42%。

　　(2)注塑成型制品

　　注塑制品主要應(yīng)用在小家電、日用品、玩具、洗衣機(jī)、汽車和周轉(zhuǎn)箱上。國內(nèi)注塑級(jí)聚丙烯依靠進(jìn)口比例較大，近幾年注塑領(lǐng)域消費(fèi)占比上升較快，由2006年的17%上升到2011年的22%，僅次于塑編排名第二。注塑領(lǐng)域國產(chǎn)產(chǎn)品缺口大，在世界聚丙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，注塑產(chǎn)品占主要份額，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)，應(yīng)用聚丙烯注塑產(chǎn)品比例更高。因此，我國注塑領(lǐng)域增長潛力巨大。

　　(3)薄膜制品

　　聚丙烯薄膜主要包括BOPP、CPP、普通包裝薄膜和微孔膜等， BOPP具有質(zhì)輕、機(jī)械強(qiáng)度高、無毒、透明、防潮等眾多優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于包裝、電工、電子電器、膠帶、標(biāo)簽?zāi)ぁ⒛z卷、復(fù)合等眾多領(lǐng)域，其中以包裝工業(yè)使用量最大。而不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)�聚丙烯薄膜BOPP的技術(shù)要求有較大差別，其中以薄膜電容器應(yīng)用領(lǐng)域要求最高。由于加工技術(shù)要求較低，利潤相對(duì)較大，前幾年出現(xiàn)了投資過熱現(xiàn)象。國內(nèi)生產(chǎn)的BOPP薄膜大部分使用通用原料，薄膜特性受到限制，從而削弱了其對(duì)普通CPP膜的競爭優(yōu)勢，這種發(fā)展趨勢表現(xiàn)得最為強(qiáng)烈。

　　(4)纖維制品

　　聚丙烯纖維(即丙綸)是指以聚丙烯為原料通過熔融紡絲制成的一種纖維制品。由于聚丙烯纖維有著許多優(yōu)良性能，因而在裝飾、產(chǎn)業(yè)、服裝三大領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，已成為合成纖維第二大品種。聚丙烯纖維分為短纖、長絲、無紡布(紡粘和熔噴)、煙用絲束、膨體連續(xù)長絲(BCF)等，應(yīng)用領(lǐng)域包括包裝、香煙濾材、土工、建材、服裝、地毯、衛(wèi)生制品等，2011年聚丙烯纖維消耗PP約為107萬噸。

　　(5)管材

　　聚丙烯管材具有耐高溫、管道連接方便(熱熔接、電熔接、管件連接)、可回收使用等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于建筑物給水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、農(nóng)田輸水系統(tǒng)、以及化工管道系統(tǒng)等。

　　1.2聚丙烯生產(chǎn)工藝及技術(shù)

　　聚丙烯生產(chǎn)工藝主要有溶液法、淤漿法、本體法、氣相法和本體-氣相法組合工藝5大類。目前世界上比較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝主要是氣相法工藝和本體-氣相法組合工藝， 這些工藝技術(shù)都采用本體法、氣相法或本體法和氣相法的組合工藝生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物， 再串聯(lián)氣相反應(yīng)器系統(tǒng)(一個(gè)或兩個(gè)) 生產(chǎn)抗沖共聚物。這些工藝技術(shù)適應(yīng)了裝置大規(guī)模(20萬噸/年以上) 和操作經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品多樣性和高性能的要求， 得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　目前， 世界上先進(jìn)的PP生產(chǎn)工藝主要有Lyondell Basell 公司的Spheripol 工藝、Catalloy工藝和Spherizone工藝， Prime Polymer 公司的Hypol工藝， Borealis公司的Borstar 工藝， Ineos公司的Innovene工藝，Dow公司的Unipol 工藝，NTH公司的Novolen工藝，JPP公司的Horizone工藝以及住友化學(xué)公司的Sumitomo工藝等。

　　我國聚丙烯的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代， 經(jīng)過三十多年的發(fā)展， 目前已經(jīng)基本上形成了間歇式本體法、本體法、本體-氣相法、氣相法等多種生產(chǎn)工藝并舉， 大中小型生產(chǎn)規(guī)模共存的生產(chǎn)格局。從20世紀(jì)80年代， 我國在引進(jìn)國外先進(jìn)聚丙烯生產(chǎn)工藝的同時(shí)開始了大型聚丙烯裝置的國產(chǎn)化開發(fā)設(shè)計(jì)。中國石化走在了自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新的前頭， 從1996年至1999年， 在吸收消化Spheripol 工藝基礎(chǔ)上開發(fā)了7套7萬噸/ 年和1套10萬噸/ 年國產(chǎn)環(huán)管工藝聚丙烯裝置。1999年中國石化又開發(fā)出20萬噸/ 年規(guī)模、能生產(chǎn)寬分子量分布產(chǎn)品、高性能抗沖共聚物的第二代國產(chǎn)化環(huán)管聚丙烯成套工藝技術(shù)。至2010年底， 又有11套10~35萬噸/ 年的裝置采用中國石化第二代環(huán)管工藝， 總產(chǎn)能220萬噸/ 年。

　　2002年以來， 隨著我國經(jīng)濟(jì)的增長， 我國的聚丙烯工業(yè)隨之高速發(fā)展， 興建了大批技術(shù)新、規(guī)模大的聚丙烯裝置。我國聚丙烯產(chǎn)能從2001年的333萬噸/ 年增長到2010年底1070萬噸/ 年， 年均增長約8%。2008年以來， 隨著甲醇制烯烴( MTO) 技術(shù)的成熟， 更多的企業(yè)在煤炭資源豐富的西北等地區(qū)， 以煤為原料， 通過MTO技術(shù)生產(chǎn)烯烴， 建成多個(gè)大型聚丙烯裝置。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 現(xiàn)有多達(dá)30多個(gè)左右的MTO項(xiàng)目在前期工作中， 規(guī)劃的烯烴產(chǎn)能在2000萬噸/ 年以上。預(yù)計(jì)到2015年， 我國聚丙烯裝置將達(dá)到90個(gè)左右， 總產(chǎn)能將達(dá)到2000萬噸/ 年。目前中國石化環(huán)管工藝是國內(nèi)最主要的聚丙烯生產(chǎn)工藝， 裝置數(shù)量占全國的1/ 3, 生產(chǎn)能力超過30%。

　　對(duì)于均聚料，不同工藝技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品性能及加工應(yīng)用基本沒有差異。抗沖共聚聚丙烯，ABB-Novolen、Dow-Unipol、BP-Innovene氣相法生產(chǎn)的抗沖共聚PP產(chǎn)品綜合性能好于Basell-Spheripol工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，無論是低熔指還是高熔指產(chǎn)品。無規(guī)共聚聚丙烯，Novolen、Dow-Unipol、Basell-Spheripol工藝生產(chǎn)的無規(guī)共聚聚丙烯產(chǎn)品的綜合性能較好，尤其是透明性好于BP-Innovene產(chǎn)品。Basell-Spheripol工藝生產(chǎn)的BOPP、CPP 、纖維料綜合產(chǎn)品性能好于BP-Innovene產(chǎn)品。烯烴新工藝路線的崛起，為中國聚烯烴原料路線朝多元化方向發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，相信最終會(huì)形成多種原料路線并舉，相互競爭的格局。

圖表4世界主要聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)及產(chǎn)能(萬噸)

圖表5聚丙烯生產(chǎn)工藝對(duì)比

　　1.3我國聚丙烯行業(yè)的政策環(huán)境分析

　　塑料被公認(rèn)為資源節(jié)約型和環(huán)境友好型材料，在國家城鎮(zhèn)基礎(chǔ)建設(shè)和高速鐵路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。合成樹脂是生產(chǎn)各種塑料制品的主要原材料，因此，作為最有發(fā)展?jié)摿Φ臉渲�品種，我國對(duì)包含PP在內(nèi)的樹脂產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)行全方位的鼓勵(lì)和支持政策，不存在政策障礙。具體表現(xiàn)在：

　　(1)《石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》

　　在我國《石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中，將擴(kuò)建生產(chǎn)樹脂原料——乙烯項(xiàng)目定為主要任務(wù)，鼓勵(lì)建設(shè)大型乙烯工程技術(shù)的示范工程，行業(yè)發(fā)展前景良好。

　　(2)《輕工業(yè)調(diào)整和振興計(jì)劃》

　　在《輕工業(yè)調(diào)整和振興計(jì)劃》中，利用財(cái)稅手段，如鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)加大輕工企業(yè)信貸額度，允許即將到期的貸款適當(dāng)展期，鼓勵(lì)擔(dān)保機(jī)構(gòu)為其提供信用擔(dān)保和融資服務(wù)等，改善下游塑料制品加工企業(yè)的經(jīng)營環(huán)境。

　　(3)調(diào)整出口退稅

　　下調(diào)樹脂類原材料進(jìn)口關(guān)稅，提高下游制品出口退稅率，拓展塑料石化行業(yè)發(fā)展空間。比如，2008年1月1日起將包含PP在內(nèi)的樹脂類進(jìn)口關(guān)稅由7.6%調(diào)整為6.5%，于2008年8月1日起將部分塑料制品退稅率提高到9%。