自1977年美國UCC公司采用乙烯和α-烯烴共聚生產聚乙烯以來,各大公司紛紛積極開展此類研究,并取得較好的成果。目前已經工業化的共聚單體有1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和4-甲基-1-戊烯。通常當α-烯烴用作生產線性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚單體時,其平均含量為8%~10%;用作高密度聚乙烯(HDPE)的共聚單體時,其平均含量為1%~2%。
據統計,截至2018年9月,中國聚乙烯總產能為18.37 Mt/a,其中低密度聚乙烯(LDPE)產能3.13 Mt/a,高密度聚乙烯(HDPE)產能5.80 Mt/a,線性低密度聚乙烯(LLDPE)產能4.89 Mt/a,全密度聚乙烯(HDPE/LLDPE)產能4.55 Mt/a。根據目前處于在建、前期工作和計劃階段的輕烴利用項目、煉化一體化項目和CTO/MTO項目的進展情況,預計到2023年將形成31 Mt/a聚乙烯產能。2018—2023年,新增聚乙烯產能13.3 Mt/a,年均復合增速達10%。預計到2023年底,中國LLDPE和HDPE產能將達到26 Mt/a。
聚乙烯市場持續高速增長,為α-烯烴作為共聚單體提供了廣闊空間。LLDPE下游需求中薄膜領域的消費占比約為85%,其余為注塑、電線電纜、滾塑等領域。以LLDPE為原料的塑料薄膜集中在兩大領域,農膜占比30%,包裝膜占比70%。中國塑料薄膜消費逐年提高,近5年復合增長率約為10%。隨著生活消費領域的增長,LLDPE下游需求將延續增長態勢,從而支撐LLDPE產能擴張與消費增長,也為α-烯烴作為共聚單體提供了廣闊的市場空間。由于房地產后置周期、海綿城市建設、煤改氣和農村水網改造的綜合作用,PE管材行業需求旺盛,將成為未來支撐HDPE行業增長最大的亮點。預計到2023年底,中國LLDPE和HDPE產能將達到26 Mt/a,當年產量將達22.5 Mt。在中國聚乙烯產業發展的驅動之下,LLDPE和HDPE對于α-烯烴的理論需求量為1.35 Mt/a,預計實際消耗量將達到約1.2 Mt/a,較2017年底增長74.4%。
聚乙烯高端化差異化發展,高碳數α-烯烴產能不足成短板。目前,中國HDPE和LLDPE生產裝置仍主要以1-丁烯為共聚單體。使用1-丁烯共聚LLDPE薄膜強度低,透明性低,因此不少廠家在實際應用過程中為提高透明度而添加LDPE,為提高強度則添加HDPE;但添加了LDPE后,薄膜的強度下降,影響使用;添加了HDPE后,強度提高但透明性下降,且影響薄膜的耐老化性能。隨著中、高檔薄膜產品的廣泛應用,市場對LLDPE有了更高的要求。工業界趨向于以1-己烯、1-辛烯代替1-丁烯作為共聚單體。在近年來快速發展的茂金屬聚乙烯中,更是摒棄了1-丁烯,只使用1-己烯和1-辛烯作為共聚單體,開發出單體含量更高、性能更優異的聚乙烯產品。目前,國外公司生產開發的PE新產品約94%采用1-己烯作為共聚單體。目前,中國僅中國石化北京燕山分公司、中國石油大慶石化分公司和獨山子石化分公司已分別建成1-己烯工業化生產裝置,合計產能75 kt/a。1-辛烯由于產量與純度不高,無法滿足聚合生產的需求,其相關產品一直處于國外壟斷狀態。面對2023年1.2 Mt/a的α-烯烴需求,中國現有供應遠遠不能滿足,這將嚴重影響聚乙烯產品更新迭代。
隨著中國PE高端化差異化發展策略的推進,現有項目轉產及新建項目對1-己烯、1-辛烯的需求量將與日俱增,相關技術短板亟需補齊。