孫陸晶 任憲梅
(中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院,132002)
吳 華
(中國石油化工股份有限公司金陵分公司,南京 210033)
2-丙基庚醇(簡稱2-PH)主要用于生產增塑劑,它與苯酐、偏苯三酸酐、己二酸等多元酸、酸酐反應,合成各種酯類增塑劑,其中以苯酐反應合成的鄰苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP)為主。與鄰苯二甲酸二辛酯(簡稱DOP)相比,用DPHP增塑的聚氯乙烯(PVC)制品具有更好的電絕緣性、耐候性、低揮發性及低霧化性能。此外,2-PH可與環氧乙烷等反應,合成表面活性劑,作為合成洗滌劑組分。2009年,新開發出2-丙基庚基丙烯酸酯,可作為膠黏劑原料。
2-PH的生產主要集中在德國和美國,其生產技術主要有巴斯夫公司的技術和陶氏-戴維聯合公司的低壓羰基合成技術。2000年巴斯夫公司在德國建成首套產能為65 kt/a的2-PH裝置;2006年11月巴斯夫公司又將美國德克薩斯州1套基于丙烯原料生產的113 kt/a異辛醇裝置改造成基于C4原料生產的產能109 kt/a的2-PH裝置。2009年12月德國贏創工業公司在德國瑪爾化工園區投產了1套產能為60 kt/a的2-PH裝置。
至2010年,世界共有3套生產裝置,總產能約為234 kt/a。德國的巴斯夫公司產能174 kt/a,是世界最大的2-PH生產商。2010年世界2-PH產能及地區分布情況見表1。

表1 2010年世界2-PH產能及地區分布 kt/a
根據已知報道,未來幾年美國基本上無2-PH新建、擴建計劃,而瑞典Perstorp公司計劃新建1套產能100 kt/a的2-PH項目,將于2014年投產。預計未來幾年,世界新增產能主要來自中國,2015年世界2-PH生產能力將達到713 kt/a。
DOP等增塑劑因安全性問題正在迅速退出經濟發達國家的增塑劑市場。因此,采用廉價原料,開發生產具有較高相對分子質量的增塑劑醇,應用該醇生產相應的鄰苯二甲酸酯,可滿足耐溫、耐水、低揮發性、無毒等工業要求是增塑劑開發的方向,2-PH正是適應此方向開發的一種新型增塑劑醇。
2010年全球2-PH消費總量198 kt,消費主要集中在北美和西歐地區。北美地區(主要指美國)的消費量為95 kt,占世界消費總量的48%;西歐地區的消費量為80 kt,占世界消費總量的40.4%。2008年及2010年世界2-PH主要地區供需狀況見表2。

表2 2008年和2010年世界主要地區2-PH供需狀況 kt
2010年世界約83%的2-PH用于生產增塑劑DPHP,大約10%用于生產表面活性劑,還有約5%生產2-丙基庚基丙烯酸酯,用于其他用途的占2%。
世界各地因產業結構不同,2-PH在不同國家和地區的消費結構也各具特色。2010年美國是世界最大的2-PH消費國,90%以上用于生產增塑劑DPHP;而西歐地區則有所不同,除用于增塑劑外,正在極力推廣2-PH在丙烯酸酯等方面的用途。西歐約16.4%用于生產表面活性劑,約14.4%用于生產2-丙基庚基丙烯酸酯。世界主要國家和地區2-PH的消費結構見表3。

表3 2008年和2010年世界主要國家和地區2-PH的消費結構 %
根據美國斯坦福公司的咨詢報告,2013年美國2-PH需求量為103 kt,2008—2013年需求年均增長率為2.7%;西歐2-PH需求量為 145 kt,2008—2013年需求年均增長率為24.7%。據此分析預測,2015年美國2-PH需求量達到109 kt,西歐的需求量為225 kt。2013年美國和西歐的2-PH消費結構預測見表4。

表4 2013年美國和西歐2-PH的消費結構預測
2012年以前國內無2-PH的生產裝置,2012年1月國內第1套2-PH工業化裝置——揚子石化—巴斯夫有限責任公司(以下簡稱揚巴石化)的80 kt/a裝置投產,結束了中國不能生產2-PH的歷史。目前,中國神華集團包頭煤制烯烴96 kt/a 2-PH裝置正在加緊建設,預計2013年投產。
目前許多煤制烯烴項目,為了對煤基混合C4進行深加工,配套建設2-PH裝置。中煤陜西榆林能源化工有限公司60 kt/a 2-PH裝置已于2011年8月23日開工建設,預計2014年底建成投產;蒙大新能源公司甲醇制烯烴項目計劃新建73 kt/a 2-PH裝置,2011年11月9日開工奠基,預計2015年投產;延長石油煤油氣資源綜合利用項目中80 kt/a 2-PH裝置正在進行總體設計,預計2015年投產。另外,揚巴石化還計劃對現有的80 kt/a裝置進行擴能改造。如計劃項目能順利實施,預計2015年國內2-PH生產能力將達到379 kt/a。2012—2015年國內2-PH新增裝置計劃見表5。

表5 2012—2015年國內2-PH新增裝置計劃 kt/a
2011年以前國內2-PH的消費量很少,可忽略不計。2011年中國石油化工股份有限公司金陵分公司(以下簡稱中國石化金陵分公司)及江蘇宏信化工集團兩家生產企業共生產DPHP增塑劑7~8 kt,消費2-PH約6 kt,全部通過進口獲得。
2011年國內2-PH主要用作DPHP增塑劑的原料,未來DPHP增塑劑也將是2-PH最主要用途。DPHP增塑劑是鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)的異構體,結構與DOP相似,因此兼具DOP和DIDP的優點。采用2-PH生產DPHP增塑劑,可使PVC從一種脆性塑料成為柔性塑料,可用于電線電纜料、汽車部件(內飾、外模、管材等)、護板、板材涂層、薄膜及地板類塑料等。
2011年國內增塑劑消費量是1 900 kt,預計2011—2015年增塑劑年均增長率為4.6%,應用前景看好。DOP作為增塑劑的最大品種,因其在環保及健康安全方面原因,西歐及美國等發達國家產量及消費量急劇下降。盡管目前還難以判斷DOP在發展中國家的命運,但DPHP能很好解決DOP面臨的環保、健康和安全方面的擔擾。越來越多的DPHP取代了傳統的DOP市場,這一趨勢不會逆轉,而且正影響亞洲市場。
目前,德國巴斯夫公司和贏創公司是世界DPHP最主要的生產商,在國內,DPHP生產也開始起步發展。2010年8月,中國石化金陵分公司2套DOP裝置改造成功的50 kt/a DPHP裝置正式投產。此外,2011年江蘇宏信化工集團擁有的10 kt/a DPHP裝置,也已有產品投入市場。目前,我國僅有兩家DPHP生產企業,生產能力合計60 kt/a。隨著新建乙烯裂解裝置及煤制烯烴裝置的投產,將會有大量廉價的C4資源可供利用,DPHP和2-PH集成本和性能的雙重優勢,必將迎來一輪大的發展。
2-丙基庚基丙烯酸酯(2-PHA)是巴斯夫公司于2009年2月17日向世界市場推出的新產品,2-PHA屬于羥基丙烯酸酯類產品,可以作為膠黏劑原材料提高壓敏膠的物理性能,尤其是壓敏膠的附著力,其應用于壓敏膠黏劑可大大改進壓敏膠的性能。此外,與使用制造膠黏劑常用的2-丙基已基丙烯酸酯相比,使用2-PHA可使均聚物的玻璃化溫度降低10 K。2-PHA作為最新開發的特殊單體,將為用戶提供更加靈活的原材料選擇機會;其具有獨特的化學性質,將成為巴斯夫特殊單體業務領域的重要產品之一。
此外,2-PH可與環氧乙烷等反應,合成具有優良均衡的洗滌和潤濕性質的通用型非離子表面活性劑。巴斯夫公司目前已開發多種表面活性劑產品,產品剛上市就得到迅速推廣。
目前,巴斯夫公司正在推廣2-PH在表面活性劑和丙烯酸酯等方面的應用,國內在這些方面還沒有應用,這些領域尚待開發。
從國內市場需求來看,2-PH是一種很有市場前景的產品。目前,只有揚巴石化年初投產了80 kt/a裝置,產品的生產和應用均處于起步階段,僅限于DPHP的生產,其在表面活性劑及丙烯酸酯方面還沒有應用。隨著國內擬建項目的順利實施,產品成本及價格的降低,將極大推動其在下游產品市場的開發。
盡管2-PH具有廣闊的市場空間,但作為新型替代產品,仍面臨市場風險。目前,在國內還沒有明確政策規定在增塑劑領域禁用DOP、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)及DIDP,而采用2-PH生產DPHP產品定位是對DOP、DINP及DIDP產品部分替代,只有具備價格及性能雙重優勢才可替代。產品投入市場初期,推廣工作難度較大,DPHP市場的開拓和培育還需要一段時間,用戶的認知、應用、驗證和確認還需要一個過程。目前,中國石化金陵分公司DPHP裝置因原料2-PH成本過高,導致市場推廣受阻,現已停產。隨著采用大量廉價的C4資源為原料的2-PH新建裝置的順利實施,大量低成本產品投入市場,將使2-PH價格大幅降低,這一問題將得到解決。據資料報道,在增塑劑醇中2-PH生產成本最低,比辛醇、異癸醇低35%,比異壬醇低24%。
由于DOP已經被列入到了歐盟關于化學品注冊、評估、許可和限制(REACH)法規下的高關注度物質清單,隨著替代品的陸續商業化,歐美市場DOP的市場前景堪憂。反觀國內,短期內化學品全面立法與監管不會有類似于歐盟REACH法規的實質動作,即禁用或限用某些已有化學物質,所以中短期內DOP在PVC產品中的使用量依然可能會維持目前的水平。但隨著我們國家在化學品立法,以及社會對更加環保、安全產品的要求,長期來看DOP的市場份額必將被更加環保的替代產品所取代,DPHP作為新型替代產品,對替代傳統增塑劑具有較好的市場前景。因此,作為DPHP產品原料的2-PH有一定的潛在需求,積極推進2-PH裝置,使DPHP產品成本降低,也必將推動DPHP產品的發展。
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[2] 張麗,趙文明.增塑劑鄰苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP)[J].塑料助劑,2012,91(1):51 -52.