陳長斌
(安慶市曙光化工股份有限公司,安徽安慶 246005)
綜述與專論
中國氰化物行業發展現狀及發展趨勢
陳長斌
(安慶市曙光化工股份有限公司,安徽安慶 246005)
氰化物行業做為無機鹽工業的一個重要分支,對中國經濟的發展有著非常重要的作用。綜述了中國氰化物行業主要產品氰化鈉和氫氰酸的生產、消費和技術發展現狀,指出中國氰化物行業特別是氰化鈉產品,在工藝技術與裝備、生產規模、產品質量方面已具備相當實力,同國際跨國公司具有同等的市場競爭能力;但是,在產業集中度、管理規范、環境保護等方面與發達國家相比還存在一定差距,氰化物下游產品及衍生物研發力量薄弱,產品品種少和精細化率低。探討了中國氰化物行業在“十二五”及以后的發展趨勢。
氰化鈉;氫氰酸;趨勢預測
氰化物行業做為無機鹽工業的一個重要分支,對中國經濟的發展有著非常重要的作用。行業主要產品是指氫氰酸、氰化鈉及其下游氰化物產品。氰化物廣泛應用于冶金、電鍍、農藥、醫藥等行業中化工中間體的生產和加工以及化學合成等。目前國內外氰化物主要產品為氰化鈉、氰化鉀、亞氨基二乙酸、己二腈、丙酮氰醇、蛋氨酸、三聚氯氰、原甲酸三乙酯、原甲酸三甲酯、苯胺基乙腈、黃血鹽鉀、赤血鹽鉀等,其中最重要的產品是固體或液體氰化鈉。氫氰酸是生產氰化物產品的最基本原料,是氰化物生產的基礎,但是氫氰酸是一種劇毒、易揮發、聚合的化合物,因其特性不能貯存、長距離輸送和運輸,必須就地消化合成其衍生物等化工產品。氫氰酸與氫氧化鈉反應生成氰化鈉是最基礎和最重要的氫氰酸下游產品。中國氰化鈉的生產始于20世紀60年代,由吉化公司開始生產,直到80年代隨著中國石化行業的發展,氰化物行業才得以蓬勃發展[1],目前在國際市場上占據一定位置。筆者擬通過氰化物行業中主要產品氰化鈉在國內外的發展現狀探討中國氰化物行業在“十二五”及以后的發展趨勢。
1.1 氰化鈉生產技術發展現狀
目前,中國生產氰化鈉的方法有氨鈉法、氰熔體法、天然氣氨氧化法(安氏法)、甲醇氨氧化法、輕油裂解法和丙烯腈副產HCN法等,其中氨鈉法、氰熔體法已被國家明令淘汰;甲醇氨氧化法工藝還不成熟,未進行大規模工業化生產。中國氰化物行業集中了全球所有氰化鈉的生產工藝,國外的生產方法主要有安氏法和丙烯腈副產HCN法。
輕油裂解法工藝是在20世紀70年代初由上海吳淞化工廠研發成功,由于該工藝具有原料易得、工藝簡單、原料轉化率高等特點,從80年代開始先后在天津、湖南益陽、湖北沙市、安徽安慶等地建立同類裝置,使中國氰化鈉產品逐步由完全依賴進口走向自給。丙烯腈副產氫氰酸法生產氰化鈉產品質量好、成本低,是目前中國氰化鈉生產的主要方法,但受到石化工業丙烯腈產業發展的制約。安氏法是國外生產氫氰酸和氰化鈉的主要方法,現由于天然氣價格的上漲,使得安氏法生產的氰化鈉成本上升,帶動了國際市場氰化鈉價格上揚。在中國,安氏法生產氰化鈉工藝是在20世紀70年代由四川天然氣化工研究院研發成功,由于天然氣價格較高,同時要將中間體氫氰酸提純,成本高,難以與輕油裂解法競爭,使得該法多年來發展緩慢、產量較小。
中國氫氰酸和氰化鈉的生產技術經過50多年的發展,在工藝技術與裝備以及產品品種、數量、質量上都已具備相當實力,同國際跨國公司具有同等的市場競爭能力。
1.2 氫氰酸、氰化鈉生產能力和裝置規模
2011年中國氫氰酸產能約44萬t,主要分布于四川、重慶、河北、安徽、遼寧、上海、山東、甘肅、山西、河南、湖北、湖南等省市,以生產氰化鈉為主,約占總產能的72%,直接加工生產有機氰化物約占28%。
到2011年底,中國氰化鈉總產能達到38萬t(以100%計,下同),產量約35萬t,其中固體氰化鈉總產能為11.5萬t(氰化鈉質量分數≥98%),其余為液體氰化鈉(氰化鈉質量分數≥30%)。氰化鈉生產廠家有25家,產能為11萬t/a的有2家,一個是安慶曙光化工股份有限公司 (含安慶新曙光精細化工有限公司),另一個是河北誠信有限責任公司;產能在1萬~2萬t/a的有10家,有8家企業產能小于1萬t/a,最小的企業產能僅0.15萬t/a。行業前10名企業的總產能為 31.66萬 t/a,占全國總產能的83.32%。中國氰化鈉生產企業產能排在前10位的生產廠家及生產情況見表1。
1.3 國外氰化鈉消費和生產狀況
國外氰化物的生產也以氰化鈉為主。2009年世界氰化鈉消費總量約 61.1萬t,市場價格總值約10億美元。2010年和2011年,隨著歐債危機的爆發和黃金價格持續攀升,固體氰化鈉市場需求旺盛,每年都有近10%的增長,價格也從原來的1 600美元/t上漲到2 200美元/t,上漲近40%,到2011年底漲到近2 800美元/t。國外氰化鈉主要用于礦山行業提取貴金屬,全球約75%的氰化鈉用于礦山開采業,北美、南美、俄羅斯、中亞、澳大利亞、南非等地區和國家黃金提取行業是主要的消費用戶。日本和西歐地區以化學品消費占主導地位[2],而在世界貿易中美國、德國、韓國和澳大利亞是主要出口國。近年,中國、墨西哥、南美、南亞、中亞和非洲等國家和地區消費增長速度高于其他地區。

表1 中國氰化鈉生產企業前10位生產情況
目前世界氰化鈉總產能已超過100萬t/a(含中國臺灣的一套1萬t/a裝置,下同),生產主要集中在美國、澳大利亞、西歐和韓國等國家和地區??紤]到部分裝置閑置和關閉以及生產液體氰化鈉自用,國外正常運營對外銷售的固體氰化鈉裝置生產能力約65.7萬t/a。美國、澳大利亞、德國、韓國生產總量相當。主要生產商有美國Dupont公司、Cyanco公司,德國Evonik公司,澳大利亞Gold Reagents(AGR)公司和Orica公司,韓國Taekwang lnd.公司和Tongshu Petro公司,產能約占全球總產能的50%,在國際貿易中占據主導地位,占全球固體氰化鈉總貿易量的90%以上,幾乎壟斷了全球氰化鈉貿易市場,并在相當長的時間內將繼續控制市場。其他氰化鈉生產國家和地區包括日本、荷蘭、英國、意大利、比利時、俄羅斯、捷克和中國臺灣,其產能和產量較低,固體氰化鈉在1萬t/a左右。國外主要氰化鈉生產商見表2。
隨著近幾年黃金價格持續攀升,在南美秘魯、俄羅斯、南非、中亞、澳大利亞等產金的國家和地區都有氰化鈉產能擴大的需求。俄羅斯和秘魯都正在擴建年產4萬t固體氰化鈉生產裝置,除中國外5 a內全球擬擴建的固體氰化鈉產能在20萬t/a左右。

表2 國外主要氰化鈉生產商(2010年)
2.1 氰化鈉產量
隨著中國氰化鈉生產技術進步和裝置大型化,中國氰化鈉的生產有了較快發展。1995年中國氰化鈉生產能力為7.9萬t/a,產量為6.4萬t/a,2011年產能達到38萬t/a,產量達到35.0萬t/a。產能和產量達到同步均衡增長,2005—2011年中國氰化鈉產能及產量見表3。
2.2 氰化鈉消費結構
中國氰化鈉主要消費于貴金屬和稀有金屬的提取、電鍍、醫藥、農藥、染料中間體、有機化合物、無機氰化物的制取等。消費結構為:黃金礦業占48.3%,有色金屬占2.2%,化工中間體占24.7%,農藥占5.7%,電鍍占10.2%,醫藥占5.5%,其他占3.4%。
2008年以前,中國是氰化鈉凈進口國,年凈進口量為 1萬~3萬 t,2009年以后成為凈出口國。2011年中國氰化鈉凈出口量達到3萬t,價格為2 169.6美元/t,高于 2010年進口產品價格(1 799.0美元/t)。說明近幾年在國外生產廠商沒有減產的情況下,國外氰化鈉需求旺盛,國內需求也穩步增長,共同刺激了中國氰化鈉的生產。中國氰化鈉產品進出口量及價格、表觀消費量見表3。

表3 中國氰化鈉產量、進出口量及表觀消費情況 萬t/a
3.1 存在的問題
中國氰化物行業特別是氰化鈉產品,在工藝技術與裝備、生產規模、產品質量上都具備了與國外跨國公司競爭的能力,但還存在如下問題:在產業集中度、管理規范、環境保護等方面與發達國家相比還存在一定差距;氰化物下游產品及衍生物研發力量薄弱,產品品種和精細化率低,只有氰化鈉產品在國際上具有競爭力,其他氰化物產品精細化率低,特別是在利用氫氰酸和氰化鈉生產有機氰化物上的產業配套體系、技術儲備和產品研發遠落后于發達國家。
3.2 氰化物未來發展趨勢
3.2.1 氰化鈉需求量預測
隨著中國“十二五”期間各項經濟發展戰略的實施和內需的拉動以及經濟結構的調整,與氰化物相關的石化、冶金、醫藥、農藥等各行業產品產量將增加,必將帶來氰化物的需求特別是氰化鈉需求的增長。“十二五”期間中國氰化鈉需求量年均增長率將達到12%~15%,到2015年中國氰化鈉消費量將增至48萬~55萬t。
隨著國際黃金價格的上漲、黃金消費量的不斷增長,黃金采礦業對氰化鈉的需求量將大幅上升,黃金采礦業將成為氰化鈉消費增長最快和最大的用戶,預測到2015年冶金行業黃金的提取對氰化鈉的消費量將占中國氰化鈉消費總量的55%左右。另外隨著醫藥、農藥、染料、精細化工的發展,氰化鈉或氫氰酸將有較大的發展空間。在“十二五”期間有機氰化物將得到較快發展,將成為氰化物行業下步發展的重點和熱點。到2015年中國氰化鈉消費總量將占氰化物消費總量的40%左右,其中化工行業將增加到30%。預測2015年中國氰化鈉消費結構是黃金、有色金屬占55%,化工中間體占30%,農藥、醫藥占10%,電鍍和其他占5%。
3.2.2 相關行業氰化鈉消費增長趨勢
1)黃金及有色金屬冶煉行業用氰化鈉。氰化鈉主要用于黃金、銀及稀有貴金屬的提煉。近年來,由于黃金價格上升,國內外采金業迅速發展,同時開發對低品位黃金礦山的開采,這些都將促進對氰化鈉需求量的增長。
2)化工中間體用氰化鈉。在中國直接用氰化鈉生產的重要無機物有硫氰酸鈉(鉀)、黃血鹽鈉(鉀)、赤血鹽鉀、氰化亞銅等,三聚氯氰是氰化鈉的主要消費領域,但是無機氰化物的下游衍生物的產品產量發展空間有限。利用氫氰酸和氰化鈉生產的主要有機氰化物有很大的發展空間,如亞氨基二乙腈、苯胺基乙腈、甲基丙烯酸甲酯、苯乙腈、丙二酸二乙酯、蛋氨酸、己二腈等。
3)農藥用氰化鈉。隨著中國農業現代化建設的發展,農藥行業也將有較大的發展空間,農藥如菊酯類、巴丹、百草枯、殺螟丹、辛硫磷等的生產將消耗大量的氰化鈉。
4)電鍍用氰化鈉。電鍍行業用氰化鈉在“十二五”期間將發生較大變化。20世紀90年代初,電鍍產品發展很快,但“三廢”污染增加,給環境帶來較大危害。近些年,國家關閉一批小電鍍廠,同時相當部分輕工產品由原來的電鍍工藝改為表面噴涂,減少了氰化鈉消耗量。預計今后隨著環保的加強,電鍍廢水循環使用,單位產品消耗量會有所降低,但又因生活裝飾材料需要量增加,對氰化鈉消費總量仍有一定的增長,但與氰化鈉在其他行業中的增長相比,其比例將不會升高,反而會降低。
5)醫藥用氰化鈉。用氰化鈉生產的主要醫藥產品有咖啡因、氨茶堿、茶堿、黃連素、可可堿、乙胺嘧啶、雙氯氰芐、二氯乙酸甲酯等。近年來,由于醫藥工業的發展,氰化鈉和無機氰化物需求量增長較快,但消費比例仍很低。預期今后醫藥消費氰化鈉量仍將有一定幅度增長。
3.2.3 氰化物行業技術發展預測
目前,氫氰酸制備工藝有3種,即丙烯腈副產氫氰酸法、安氏法和輕油裂解法,最具發展潛力的是輕油裂解法和目前尚不成熟的甲醇氨氧化法。
丙烯腈副產法受國際原油價格上漲的影響,并且在《石化產業調整和振興規劃》和《石化和化學工業“十二五”發展規劃》中丙烯腈不作為重點發展產品,因此丙烯腈副產法又受到丙烯腈產能的限制。天然氣氨氧化法,受天然氣價格上漲及天然氣在化學工業中的限制使用,給成本和資源帶來很大壓力。因此,這兩種工藝在“十二五”期間將受到限制。
輕油裂解法制氫氰酸工藝,隨著近幾年氰化物行業技術人員的努力攻關,資源的循環使用和節能措施的實施,大大減少了其成本壓力。在“十二五”期間,輕油裂解法制氫氰酸工藝,要重點攻關原料替代品的使用、熱能和副產氫氣資源的充分利用以及氫氰酸提純新路線的開發,可使該工藝再煥發新的活力和競爭力。
甲醇氨氧化制氫氰酸工藝,在20世紀80年代由中科院長春應用化學研究所開發成功并在吉林通化建有中試裝置,但因資金投入較少,后續研發滯后,一直未能得到廣泛的重視和應用[3]。如在“十二五”期間投入資金進行相關催化劑的研制開發,并與中國煤制甲醇大型化裝置配套,原料來源多且成本便宜,甲醇氨氧化制氫氰酸工藝將具有很大的成本競爭優勢并且利于規模的大型化。
氰化物行業做為一個安全、環保管理要求嚴格和技術密集型行業,雖然在生產環節不屬于高污染,但在使用和生產過程中具有高環境風險。因此,各企業應嚴格遵守國家相關的法律、法規和產業政策,嚴格執行行業準入的報批手續和生產許可證管理,加強安全和環保管理,實現行業中生產裝置的規?;⒓谢⒆詣踊?。同時國家應積極鼓勵氰化物行業進行產品研發,就地消化氰化物,減少因運輸風險而帶來的環境風險。延長產業鏈,發展下游高附加值產品,拓寬有機氰化物產品開發及在石油化工、醫藥、農藥、飼料添加劑等行業的推廣應用,滿足日益增長的市場需要。
因此,“十二五”期間氰化物行業將面臨新的機遇和挑戰,為深入貫徹科學發展觀,認真落實《石化產業調整和振興規劃》和《石化和化學工業“十二五”發展規劃》,結合中國氰化物行業的現實情況,進一步調整產業結構,優化產業布局,增加產品品種,明確技術優化升級的方向和重點,努力推動企業采用先進技術,立足于資源節約和環境保護,以建設資源節約型和環境友好型產業為目標,大力發展循環經濟,努力減少能源消耗和污染物排放,促進行業健康持續發展。
[1]姜勇.我國氰化鈉生產現狀及未來發展[J].遼寧化工,2003,32(7):282-283.
[2]秦偉程.國外氰化鈉生產與市場淺述[J].國際化工信息,2003(3):8-10.
[3]范淑蓉,楊桐蘭,王秋菠,等.甲醇氨氧化合成氫氰酸Fe-Mo氧化物催化劑的研究[J].石油化工,1989,18(6):355-360.
Present status and development trend of cyanide industry in China
Chen Changbin
(A nqing Shuguang Chemical Co.,Ltd.,A nqing 246005,China)
As an important branch of inorganic salt industry,cyanide industry plays an important role in the development of China′s economy.Production,consumption,and technical development status of the main products,such as sodium cyanide and hydrocyanic acid,of cyanide industry in China were summarized.It was pointed out that China′s cyanide industry,especially for the sodium cyanide product,has already possessed a considerable strength and is able to compete with international corporations in terms of technology,equipment,production scale,and product quality.However,there is still a gap in some respects,such as industrial concentration,management standardization,and environmental pollution,compared with developed countries.Meanwhile,there were also some disadvantages,such as weak R&D on cyanide downstream products and derivatives less,product variety and low refinement etc..The development trend of China′s cyanide industry in the 12thFive-Year Plan and afterwards was discussed at last.
sodium cyanide;hydrocyanic acid;forecast for development trend
TQ127.16
A
1006-4990(2012)06-0001-04
2012-02-28
陳長斌(1968— ),男,工程師,從事氰化物生產及研究開發工作。
聯系方式:chen@sgchem.com