蔡 杰
(石油和化學工業規劃院,北京 100013)
國內氯產品現狀與發展趨勢分析
蔡 杰
(石油和化學工業規劃院,北京 100013)
分析了中國主要氯產品聚氯乙烯、甲烷氯化物、環氧化合物、氯乙酸、含氯漂白消毒劑及氯化法鈦白粉等的現狀及發展趨勢。
氯產品;現狀;趨勢
氯堿工業是以原鹽為原料的基礎化工行業,產品種類多,關聯度大,廣泛應用于國民經濟各方面,在國家經濟發展中占有重要地位。
燒堿和氯氣同時產出是氯堿生產的主要特點。氯氣除直接用于漂白消毒外,還可生產種類繁多的氯產品。目前,中國主要氯產品品種有200多種,其中,有機氯產品100多種,無機氯產品50多種,農藥產品30多種。形成了PVC系列(EDC、VCM、PVC)、環氧化合物系列 (PO、ECH)、光氣系列(TDI、MDI、PC)、甲烷氯化物系列、氯化芳烴系列、氯化高聚物系列、含氯漂白消毒劑系列以及含氯精細化學品原料和中間體系列等十余個大系列,涉及通用塑料、工程塑料、農藥、染料、涂料、助劑、水處理等多個行業。
近年來中國經濟高速發展,國內氯堿產能與產量迅速增加,氯產品生產能力和市場需求快速增長,聚氯乙烯、甲烷氯化物、環氧丙烷、氯乙酸、氯代異氰尿酸、氯化芳烴和氯化高聚物等主要氯產品產能均居世界第一位,分別約占世界總產能的30%~70%,成為世界氯產品生產大國。
但與國際先進水平相比,中國氯產品生產仍存在較大差距,突出表現在產品結構單一,較多企業仍采用傳統的氯堿-電石法PVC簡單生產模式;有機氯、精細氯產品等附加值高、市場需求量大的精細化工產品和專用料生產嚴重不足,尚需大量進口;企業間技術水平差距很大,落后工藝技術在總產能中仍占有較大比例,能耗高、污染嚴重,在國家節能減排和建設環境友好社會的總體戰略背景下,面臨巨大壓力;與上游石油化工、新型煤化工和生物化工及下游的高附加值加工行業的發展脫節,存在較大的原料供應和市場銷售風險,競爭力和抗風險能力較弱;部分產品大量輸出,但企業在參與國際競爭方面的策略、體制、途徑上又存在著脫節現象,在國際市場上嚴重缺乏話語權,議價能力較弱。
今后一段時期,受能源、環保和運輸等因素的影響,在東部發達地區,電石法PVC的生產競爭力顯著降低,生產環氧氯丙烷、有機硅、有機氟、氯化高聚物、TDI、MDI、聚碳酸酯、農藥和醫藥中間體等高附加值氯產品將成為必然選擇。氯產品發展是一個涉及資源利用、工藝技術水平、市場開發、環境保護等多方面問題的系統工程,為保持中國氯堿工業健康穩步發展,在發展氯產品方面仍然有很多工作要做。
PVC是氯堿行業最主要的耗氯產品,其耗氯量約占行業總耗氯量的35%~40%。PVC樹脂主要用于建筑、包裝、電子、汽車、農膜、灌溉材料等行業,其生產和消費受國民經濟總體運行情況的影響很大。在中國,PVC生產和消費與房地產業、輕工和日用消費品關聯度較大。
由于中國PVC多年來一直缺口較大,很多地方和企業對建設PVC生產裝置積極性很高。盡管PVC規模化生產對資本要求較高,但近幾年,資金壁壘作用已越來越弱。國內PVC已有多年的生產經驗,技術水平已相當成熟,除乙烯法受到原料供應的限制外,行業的進入門檻已大大降低,煤炭、電力、塑料加工、投資集團等行業的企業已開始大量涌入PVC生產領域。2003年以來,國內PVC產能的年均增長速度均超過20%,遠高于同期國民經濟的總體增長速度。
隨著中國經濟的發展和城鎮化進程的加快,對塑料管材、門窗型材和包裝材料的需求將會進一步增加。因此,PVC市場在中國仍有一定的發展潛力,市場需求仍將以較快速度增長。但考慮到中國PVC現有產能較低,以及預計大量的新增產能,產能過剩、供需失衡仍是行業面對的艱巨問題。
今后幾年,中國PVC的市場競爭將進一步加劇,企業的抗風險能力加大。關鍵是要選擇適合自身條件的途徑進行理性、差別化發展,既要看到自身的優勢,又要正視發展的限制因素,避免盲目及過度發展。
加強氯堿與石油化工的結合一直是中國氯堿工業的發展方向。乙烯法是目前世界公認的先進、合理的PVC生產路線,但由于中國石油乙烯資源相對稀缺,資源壟斷性強,且其他乙烯下游產品市場前景較好,國內乙烯法PVC的發展長期受到乙烯原料供應的制約。近二年,甲醇制烯烴技術逐步成熟,開始進入工業化,為乙烯法PVC的發展開辟了一條新的途徑。今后一段時期,在西部煤炭資源豐富地區和沿海地區以進口廉價甲醇為原料,發展甲醇制烯烴并進一步生產PVC將成為值得探討的發展方向。
在中國,電石是比乙烯更為重要的PVC原料。在西部地區,由于有豐富的煤炭、石灰石資源,且能源供應價格和環保要求相對較低,近幾年,電石法PVC生產發展極為迅速,在中國PVC生產格局中占有越來越大的份額。今后一段時期,中西部地區憑借豐富的能源優勢和地方政府的鼓勵政策,電石法PVC生產將繼續快速發展,新疆、內蒙古、陜西等地區的政府和企業都制定了非常宏偉的發展計劃,但由此也將帶來水資源合理利用、環境保護、安全生產和有序運輸等一系列問題需加以解決,因此,這些地區電石法PVC的發展將受到國家宏觀調控和節能減排政策的顯著影響。
目前,國內PVC產品仍以通用型樹脂為主,差異化程度較低,市場競爭強度的加劇使成本競爭成為最主要的競爭手段。擁有自備電石廠的電石法PVC生產企業的“電石-PVC”聯動項目數目逐漸增多,新投建的電石法PVC項目多配套建設電石生產裝置,使得這些電石法PVC企業逐步增強了原材料供應的自主性和穩定性。
由于能源價格上漲、物料成本提高,以及電石生產和運輸的安全、環保壓力加大,對于外購電石原料、無法形成一體化產品鏈的的東部地區氯堿企業而言,在成本競爭方面處于不利地位,存在較大的經營風險。這類企業今后既可以考慮逐步退出PVC生產領域,轉而發展高附加值、精細化氯產品,以及其他中高端石化品種,也可以充分發揮研發和貼近市場的優勢、生產功能型、專用型、合金化等高端PVC品種,實現差別化、錯位發展,避免出現與西部廉價通用樹脂同質競爭的局面。
甲烷氯化物是包括一氯甲烷(氯甲烷)、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳4種氯代烴產品的總稱,是氯堿工業后加工的重要有機耗氯產品,對氯堿行業的氯、堿平衡具有重要影響;同時,甲烷氯化物也是技術含量和附加值相對較高的氟硅行業最重要的上游原料之一,因此,其生產的穩定、健康發展對氟硅行業也具有非常重要的意義。
目前,中國最大的甲烷氯化物生產商是浙江巨化股份有限公司和江蘇梅蘭化工股份有限公司,其產能均達到30萬t/a;其他生產能力較大的企業還有山東金嶺集團公司、山東東岳化工股份有限公司、中國昊華集團西南公司 (自貢鴻鶴化工股份有限公司)、常熟理文(香港)化工有限責任公司和山東海化集團公司等。
國內甲烷氯化物企業均采用甲醇法技術,在生產控制、工藝消耗和產品質量方面已達國際先進水平,二氯甲烷和三氯甲烷產品的生產比例可根據市場情況在3∶7~7∶3之間調節。甲烷氯化物企業生產設備基本實現國產化,產品質量達到國際先進水平。企業產權形式呈多樣化,有國有、民營、股份所有制和外資企業等。
近幾年,國內甲烷氯化物行業取得了長足的進步,具備參與國際市場競爭的能力。但應清楚地看到,受下游氟、硅產業發展的驅動,今后幾年國內甲烷氯化物生產能力和產量仍將有較大幅度的提高,市場競爭將進一步加劇,利潤空間將有所減少。
因此,明確目標市場,向下游高技術含量和高附加值的氟聚合物和綠色制冷劑方向拓展,構建上下游一體化的產品鏈,提高綜合競爭能力,對甲烷氯化物企業來講,將非常重要。中國新建、擴建甲烷氯化物裝置需綜合考慮當地氟、硅等資源情況和企業向下游發展的技術研發、市場開發能力,配套建設氟聚合物、綠色制冷劑、有機硅等下游高技術含量、高附加值項目,形成一體化生產,提高綜合競爭能力。
此外,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳同時產出是甲烷氯化物裝置的生產特點,根據淘汰ODS國際公約和國家方案要求,必須對四氯化碳進行處置和轉化。妥善、經濟地解決副產四氯化碳是甲烷氯化物企業發展的關鍵因素之一。
轉化是四氯化碳最具有前景和實際應用價值的處理技術,利用四氯化碳為原料生產出市場需求的化學品,實現變廢為寶,有利于整個生產系統的協調和平衡。目前,國內外四氯化碳的主要轉化方向是四氯乙烯、一氯甲烷、HFC-245fa、HFC-365mfc以及肉桂酸等一些精細化學品。
環氧丙烷和環氧氯丙烷市場需求較大,下游的聚醚、表面活性劑、環氧樹脂等生產發展迅速,市場前景良好。但國內環氧丙烷和環氧氯丙烷的發展一直受到原料丙烯來源和皂化廢水排放問題的限制。近幾年,直接氧化法(HPPO法)生產環氧丙烷和甘油法生產環氧氯丙烷技術路線開發成功并實現工業化,今后隨著這些綠色環保工藝技術的逐步推廣,國內環氧化合物的生產格局將發生重大變化。
2010年,中國環氧丙烷產能約為150萬t/a,除中海殼牌采用聯產苯乙烯的共氧化法外,其他企業均采用氯醇法路線。
中國環氧丙烷裝置規模在向大型化發展,20世紀80年代引進技術建設的裝置規模多為2萬t/a,錦化建設的最大裝置規模為8萬t/a,近年國內新建單套規模均在4萬t/a以上,大型氯醇法裝置規模在10萬t/a,共氧化法裝置規模在20萬t/a以上。隨著裝置規模的擴大,規模經濟性明顯,競爭力增強,對原有小型氯醇法生產裝置將形成較大沖擊。
自20世紀90年代初期開始,中國的環氧丙烷消費保持高速增長,進入21世紀,隨著中國聚氨酯工業進入新一輪發展期,上游原料環氧丙烷需求增長進一步加快。到2010年,中國環氧丙烷產量和表觀消費量分別達到120萬t和156.2萬t,年均增長率分別達到16.9%和18.7%。
中國環氧丙烷最大的用途是在堿金屬氧化物和起始劑作用下開環聚合生成聚醚多元醇,約占總消費量的76%。國內環氧丙烷還用于丙二醇、表面活性劑、碳酸丙烯酯、丙二醇醚、甲基纖維素(HPMC)、改性淀粉、丙烯酸羥丙酯等領域。
到2015年,中國環氧丙烷需求量將達到220萬t左右,環氧丙烷市場正在從供不應求局面逐步走向自給自足的平衡態勢。
目前,中國大多數環氧丙烷產能仍采用以石灰為皂化劑的氯醇法工藝,能耗和水耗較高,產生大量污水和廢渣,處理困難。隨著中國節能環保法律、法規的完善和措施的進一步嚴格落實,國內現有氯醇法生產企業的生存和發展空間將受到越來越大的限制,急需采用先進、環保的工藝加以改造。
國內環氧丙烷行業應積極把握世界大宗有機原料產業轉移的有利時機,在丙烯資源充足、市場條件較好的地區爭取與陶氏化學、贏創、住友、BASF、Lyondell等跨國公司開展技術和生產合作。同時,加快新技術的國內開發和工業化步伐,采用過氧化氫法等環境友好型新工藝建設大型環氧丙烷生產裝置,并配套建設聚醚、丙二醇和表面活性劑等下游裝置,形成上下游一體化生產,滿足國家節能減排和產業結構優化調整的需要。
此外,由于環保新工藝短期內完全取代氯醇法并不現實,現有氯醇法環氧丙烷企業應在清潔生產和環境治理方面加大投入,在生產工藝優化、皂化廢水生化處理和濃縮提取氯化鈣等方面進行更多的開創性嘗試,以提高行業的總體競爭能力和清潔化生產水平,確保行業持續健康發展。
環氧氯丙烷是有機化工領域重要的原料及中間體,主要用于生產環氧樹脂,也可用于生產離子交換樹脂、硝化甘油炸藥、醫藥、農藥、涂料、膠粘劑、氯醇橡膠,以及表面活性劑等精細化工產品。
2010年,中國環氧氯丙烷產能約66萬t/a,產量約為46萬t/a左右。主要生產企業有山東海力化工有限責任公司、天津渤天化工有限責任公司、江蘇揚農化工股份有限公司、山東鑫岳化工集團有限公司、巴陵石油化工公司環氧樹脂事業部和中石化齊魯分公司氯堿廠等。近幾年,我國環氧氯丙烷的消費增長速度較快,2010年,表觀消費量達到48.5萬t左右。隨著我國環氧氯丙烷產能的快速增長,產品的對外依存度已從2000年的41.3%下降至2010年的8.8%。
環氧樹脂是環氧氯丙烷最重要的消費領域,以環氧氯丙烷為主要原料生產的環氧樹脂具有粘合性高、收縮性小、耐化學腐蝕、穩定性好、高抗沖強度和優良的介電性能等特點,主要用于制造涂料、粘合劑、增強材料、澆鑄材料以及電子層壓件和包膠件等,在汽車、建筑、電子、電力、食品包裝、家用電器、航空航天復合材料等眾多領域中得到廣泛應用,是國民經濟生活中不可缺少的重要材料。
盡管近年中國環氧樹脂的生產有了長足的發展,但國內產量仍不能滿足快速增長的市場需求。未來幾年,中國將重點發展汽車、能源、交通運輸、電子、建筑等支柱產業,勢必造成對環氧樹脂的強勁需求。預計2015年,中國環氧氯丙烷需求量將達到75萬t以上,2010-2015年,年均需求增長率為11%。
目前國內外環氧氯丙烷的工業化生產主要采用丙烯高溫氯化法,該技術需丙烯和氯氣2種原料,存在生產成本較高、含氯化鈣廢水排放量大和副產品多等缺陷。另一種生產工藝醋酸丙烯酯法具有反應條件溫和、產率高、副產物少及污水量少等優點,但技術難度較高,工藝流程長,催化劑壽命短,設備腐蝕性大,投資相對較高,近年來,已很少有企業采用。
甘油(丙三醇)法是國內外近幾年開發成功的新技術,采用生物柴油副產的甘油與氯化氫反應生產環氧氯丙烷。該技術克服了傳統的氯醇法生產環氧氯丙烷技術三廢排放多的缺點,而且還能有效利用生物柴油所副產的甘油,從環保和經濟上都較傳統的氯醇法更具競爭力。由于該法不使用丙烯,也為丙烯資源緊張的地區生產環氧氯丙烷提供了條件。
近幾年,受原油價格高漲影響,國內外生物柴油產業發展很快,其副產甘油用于環氧氯丙烷生產可有效解決原料和環保難題,在周邊有生物柴油項目的地區發展甘油法環氧氯丙烷具有良好的發展前景。項目成功的關鍵是與生物柴油產業結合發展,對甘油的供應量和價格具有一定的掌控能力。
此外,中國新建、擴建環氧氯丙烷裝置應考慮配套建設高檔次的特種環氧樹脂裝置,形成一體化生產,提高綜合競爭能力。
氯乙酸及其衍生物廣泛應用于農藥、醫藥、染料、日化和有機合成等領域。目前,國內氯乙酸生產廠家很多,總生產能力達到世界總生產能力的60%。但是,中國氯乙酸生產一直處于技術水平低、產品質量差、生產消耗高、企業規模及單臺設備能力低、環境污染嚴重、管理水平差的落后狀況下,多數企業開工不足,效益低下,難以適應激烈的國內外市場競爭。我國精細化工行業發展迅速,對氯乙酸的質量要求越來越嚴格,高純度的氯乙酸的需求量將越來越大,其市場前景非常廣闊。
盡管中國的一些科研單位積極開發連續氯化法生產技術,并已初步掌握醋酐催化工藝技術。有關科研機構還對復合催化劑、深冷冷凝回收、大容量反應釜和連續化技術進行了研究開發,但與國際先進水平相比,仍存在較大的差距,實際應用于工業化項目的也比較少。中國大多數企業仍采用間歇硫磺法工藝,小型搪瓷釜,多臺套并聯小設備來加大生產規模的做法,產品質量差,污染嚴重。
含氯漂白消毒劑包括漂白液、漂白粉、二氧化氯、漂粉精和氯代異氰尿酸類產品等,廣泛應用于工業污水、飲用水和游泳池水處理,紙張、棉麻織品、淀粉的漂白,以及食品加工消毒、餐具洗滌、養殖業消毒和公共場所的清潔殺菌等。
在含氯漂白消毒劑中,漂白液和漂白粉因其雜質含量高,有效氯含量低而逐漸退出民用領域,在養殖業領域的應用則因會使清淤費用增加而受到阻礙,在發達國家漂白粉消費市場已大幅度萎縮。二氧化氯的主要用途是工業漂白,其在常溫下是黃綠色氣體,進入民用領域,由于包裝價格昂貴而受阻。相比之下,漂粉精和氯代異氰尿酸具有較大的競爭優勢,其雜質含量較低,有效成份高,不同方法制備的產品因其內在質量的差異和劑型的不同,又可以滿足各種不同層次的消費者需求,是理想的高效廣譜消毒殺菌劑。長期以來,受生活水平和市場推廣力度的限制,國內氯代異氰尿酸和漂粉精消費量較小,產品銷售立足于國外,低質量、低價格的漂白粉和漂白液仍占據我國漂白消毒劑市場的主要份額。
近年來,由于環保要求日益提高,環保費用加大,發達國家的含氯漂白消毒劑生產發展受阻,為我國產品的出口創造了機會,提供了較大的市場空間,漂粉精和氯代異氰尿酸產品出口市場狀況良好,出口量保持持續增長勢頭。但從長遠看,由于發達國家市場的逐漸飽和以及發展中國家相應裝置的建設,這種銷售策略存在很大的風險。
從國內市場看,中國人口眾多,民用消毒清潔品是潛在的大市場,應當引起足夠重視。近幾年,中國洪水、地震等自然災害發生頻率增加,一些新病菌出現并大面積擴散,養殖業病菌危害加劇。隨著人民生活水平的提高及環保意識、公共衛生意識的加強,國家對傳染性病毒疾病的防控以及地震、洪水等災后疾病控制極為重視。氯代異氰尿酸和漂粉精將憑借較高的性價比在一些領域逐步取代傳統消毒用品,并有望作為消毒劑儲備納入國家應急救援體系,因此,該類含氯消毒劑在國內市場具有較大的發展潛力。
漂粉精生產有鈉法和鈣法2種工藝,鈣法生產的產品不溶物含量較多,有效氯含量也低于鈉法,在產品質量上相對較差。目前,國內鈣法漂粉精的廠家很多,但鈉法漂粉精廠家相對較少。從市場需求發展趨勢來看,鈉法漂粉精具有較好的市場前景。
在產品劑型方面,因存在加工技術問題,國內漂粉精和氯代異氰尿酸仍以粉劑為主,只有少數企業可生產顆粒型產品,片狀、棒狀產品尚屬空白,因此,應加大對產品劑型和復配技術的開發,研究各個應用領域的配方和劑型,開發生產出適合不同市場需求的片狀、棒狀、餅狀、粒狀等多種劑型,形成系列化產品,作為最終產品直接服務于用戶。同時,加大市場開拓推廣力度,借鑒其他消費品的銷售經驗,組建全國乃至全球營銷網絡,以品牌獲得市場競爭主動權。
鈦白粉化學名稱為二氧化鈦,具有高度的化學穩定性、耐熱性、耐候性、良好的白度、著色力和遮蓋力,是重要的無機顏料和化工原料。
鈦白粉工業生產方法有硫酸法和氯化法。硫酸法作為傳統工藝,成熟可靠,對鈦原料的質量要求低,但其最大問題是三廢多且很難處理,產品質量也比較差;氯化法與硫酸法相比較,具有產品質量高,工藝流程短,占地面積小,操作連續化、自動化程度高,氯氣循環利用,三廢少等優點。因此,世界上工業發達國家新建的鈦白廠普遍采用氯化法。特別是由于環保要求日益嚴格,很多硫酸法鈦白裝置已被迫關閉或改造為氯化法生產。
氯化法鈦白粉存在的主要問題是生產技術難度大,且長期由少數幾家大公司壟斷。受技術壁壘限制,2010年,中國鈦白粉產能達到220萬t/a,但只有1家企業3%的產能為氯化法,其余均為硫酸法工藝。裝置規模小,工藝技術落后,“三廢”治理的問題相當突出,在環保要求嚴格的地區,硫酸法鈦白粉裝置隨時可能被強制停產或關閉。
從長遠來看,氯化法鈦白粉替代硫酸法鈦白粉已經成為發展趨勢。氯化法已被列為國家產業結構調整中鼓勵類項目,“十二五”期間將借勢快速發展。根據工信部《鈦白粉行業清潔生產技術推行方案》,到2013年,國內氯化法鈦白粉產能將達到45萬t/a,必將產生顯著的節能減排效果。
隨著技術進步和市場的發展,未來中國企業與國外企業合資合作生產鈦白粉的可能性大增。但根據以往的經驗教訓,在這方面的合資合作,除應慎重選擇合作伙伴外,還應認真考慮原料品質及來源,以及廢渣的處理和存放問題。在品種方面,應選擇生產用于汽車、機械和高檔家具涂料等的高端產品。
目前國內主要氯產品總量上已供過于求,但在高端品種上仍存在較大缺口,同時,能耗高、污染重的落后產能仍占有較大比例。因此,“十二五”期間,國內氯堿行業應加大產業結構調整力度,淘汰落后產能,遏制低水平重復建設,依托科技創新,構建規模化、一體化、高附加值化和精細化的氯產品產品結構,以提高產品生產的內涵和競爭力,實現從氯堿化工大國向強國的跨越。
Analysis of current situation and development trend of chloride products
CAI Jie
(Petroleum and Chemical Industry Planning Institute,Beijing 100013,China)
The current situation and development trend of main chloride products were analysed,including PVC,methane chloride,epoxy compounds,chloroacetic acid,bleaching powder and titanium dioxide.
chloride products;current situation;development trend
TQ114
A
1009-1785(2011)11-0001-05
2011-10-21