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改革開放四十周年石化化工行業發展回顧與展望 ——工程塑料行業
作者:張麗
日期:2018-12-21
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一、四十年發展歷程

 

  工程塑料是指可以作為結構材料承受機械應力,能在較寬的溫度范圍和較苛刻的化學及物理環境中使用的塑料材料。這類材料機械強度高、剛性大、尺寸穩定性好、耐熱性好、電絕緣性優異,在航空航天、電子電氣、汽車、石化、國防軍工等領域被廣泛運用。具體而言,工程塑料可分為通用工程塑料和特種工程塑料兩類。前者主要品種有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和熱塑性聚酯等通用工程塑料;后者主要是指耐熱達150℃以上的工程塑料,主要品種有聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚砜類、芳香族聚酰胺、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟樹脂等。

  與通用塑料相比,工程塑料擁有更加優異的機械性能、電性能、耐化學性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩定性等優點;與金屬材料相比則具有重量輕、便于復雜制品設計、成型時能耗小等優點,可在較苛刻的化學、物理環境中長期使用,可替代金屬作為工程結構材料使用。工程塑料是電子電氣、交通運輸、航空航天、機械制造業的上游原材料,在產業鏈中占據著重要地位。其發展不僅對國家支柱產業和現代高新技術產業起著支撐和先導的作用,同時也推動著傳統產業改造和產品結構的調整。

  我國工程塑料近四十年的發展歷程如下:

 

1、上世紀八十年代(1980~1989年)

 

  我國工程塑料是從上世紀五十年代末開始小規模生產的,到上世紀七十年代末、八十年代初期,我國工程塑料在一窮二白的基礎上研究試制了十余種新型工程塑料。據資料顯示,1981年我國工程塑料的總產量約為2萬噸(包括ABS塑料),約占全國塑料總產量的2.1%(當時世界工程塑料的產量在塑料總產量中的比例也不高,大致在5%~7%),當年國內進口的工程塑料數量約為2.5萬噸,占全國工程塑料總消費量約55%,如聚苯醚類基本上全部靠進口。

  在我國成功發射人造地球衛星過程中,國產工程塑料如氟塑料等起了重要的作用。又如在高壓管道、深井電纜的施工中,工程塑料也發揮了作用。有些場合,鋼鐵等金屬材料并不能取代工程塑料,如化工設備防腐,就更加顯示了工程塑料的特殊重要地位。我國已經有了一支科研、生產、加工應用隊伍,為今后的發展打下了基礎。但是與國外的差距是很大的,我國的工程塑料不僅數量少、質量差、而且品種單一,遠遠趕不上飛速發展的國民經濟和國防建設的需要。

 

2、上世紀九十年代(1990~1999年)

 

  進入九十年代,高新技術的發展,各種工程塑料及改性塑料需求俱增,中國科學院、高等院校及化工重點科研院所以加大了工程塑料及其共混改性合金化的科研及應用開發力度,組成一批科工貿結合的實體,加速了科研成果的產業化。工程塑料所需助劑,國內也相應地得到發展,通用助劑基本能配套生產;專用助劑如相容劑、成核劑等品種,在科研開發的基礎上形成小批量生產。

  進入九十年代以來,我國工程塑料領域還有一個顯著特征就是,世界著名的公司如GE、杜邦、BASF、拜耳、LG等先后在我國建立了獨資或合資工廠,產量逐年提高,加快了我國工程塑料工業發展。

  這一階段,我國工程塑料生產技術得到改進和提高,產品品種增加,生產能力進一步擴大。到九十年代末期,我國工程塑料產業已經初具規模,主要品種都能夠生產,部分生產裝置達到萬噸級生產規模,年產量達到15萬噸,有些產品質量達到或接近國外同類產品水平,并出口到部分國家和地區。

  當時,工程塑料在我國仍處于剛剛起步,生產裝置規模偏小,生產品種單一,產品質量參差不齊,生產能力和現有產量遠遠不能滿足國內市場的需求。1998年,我國五大通用工程塑料的產量約2.2萬噸,凈進口量25萬噸。這一時期,我國成為世界上最大的工程塑料進口國。在工程塑料中,國內熱塑性聚酯產量可滿足70%的市場需求,聚碳酸酯只能滿足2.5%,而改性聚苯醚幾乎全部依賴進口。

 

3、二十一世紀前十年(2000~2009年)

 

  進入二十一世紀以來,連續十年,我國工程塑料產值年均增長20%以上,企業規模不斷發展壯大。主要工程塑料樹脂均能國內生產,2009年生產能力已經達到60萬噸/年左右,改性材料生產量也有200多萬噸。就連過去西方對我國禁運的特種工程塑料樹脂,現在國內大多數都有生產,并且能夠少量出口。

  這一時期,中國的工程塑料工業,隨著國民經濟快速發展,實現了跨越式進步。已逐步形成了具有樹脂合成、塑料改性與合金、助劑生產、塑機模具制造、加工應用等相關配套能力的完整產業鏈。

  建立起了像中藍集團、云天化集團、神馬集團、儀征化纖、德陽科技等工程塑料樹脂的大型合成裝置。拜耳、帝人、寶理、旭化成/杜邦、DSM 等跨國公司進入工程塑料領域,建設聚碳酸酯、聚甲醛生產裝置,擴大聚酰胺的產能,并在改性、合金化中高檔產品領域形成比較明顯的優勢。

  科技水平日益提高,“863”計劃等一批高科技項目的實施,在特種工程塑料領域有了突破。例如自主研發的聚醚醚酮聚合技術、聚苯硫醚合成與工業化技術、萬噸級聚苯醚裝置、尼龍專用樹脂和尼龍1212,以及聚甲醛引進技術的消化吸收等,都體現了我國工程塑料行業一定的技術發展水平,某些產品的工藝技術已經進入到國際先進行列。

 

4、二十一世紀第二個十年(2010年至今)

 

  目前我國五大通用工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚苯醚)均已建成裝置,以引進技術為主,國內本土企業生產比例不斷提高;近年聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮等特種工程塑料及下游制品的產業化發展提速,聚砜類、聚芳酯、特種聚酰胺等小品種處于技術開發和應用研究階段,產業化進程相對較慢。

  隨著生產技術進步和應用水平的提高,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在工業應用(如電子電氣、IT產品及汽車)發展迅速,成為工程塑料重要一員。特別是,隨著液晶顯示器制造業的發展,將帶動導光板材料的消費增長,光學級PMMA成為具高成長性的材料。

  這十年當中,隨著我國煤化工產業突飛猛進發展,處于甲醇和1,4-丁二醇下游的聚甲醛、聚對苯甲酸丁二醇酯也得到快速發展。但由于這兩種產品的產能增長過快,下游市場還不能完全接受,而且引進技術也多有雷同,因此也造成裝置利用率低,國產產品在中低檔市場競爭激烈,而高檔產品仍需進口的不良局面。

  長期以來受到制約的聚碳酸酯生產技術,在這一時期實現突破。國內企業在自主開發與部分引進相結合的基礎上,分別建成了非光氣法和光氣法聚碳酸酯裝置,也打破了外資企業和進口產品對我國市場的長期壟斷,由此也奠定并開啟了我國本土企業在聚碳酸酯領域發展的新格局。

  總體來看,我國工程塑料整體水平不高,有效生產能力不能滿足國內市場的需要,成為世界最大的工程塑料進口國。2017年我國工程塑料主要品種(含聚甲基丙烯酸甲酯)生產能力達318萬噸/年,產量約238萬噸。隨著產能產量增長,國內工程塑料的保障程度不斷上升,目前自給率達到58%,但今后仍要加快發展。

 

二、重大成就

 

1、能力產量

 

  進入二十世紀九十年代后,我國工程塑料的發展開始進入快車道。以五大通用工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚苯醚)為例,其生產能力由1994年的不足2萬噸/年,增加到2017年的301萬噸/年,年均增長26%;產量從1994年的0.5萬噸,增加到2017年的186萬噸,年均增長29%。下圖為我國五大通用工程塑料生產發展情況。這期間,增長較快的時期是在2005年、2011年前后。受國內下游消費市場拉動,國外公司積極在我國大陸建廠,以就近滿足用戶需求,在2005年前后帝人、拜耳(科思創)、三菱國、寶理等知名工程塑料生產商在我國以獨資形成建立了聚碳酸酯、聚甲醛等一批工廠。2011年前后,我國工程塑料實現快速增長的最主要原因是,這一時期我國煤化工發展如火如荼,也拉動了其產業鏈下游的聚甲醛、熱塑性聚酯PBT等產品的快速發展。在進入2015年后,聚甲醛、PBT生產能力增長停滯,甚至一些早期建設的裝置已經永久停產退出了市場,從圖中可以看出,聚甲醛的有效生產能力近年呈現下降趨勢。

 

 

 

2、品種結構

 

  從工程塑料產品結構來看,目前聚碳酸酯的產能最大,占合計產能的32%;其次是聚酰胺工程塑料、熱塑性聚酯PBT分別占30~32%左右;聚甲醛占14%;聚苯醚的產能長期保持在萬噸水平,占比較小。下圖為1994年2017年國內五大通用工程塑料產能結構情況。與上世紀九十年代相比,聚碳酸酯生產增長較快,但生產仍以外資企業占主導,國內企業話語權仍較低。聚甲醛由于引進技術雷同,在2010年前后集中建成一批裝置,其產品檔次不高,均在中低市場參與競爭,因此新建裝置利用水平普遍不高,自給率50%左右,每年還需進口30萬噸左右。可喜的是,隨著我國自主技術發展和引進技術吸收再創新,在PBT領域,我國本土企業已占有一席之地,生產規模和產品質量均有較大程度提高,在滿足國內市場的同時已開始出口。我國是紡織品生產和出口大國,因此國內聚酰胺裝置以生產纖維級產品為主,同時由于受工藝技術限制,國內聚酰胺工程塑料品種產量占比不到其聚合產能的10%,國內汽車、電子領域需要的聚酰胺以進口和外資產品為主。

 

 

  特種工程塑料方面,受技術進步和市場需求的刺激,近年來纖維、薄膜、光纖涂層、復合改性等延伸制品的發展帶動了聚酰亞胺、聚苯硫醚的等產品快速發展。目前我國特種工程塑料產能約10萬噸/年,一些裝置處于試生產和優化調整階段,造成整體開工水平不高,目前產量約1~2萬噸/年。

 

3、重點企業

 

  隨著產業鏈的延伸及自主技術的開發,國內已涌現一批較具實力的本土企業,如中煤神馬、云天化、儀征化纖、南通星辰、藍山屯河、江陰和時利、浙鐵大風、魯西化工、蘇州雙象、藍星芮城、浙江新和成、張家港新盛、金發科技等,全行業本土企業約50家。下圖表為我國工程塑料各領域中本土企業占比及主要企業情況。在聚酰胺66(PA66)、聚甲醛(POM)、熱塑性聚酯PBT領域,本土企業生產能力占其各領域的比重分別達到66%、86%、80%,較十年前有很大變化;由于技術難度較大,在聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸(PMMA)領域,本土企業比例僅占25%、21%,特別是聚碳酸酯市場容量較大,國內企業仍有很大替代發展機會。聚苯硫醚等特種工程塑料,由于價格高、市場容量相對較小,一直以來國外企業對我國實現封鎖,基本不轉讓技術,因此在該領域,完全是國內企業依靠自主開發建成裝置。

 

 

4、技術進步

 

  我國工程塑料科技水平日益提高。“863”計劃等一批高科技項目的實施,在特種工程塑料領域有了突破。例如自主研發的PEEK聚合技術、聚苯硫醚合成與工業化技術、萬噸級聚苯醚裝置、尼龍專用樹脂和尼龍1212、非光氣法和光氣法聚碳酸酯自主與引進結合實現產業化,以及聚甲醛引進技術的消化吸收等,都體現了我國工程塑料行業一定的技術發展水平,某些產品的工藝技術已經進入到國際先進行列。

  在改性材料與樹脂合金方面,部分產品在技術、質量指標方面也已接近國外先進水平。

  經過科研院所與企業多年的共同努力,一批技術含量高、經濟效益好、實用性強的項目已經在行業發展中發揮著重要作用,也造就了許多高新技術企業。

 

5、綠色發展

 

  工程塑料的綠色發展主要體現在原料上。一方面是對現有工藝技術的改進,如通過優化己二酸、己內酰胺生產工藝,降低三廢排放和減少副產。另一方面是開發新的原料路線,如開發異丁烯法替代氫氰酸路線的甲基丙烯甲酯生產;此外,發展生物基工程塑料是未來發展的重要方向。

  與工程塑料相關的生物法可制備的原料,國內企業主要開發了生物法1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、戊二胺、戊二酸,以及己二酸、呋喃-2,5-二羧酸等產品。其中,1,3-丙二醇、戊二胺、戊二酸的生物法技術開發進程較快。

 

三、主要經驗

 

  回顧我國工程塑料發展歷史,最主要的經驗是工程技術開發和創新是工程塑料發展的核心,是提升行業發展水平的關鍵。我國采用自主技術開發建成了一些工業化裝置,集中體現在特種工程塑料領域,如聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺等,由于特種工程塑料產品附加值高,有些還應用于航空航天、國防軍事等重要領域,發達國家不向我國轉讓技術,在這種背景下,國內科研單位在國家支持下加大投入,突破了國外的封鎖和壟斷。但反觀通用工程塑料,國內建成的現有裝置絕大多數是采用引進國外技術,因此,我們應該學習特種工程塑料的發展經驗,加大科技投入,加強自主技術開發。

  對今后我國工程塑料的發展建議:

  加強自主創新,重視成果轉化。要加強自主創新,加快新技術的推廣應用,促進科研成果的轉化與產品的升級,發揮先進技術,特別是具有自主知識產權的技術優勢,增強企業核心競爭能力,提高經濟效益。要總結和推廣特種工程塑料研制開發的成功經驗。重視諸如聚合與共聚技術、化學工程和設計放大技術;助劑復配技術、無鹵阻燃技術、相溶劑與界面活化技術;納米技術和共混、合金化改性技術;加工應用技術、分析檢測技術、生物技術、環保技術等一些關鍵技術,使這些新技術與科研成果盡快應用于工業化生產,提高產品技術含量。

  加快結構調整,壯大產業鏈。立足現有基礎,在搞好樹脂改性、合金化,擴大加工應用范圍的同時,重點加強基礎樹脂合成和原材料配套供應;要加快配套助劑與專用設備的研制開發和國產化;使產品逐步從低端向中高檔發展,發揮工程塑料產業鏈的集聚效應和整體效益。

  重視環境保護,搞好資源回收利用。廢舊塑料的回收利用和無害化處理將成為塑料工業的戰略性課題。在工程塑料行業中推行循環經濟理念,節約資源、能源,重視環境保護,實現資源的綜合利用。

  加強行業自律,限制無序發展。要限制行業低水平重復建設,提高企業準入門檻,加強知識產權保護,搞好產品標準的制定,加強資源的合理利用。行業管理和職能部門以及專業協會應加強引導,企業要客觀分析風險并加強自律,避免無序發展、惡性競爭,使工程塑料行業得到健康、可持續發展。

 

四、面臨的形勢

 

  當前我國已進入工業轉型升級的重要戰略機遇期,“十三五”及今后一段時期,隨著工業化和城鎮化不斷深入,化工產品內需市場潛力較大。同時,隨著經濟結構的戰略調整、工業轉型升級的步伐不斷加快,要求化學工業必須加快調整和升級,大力發展高端化學品,以滿足相關產業的更高需求。而我國化學產品結構仍以中低端產品和通用產品為主,高檔、專用產品比例較低,行業迫切需要加快轉變發展方式,包括工程塑料在內的化工新材料在這一輪升級換代過程中份額將不斷增長,產業發展面臨新的機遇。工程塑料被明確為戰略性新興產業中新材料的一個品種,工程塑料市場需求將持續穩定增長,但是很多需要從國外進口,在政策的支持下,中國企業有望進一步替代進口、提升自給率,從而獲得更大的發展。

  目前我國工程塑料產業處于成長期,推動工程塑料行業發展的主要因素有兩個:一是終端領域需求的增長;二是對聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等傳統材料的替代。工程塑料品種的更新已經趨向緩和,但是材料的應用及產品的開發將不斷創新。應用增長、技術進步、亞太地區需求迅速提升,這都推動著全球工程塑料市場的需求。工程塑料通常被用于那些對力學強度和耐熱、耐化學性有要求的應用領域,因為工程塑料的力學性能和耐熱性能都比通用塑料出色,在很多應用中,這類塑料己經取代了木材、金屬等傳統工程材料。除了強度和其他性能等同或超越通用塑料外,工程塑料還具備一個特點:容易生產。工程塑料越來越多地取代傳統塑料,這將引導市場進一步走向產品創新和材料開發。

 

五、未來發展趨勢和重點

 

1、發展趨勢

 

  工程塑料因其優異的穩定性、良好的耐熱和耐化學性以及高強度,應用領域廣泛,其需求持續較快增長。工程塑料的主要用途之一是替代金屬在各種終端行業中的應用。特別是日益嚴格的環保法規要求汽車減少排放量和提高燃油經濟性,工程塑料正大量應用于汽車和運輸行業;工程塑料還廣泛應用于消費及家電產品、電氣及電子產品、工業機械、包裝,以及醫療、建筑等行業;此外,軌道交通、大飛機等國家一批重點工程的建設,為工程塑料發展提供了極好的機會。預計2035年我國工程塑料主要產品需求量約870萬噸,2017~2035年年均增長率約4.2%。

  我國工程塑料主要產品消費及2035年預測(單位:萬噸)

年份

2017年

2020年

2025年

2030年

2035年

聚酰胺PA(尼龍)

55

65

90

115

137

聚碳酸酯PC

173

230

280

320

354

聚甲醛POM

52

62

80

100

116

熱塑性聚酯PBT

55

52

70

81

93

聚苯醚PPO

5

7

10

12

14

聚甲基丙烯酸甲酯PMMA

68

78.75

100

120

130

特種工程塑料

4.9

8

12

18

27

合計

414

503

642

766

870

 

 

2、發展重點

 

(1)提升工程塑料生產水平

  ①采用自主開發或引進技術適度加快聚碳酸酯項目建設,提高國內自給率;②提高聚甲醛、PBT、PMMA等已有工程塑料品種的質量水平;③提升聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮等已產業化特種工程塑料的規模化生產;④促進一批國內目前尚屬空白的特種工程塑料實現產業化,如PEEN(聚芳醚醚腈)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PCT(聚對苯二甲酸1,4-環己烷二甲酯)、特種尼龍。

(2)消除關鍵配套原料供應瓶頸

  ①發展異丁烯法MAA,一體化延伸發展PMMA;②發展CHDM,延伸發展PCT、PETG等特種聚酯;③推進己二腈技術國產化,促進聚酰胺(尼龍66)工程塑料發展。

(3)加強塑料改性、塑料合金技術開發

  提高工程塑料對細分市場的適用性和產品性價比。特別是應對汽車輕量化、節能環保的要求,加強汽車改性塑料開發。

  作者聯系方式:電話010-64283584,郵箱[email protected]

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