海水速溶聚合物行业需求与投资规划报告

海水速溶聚合物行业需求与投资规划报告 压实安全生产主体责任，推进实施责任关怀，支持企业、园区提高精细化运行管理水平，建立健全健康安全环境（HSE）管理体系、安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，建立完善灭火救援力量，提升应急处置能力。持续在危险化学品企业开展工业互联网+安全生产建设，推动《全球化学品统一分类和标签制度》（GHS）实施。鼓励企业采用微反应、气体泄漏在线微量快速检测等先进适用技术，消除危险源或降低危险源等级，推进高危工艺安全化改造和替代。 一、 统筹项目布局，促进区域协调发展 依据国土空间规划、生态环境分区管控和国家重大战略安排，统筹重大项目布局，推进新建石化化工项目向原料及清洁能源匹配度好、环境容量富裕、节能环保低碳的化工园区集中。推动现代煤化工产业示范区转型升级，稳妥推进煤制油气战略基地建设，构建原料高效利用、资源要素集成、减污降碳协同、技术先进成熟、产品系列高端的产业示范基地。持续推进城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造。落实推动长江经济带发展、黄河流域生态保护和高质量发展要求，推进长江、黄河流域石化化工项目科学布局、有序转移。 二、 聚丙烯酰胺行业下游主要应用情况 聚丙烯酰胺在石油开采领域，广泛应用于钻井、调剖堵水、驱油、压裂等；在水处理领域，有助于工业与市政污水处理的达标排放和提标改造，助力水生态环境的治理与修复等；在造纸行业中，主要用作纸浆纤维、添加剂的黏结剂和废水处理；同时，亦可用于选矿、医药、化工、轻工、纺织等领域，有百业助剂之称。在未来很长一段时期内，以上领域的市场发展将决定着我国聚丙烯酰胺产品的市场容量和发展前景。 （一）聚丙烯酰胺石油开采领域应用情况 油气开采过程复杂，包括钻井、固井、完井、修井、压裂、酸化、注水、调剖堵水、采油、地面采出液处理等。聚丙烯酰胺可应用于钻井处理、采油、调剖堵水、水质处理、页岩油气压裂等领域，是目前应用最广泛的驱油助剂及酸化压裂液的添加剂。石油开采是聚丙烯酰胺的最大应用领域，占比40%以上。在石油开采中，聚丙烯酰胺主要用于钻井泥浆材料以及提高采油率等方面，具有增粘、降滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等功能。目前我国油田开采已经步入开发中后期，为进一步提高原油采收率，主要推广聚合物驱和复合驱技术通过注入聚丙烯酰胺或表面活性剂或碱，改善油水流速比，降低油水界面张力，扩大波及体积，提高洗油效率。 在化石能源中，作为目前全球第一大能源，石油在展望期内仍将继续发挥主体能源的作用。2020年，全球能源消费中，石油消费占比31．20%，消费占比仍超过煤炭、天然气以及其他能源。 1、全球石油生产及消费情况 全球石油产量自2015年以来保持持续增长势头，2020年，全球石油产量增势未能延续，总产量为4，165．13百万吨，同比下降6．99%；2021年，在油气价格大幅回升的驱动下，全球石油产量反弹至4，423．00百万吨。 2015年至2022年6月末，WTI原油价格走势呈现波动趋势，其中2020年原油价格出现大幅下跌，随着经济的复苏，原油价格逐渐回升并保持高位态势。 2020年3月至2020年9月，全球及美国的石油钻井平台数分别由2，172个和784个下滑至1，133个和254个，下滑幅度明显，随着宏观经济恢复，全球及美国的石油开采投资于2020年第四季度开始逐步恢复。截至2022年6月末，全球及美国的钻井平台数分别为1，760个和718个，已经逐步恢复到正常的水平。同时，随着页岩油气开采技术的发展，页岩油产量在全球原油产量占比保持上升趋势。美国是全球页岩油气开采技术最先进的国家，随着技术的发展及页岩油气开采成本的下降，美国成为全球页岩油气开采量最大的国家。 2、我国石油生产及消费情况 2020年，全球油气行业陷入低谷，我国油气行业表现却高于全球整体水平，2020年我国原油产量达到194．77百万吨，同比增长1．97%；2021年全球油气行业进入复苏阶段，2021年我国原油产量达到198．88百万吨，同比增长2．11%。消费量方面，2020年我国原油消费总量达到675．84百万吨，同比增长0．47%；2021年我国原油消费总量达到703．55百万吨，同比增长4．10%。 近年来，我国原油产量每年保持在190百万吨左右，即使原油产量相对稳定，但其市场需求依旧处于上升的趋势，我国油气能源需求长期增长，油气对外依存度较高，加大开发力度、维护能源安全势在必行。 由于聚丙烯酰胺作为应用最广泛的驱油助剂，对于提高采油率起到了巨大的作用，因此随着我国原油开采量的攀升、采收率不断提高，油田化学品市场将继续保持较快增长，作为驱油助剂及酸化压裂液添加剂的聚丙烯酰胺市场将会保持稳定增长。 3、页岩油及页岩气储量情况 页岩油是以页岩为主的页岩层系中所含的原地滞留油气资源，圈闭界限不明显，无法形成自然工业产能。包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。随着目前石油开采技术的不断提高和对于能源供应保障重视程度的不断深化，页岩油成为最有可能替代常规石油天然气的能源已是各国的共识。尤其是我国近年大量的石油新增储量品质变差，采收率偏低，单井产量低，稳产期短，因此需要开采页岩油作为重要的替代资源。目前全球46个国家当中的104个盆地的170多套页岩层系中均已探明页岩油气资源，其中，美国、俄罗斯和中国页岩油储量位居全球前三。 页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合的成因。随着减少煤炭消费，增加清洁能源使用的行为理念不断推广深化，以页岩气为代表的非常规清洁能源逐渐受到重视。而我国丰富的页岩气储量更是为整个行业发展提供了一个极佳的条件。据《BP世界能源统计年鉴》公布的数据显示，2018年我国页岩气储量高达31．6万亿立方米，遥遥领先世界其他国家。 4、美国和中国页岩油及页岩气开采情况 自2000年以来，美国页岩气和页岩油的开采急剧增加。据Statista数据统计，美国页岩油及页岩气的产量由2000年的1．77万亿立方英尺增长到2020年的大约23．16万亿立方英尺，复合增长率达到了13．72%。预计未来30年美国页岩油及页岩气产量增速虽会大幅下降，但产量仍将平稳增长，到2050年美国页岩油及页岩气产量有望达到33．67万亿立方英尺。聚丙烯酰胺的主要用途之一就是石油开采及钻井压裂，随着页岩油及页岩气产量的平稳增长，未来增长空间将十分广阔。 进入十四五规划开局之年，中国对于能源开采和勘探的投资呈现增长态势。2015年以来由于油价走低的影响导致油气在勘探开采方面的投资意愿不高，2019年全国油气勘查、开采投资分别为821．29亿元和2，527．10亿元，同比分别增长29．0%和24．4%，勘查投资达到历史最高，预计2020年之后一段时间内将保持高投资态势。根据华经情报网统计，以鄂尔多斯盆地为例，垂深2千米左右的竖井总投资在300万元以内，但页岩油井的总投资高达2，200-3，000万元左右，是竖井的8到10倍，这表明页岩油的开采将极大推动国内油气资源的投资。 根据《国家能源局公布2021年能源成绩单》，我国2021年度页岩油产量为240万吨、页岩气产量为230亿立方米。尽管我国页岩油勘探开发取得了较大进展，但仍处于起步阶段，面临着诸多挑战，随着页岩油开采技术的进步，预计未来我国页岩油开采量将会进一步提升。近年来，我国页岩气取得了突破性的进步，2015年我国页岩气产量为46亿立方米，2021年页岩气产量为230．00亿立方米，复合增长率为30．77%。 （二）聚丙烯酰胺水处理领域应用情况 聚丙烯酰胺絮凝剂主要通过与水中悬浮物进行电中和、架桥和缠绕，形成絮团。优点有用量少、絮凝效果好、絮凝沉降速度快、适用范围广等。PAM在水处理中的主要作用：①减少絮凝剂用量。在达到同等水质的前提下，PAM与其他无机絮凝剂配合使用，可大大降低絮凝剂的使用量。②改善水质。在饮用水处理和工业废水处理中，PAM与无机絮凝剂配合使用，可以明显改善出水水质。③提高絮体强度和沉降速率。PAM形成絮体强度高，沉降性能好，从而提高固液分离速率，有利于污泥脱水。④循环冷却系统的防腐与防垢。PAM可大大降低无机絮凝剂的用量，从而避免无机物质在设备表面的沉积，减缓设备的腐蚀与结垢。 近几年，我国污水年排放量持续增加，2016年全国城市及县城排水与污水处理量为573．02亿立方米，2020年度增长为675．12亿立方米，年均复合增长率为4．18%。目前，官方暂未公布2021年排水与污水处理量，但是经济持续恢复稳定回升，工业经济平稳，预计2021年我国排水与污水处理量将增加，有望超过700亿立方米。 当前我国水资源短缺、水污染严重、水环境恶化等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。随着近年来环保政策的趋严，社会各界对于环保用水处理剂的需求也与日俱增，水处理用聚丙烯酰胺作为市政污水、工业废水处理助剂已渐渐成为我国的主流应用方向。近年来，我国水处理领域聚丙烯酰胺产品需求呈现快速上升的趋势。 （三）聚丙烯酰胺造纸工业领域应用情况 造纸行业是以纤维为原料的化学加工工业，在制浆、漂白、打浆、抄造及成纸后加工等工艺过程的各个阶段，均离不开各种化学品的应用。 聚丙烯酰胺在造纸领域中广泛被用作助留剂、助滤剂、絮凝剂、均度剂等。造纸用聚丙烯酰胺的作用是可以提升纸张的质量，包括加强浆料脱水功能、增加细微纤维及填料的藏着率、削减原材料的耗费以及对环境的污染等。阳离子型造纸用聚丙烯酰胺共聚物主要用于造纸废水处理和助滤作用，另外对于提高填料的留着率也有较好的效果；非离子型造纸用聚丙烯酰胺主要用于提高纸浆的滤性，增加干纸强度，提高纤维及填料的留着率。此外，造纸用聚丙烯酰胺还应用于造纸废水处理和纤维回收。 近年来，我国造纸行业发展较快，纸和纸板的产量多年以高于GDP的速率递增，目前产量位于世界第一。根据国家统计局数据，2020年我国机制纸及纸板产量为12，700．63万吨，同比上涨1．48%，尽管受制于电子阅览器对传统纸媒的冲击，近年来我国新闻纸、印刷纸等品种的产销量有所下降，但是生活用纸、包装用纸、箱板纸、瓦楞原纸等品种产销量总体保持一定增长。 未来我国造纸业仍存在较大的发展空间，鉴于造纸行业总产量的提高以及造纸精细化学品使用比重增大等因素，未来我国聚丙烯酰胺等造纸化学品仍将保持稳定增长。 （四）聚丙烯酰胺洗煤选矿领域应用情况 聚丙烯酰胺在矿业中的应用主要涉及采矿、选矿、冶金和洗煤。在这些过程中会使用大量的水，需要从水溶液中有效分离出固体矿物。使用适当剂型、适当用量的水溶性高分子聚合物聚丙烯酰胺，可以加速细粒物料的浓缩和提高过滤效率，从而达到很高的分离效果和提高设备的生产能力、减少有用矿物的流失、提高产率，加快尾矿废水的回用等目的。未来随着国家对矿物入选率要求及环保标准的不断提高，为聚丙烯酰胺产品市场提供了新的发展空间。 （五）聚丙烯酰胺纺织印染领域应用情况 高性能的水溶性高分子固色剂产品能有效地将染料固着在纤维上，从而大幅提高染料的染色效率，具有固色牢度高，织物颜色鲜艳度高，印染效果强等应用特点。同时，可以降低废水污染物负荷和染料消耗。特殊结构的新型水溶性高分子作为织物后处理的上浆剂、涂层剂，可以替代难以生物降解的PVA浆料，用作印染助剂时，可作为水性上浆剂、防擦伤助剂、高分子稳定剂、高效增稠剂等。我国是传统的纺织品强国，目前是世界上最大的纺织品生产、消费和出口国。根据国家统计局数据，2021年我国纺织品纱的产量为2，873．70万吨，布的产量为502亿米。2019年10月，工业和信息化部发布《印染行业绿色发展技术指南（2019版）》，提出了提高印染行业绿色发展水平。因此，未来环保、绿色、清洁逐渐成为纺织化学品发展的主流，对纺织印染的助剂产品带来了更大的市场机会。 （六）聚丙烯酰胺分散稳定剂领域应用情况 在胶体分散体系中投加高分子分散剂，使分散粒子得以稳定。分散体系的稳定实际上是其某些性质，如浓度、粒径、密度等，主要指粒径的稳定。聚丙烯酰胺在分散体系中可以通过空间位阻和静电稳定双重作用对颗粒进行稳定。高分子容易在颗粒表面吸附形成保护层，增大颗粒聚集势能，提高稳定性。随着精细化工产业的发展，聚丙烯酰胺在分散稳定剂领域的市场规模将进一步增加。 三、 加快绿色低碳发展 （一）发挥碳固定碳消纳优势，协同推进产业链碳减排 有序推动石化化工行业重点领域节能降碳，提高行业能效水平。拟制高碳产品目录，稳妥调控部分高碳产品出口。提升中低品位热能利用水平，推动用能设施电气化改造，合理引导燃料以气代煤，适度增加富氢原料比重。鼓励石化化工企业因地制宜、合理有序开发利用绿氢，推进炼化、煤化工与绿电、绿氢等产业耦合示范，利用炼化、煤化工装置所排二氧化碳纯度高、捕集成本低等特点，开展二氧化碳规模化捕集、封存、驱油和制化学品等示范。加快原油直接裂解制乙烯、合成气一步法制烯烃、智能连续化微反应制备化工产品等节能降碳技术开发应用。 （二）着力发展清洁生产绿色制造，培育壮大生物化工 滚动开展绿色工艺、绿色产品、绿色工厂、绿色供应链和绿色园区认定，构建全生命周期绿色制造体系。鼓励企业采用清洁生产技术装备改造提升，从源头促进工业废物减量化。推进全过程挥发性有机物污染治理，加大含盐、高氨氮等废水治理力度，推进氨碱法生产纯碱废渣、废液的环保整治，提升废催化剂、废酸、废盐等危险废物利用处置能力，推进（聚）氯乙烯生产无汞化。积极发展生物化工，鼓励基于生物资源，发展生物质利用、生物炼制所需酶种，推广新型生物菌种；强化生物基大宗化学品与现有化工材料产业链衔接，开发生态环境友好的生物基材料，实现对传统石油基产品的部分替代。加强有毒有害化学物质绿色替代品研发应用，防控新污染物环境风险。 （三）促进行业间耦合发展，提高资源循环利用效率 推动石化化工与建材、冶金、节能环保等行业耦合发展，提高磷石膏、钛石膏、氟石膏、脱硫石膏等工业副产石膏、电石渣、碱渣、粉煤灰等固废综合利用水平。鼓励企业加强磷钾伴生资源、工业废盐、矿山尾矿以及黄磷尾气、电石炉气、炼厂平衡尾气等资源化利用和无害化处置。有序发展和科学推广生物可降解塑料，推动废塑料、废弃橡胶等废旧化工材料再生和循环利用。 四、 基本原则 （一）坚持市场主导 充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，更好发挥作用，加强规划政策标准的引导和规范，维护公平竞争秩序。 （二）坚持创新驱动 着眼科技自立自强，推进关键核心技术攻关，促进产业链供应链安全稳定，提高全要素生产率，提升发展质量和效益。 （三）坚持绿色安全 树牢底线思维，强化社会责任关怀，提升本质安全水平，推进绿色循环低碳发展，加强行业治理体系和治理能力建设。 （四）坚持开放合作 营造市场化、法治化、国际化营商环境，坚持高质量引进来、高水平走出去，促进要素资源全球高效配置，强化产业链上下游协同和相关行业间耦合发展。 五、 聚丙烯酰胺行业技术水平及技术特点 聚丙烯酰胺以丙烯腈为主要原料，经水合反应生成丙烯酰胺，再经聚合反应而成。 （一）聚丙烯酰胺生产技术 聚丙烯酰胺生产是以丙烯酰胺水溶液为原料，在引发剂的作用下，进行聚合反应，在反应完成后生成的聚丙烯酰胺胶块经过切割、造粒、干燥、粉碎，最终制得聚丙烯酰胺产品。关键工艺是聚合反应。目前国内外聚丙烯酰胺的生产方法主要有乳液聚合、共聚聚合、均聚后水解和前加碱共水解聚合等工艺。 1、聚丙烯酰胺乳液聚合工艺 将单体水溶液按一定比例加入到油相中，在乳化剂的作用下形成油包水型乳液，丙烯酰胺单体在此环境中进行聚合反应，得到乳液聚合物产品。 2、聚丙烯酰胺共聚聚合工艺 采用丙烯酰胺和丙烯酸两种聚合单体在较低的引发温度条件下，由引发体系作用，进行共聚合反应，聚合得到的胶体经切割、造粒、干燥等过程得到粉状阴离子聚丙烯酰胺产品。这种技术在国外已应用多年，世界上大多数聚丙烯酰胺产品为共聚物。该工艺的特点是可以根据不同的用途生产不同水解度的产品。 3、聚丙烯酰胺均聚后水解工艺 其工艺过程是先均聚成非离子聚丙烯酰胺，在造粒后加入氢氧化钠水解，最后通过干燥得到粉状聚合物产品。这种工艺技术的特点是较其它干粉生产工艺得到的产品相对分子质量高，对产品类型可进行灵活调整。 4、聚丙烯酰胺前加碱共水解聚合工艺 采用丙烯酰胺和碳酸钠两种主要原料。这种工艺技术与其它工艺的主要区别是在聚合溶液制备过程中加入碳酸钠，在进行聚合反应的同时进行水解反应，聚合和水解在同一反应釜内完成，在熟化过程中使水解反应更加完全。聚合反应可根据所需产品的相对分子质量，既可在较低的引发温度条件下开始，生产较高相对分子质量的产品，也可采用在较高的温度下引发，生产中低相对分子质量产品。经聚合反应和熟化过程得到聚丙烯酰胺胶体，经切割、造粒、干燥等过程得到粉状阴离子聚丙烯酰胺产品。 （二）丙烯酰胺生产技术 丙烯酰胺的合成有化学法和微生物法两种，其中化学法有硫酸水合法和铜催化水合法两种，硫酸水合法工艺过程复杂，铜催化水合法因反应中会生成加成反应而含有少量加成反应物。目前行业主要用微生物法生产丙烯酰胺，产品收率高，安全性高、产生的三废少。 1、丙烯酰胺硫酸水合法 美国氰胺企业采用等摩尔比的丙烯腈和水，在硫酸存在下，于80-100ºC进行水合，先生成丙烯酰胺硫酸盐，然后再用氨（或烧碱、生石灰）中和，结晶分离出丙烯酰胺产品和副产品硫酸胺。该法优点是易制得结晶单体。主要缺点是原料丙烯腈等消耗高，产品纯度低，收率低，产生大量含丙烯酰胺的硫酸盐和废液，污染环境。 2、丙烯酰胺催化水合法 美日两国先后开发了利用骨架铜催化剂使丙烯腈与水直接反应生成丙烯酰胺的工艺，陶氏化学和日本东亚化学企业率先实现工业化生产。催化水合法比硫酸水合法产品纯度高，基本无三废，易实现工业化。该生产方法具有工艺较完善、产品质量稳定的优势，适合超大规模的生产模式。其缺点在于固定资产投资规模庞大，丙烯腈一次转化率低，反应温度高，压力高，催化剂活性低，易中毒，再生操作复杂，AM提浓精制工序复杂，AM水溶液电导率高，排含酸、碱、AM废水多，最终导致化学法生产AM的成本较高。 3、丙烯酰胺微生物法 微生物法即生物酶催化水合法，采用生物酶作催化剂，应用细胞固定技术，使丙烯腈水溶液通过含固定酶的生物反应器生产丙烯酰胺。生物酶催化剂是继骨架铜催化剂后的第三代技术，具有高选择性、高清洁性和高收率的特点，丙烯腈反应完全，无副产物，反应条件温和，能耗低，三废少等特点。 微生物法制取丙烯酰胺，系将丙烯腈、原料水和固定化生物催化剂调配成水合溶液，催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺产品。其特点是：在常温常压下反应，设备简单，操作安全；单程转化率极高，无需分离回收未反应丙烯腈；酶的特异性能使选择性极高，无副反应。 目前，微生物法已经成为国内外生产丙烯酰胺的主流方向，相关生产技术已经非常成熟，生产工艺逐步标准化。生化法的核心技术在于菌株的诱变选育及培养条件优化研究、以及菌株酶活力、沉降性能及催化性能的优化与改善。 六、 聚丙烯酰胺发展历程及发展特点 （一）聚丙烯酰胺行业发展历程 聚丙烯酰胺最早是在1893年由Moureu用丙烯酰胺与氨在低温下反应制成，1954年首先在美国实现商业化生产。我国聚丙烯酰胺行业起步于20世纪60年代，开始主要是用于净化电解用的食盐水。 近年来，随着三次采油、页岩油气开发的兴起，聚丙烯酰胺行业也进入快速发展阶段。通过持续不断的技术进步、产品创新、良性竞争的推动，我国聚丙烯酰胺行业的综合水平、生产能力和自主竞争力得到了较大的提升。全球聚丙烯酰胺应用范围最广的行业是石油开采，其次是水处理行业，造纸、纺织、矿产等领域的应用也不断扩大。 （二）聚丙烯酰胺行业发展特点 聚丙烯酰胺最早是在1893年由Moureu用丙烯酰胺与氨在低温下反应制成的，1954年首先在美国实现商业化生产。初期是由AM均聚而制得非离子型聚丙烯酰胺，产品比较单一，初期主要作为絮凝剂进行水处理使用。 自20世纪80年代以来，国外对适用于采油用聚丙烯酰胺的基础研究和制备、应用研究以及品种开发各方面均取得了很大进展。随着聚丙烯酰胺生产方法的进步以及油田进入二次及三次开采阶段，聚丙烯酰胺开始应用于油田开采领域以提高石油的采收率。 近年来，随着聚丙烯酰胺应用领域不断扩大，市场需求量呈现逐步递增的态势；随着下游产品深加工应用市场进一步扩展，新产品层出不穷，前景应用广泛。 七、 强化分类施策，科学调控产业规模 有序推进炼化项目降油增化，延长石油化工产业链。增强高端聚合物、专用化学品等产品供给能力。严控炼油、磷铵、电石、黄磷等行业新增产能，禁止新建用汞的（聚）氯乙烯产能，加快低效落后产能退出。促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，按照生态优先、以水定产、总量控制、集聚发展的要求，稳妥有序发展现代煤化工。