崔小明
(中國石化北京化工研究院燕山分院,北京102500)
丁基橡膠是在氯甲烷溶劑及路易斯酸催化體系存在下,異丁烯和少量異戊二烯(質量分數一般不大于3%)于-100 ℃的極低溫度下聚合制得的一種線性高分子化合物。丁基橡膠具有優異的氣密性、水密性、化學穩定性以及良好的熱穩定性,在制造子午線輪胎、內胎、空氣墊和密封環、電絕緣材料、防毒面具及醫用瓶塞等方面具有廣泛的應用[1-2]。
丁基橡膠產品主要包括普通丁基橡膠和鹵化丁基橡膠,其中鹵化丁基橡膠是普通丁基橡膠在脂肪烴溶劑中與氯或者溴進行反應所得的共聚物,包括氯化丁基橡膠和溴化丁基橡膠兩大類。鹵化丁基橡膠因為不僅具有普通丁基橡膠的通用特性,而且還具有反應活性高、硫化速度快、制品耐熱性好、易硫化,易與其他橡膠共混和硫化等優點而備受關注。
目前,普通丁基橡膠的生產方法主要有淤漿法和溶液法,其中淤漿法是主要的生產方法。鹵化丁基橡膠的制備方法分為干膠混煉法和溶液連續法,其中,溶液連續法是主要的生產方法[2-3]。
1999年,中國石油化工股份有限公司燕山分公司(以下簡稱燕山石化)引進意大利PI公司技術,建成了一套30 kt/a普通丁基橡膠生產裝置,結束了我國無丁基橡膠工業生產裝置的歷史;2010年該公司建成了一套30 kt/a溴化丁基橡膠生產裝置,開始了我國鹵化丁基橡膠的生產;2008年和2014年,又分別擴建了15 kt/a和新建90 kt/a普通丁基橡膠生產裝置。至2020年,該公司丁基橡膠的生產能力達到135 kt/a,是我國最大的丁基橡膠生產廠家,主要生產IIR1751、IIR1751F、IIR0745等牌號的普通丁基橡膠產品以及BIIR2032和BIIR2045牌號的溴化丁基橡膠產品[4]。
2010年,浙江信匯合成新材料有限公司(以下簡稱浙江信匯)采用國內技術,在浙江嘉興建成一套50 kt/a丁基橡膠生產裝置。經過2012年和2016年二次改擴建,2020年的生產能力達到100 kt/a,既可生產普通丁基橡膠,也可生產鹵化丁基橡膠產品,是我國丁基橡膠產品最主要的供應商,主要生產432、452、532、552、572、632、652等牌號的普通丁基橡膠產品以及2302、2402、2502、1301和1501牌號等牌號的鹵化丁基橡膠產品。
2013年,遼寧盤錦和運新材料有限公司采用了從俄羅斯YARSINTEZ公司引進的淤漿法丁基橡膠生產技術,在遼寧盤錦建成了60 kt/a的丁基橡膠生產裝置,主要生產532、1650牌號的普通丁基橡膠產品以及2232、2239、2246等溴化丁基橡膠產品。由于技術以及市場等方面的原因,2016年之后,該裝置一直處于停產狀態。2020年,浙江信匯新材料股份有限公司通過其全資子公司盤錦信匯新材料有限公司對該裝置及附屬公用工程進行盤活升級,將生產能力擴大到100 kt/a。
2015年,臺塑(寧波)有限公司在浙江寧波建成了一套50 kt/a的丁基橡膠生產裝置,主要生產普通丁基橡膠產品A351。目前,該裝置處于停產狀態。
2015年,山東京博石油化工公司(現山東京博中聚新材料有限公司)在山東濱州50 kt/a丁基橡膠生產裝置建成投產,主要生產溴化丁基橡膠BIIR2828、BIIR2430、BIIR2841,普通丁基橡膠IIR1953優等品、IIR1953合格品以及ZJ-09膠囊專用料等產品。
截止到2020年12月底,我國丁基橡膠的生產能力達到435 kt/a,是世界上最大的丁基橡膠生產國家。近年來,我國丁基橡膠的產量不斷增加,2016年我國丁基橡膠的產量為119 kt,2020年增加到219 kt,與2019年相比增長約36.02%,其中普通丁基橡膠產量約占丁基橡膠總產量的20.09%,同比增長約25.71%;鹵化丁基橡膠的產量約占丁基橡膠總產量的79.91%,同比增長約38.89%。
根據海關統計,2016—2020年,我國丁基橡膠的進口量呈現先增加、后下降,隨后又增加的發展態勢。2019年的進口量為247.3 kt,2020年達到284.0 kt,同比增長約14.84%,其中普通丁基橡膠的進口量為116.5 kt,約占丁基橡膠總進口量的41.03%,同比增長約38.39%;鹵化丁基橡膠的進口量為167.5 kt,約占丁基橡膠總進口量的58.97%,同比增長約2.70%。2016—2020年我國丁基橡膠進口量的變化情況見表1所示。

表1 2016—2020年我國丁基橡膠進口量變化情況 kt
2.1.1 進口來源國家或地區
2016—2017年,美國是我國丁基橡膠最大的進口來源國家,2016年的進口量為69.5 kt,約占總進口量的25.37%;2017—2019年之后進口量逐年下降;2018年由于我國對來自美國的進口鹵化丁基橡膠產品實行反傾銷,導致進口量開始大幅度下降;2020年美國成為第五大進口來源國家,進口量為21.9 kt,約占總進口量的7.71%,同比增長約106.60%。2016—2020年我國丁基橡膠主要進口來源國家或地區情況見表2所示。

表2 2016—2020年我國丁基橡膠主要進口來源國家或地區情況 kt
2.1.2 進口省市區
2016—2020年,山東省一直是我國丁基橡膠最大的進口省市區,且進口量逐年下降。其中2016年的進口量為97.9 kt,約占總進口量的35.74%;2020年的進口量為80.8 kt,約占總進口量的28.45%,與2019年相比下降約4.27%。2016—2020年我國丁基橡膠主要進口省市區情況見表3所示。

表3 2016—2020年我國丁基橡膠主要進口省市區情況 kt

續表3
2.1.3 進口貿易方式
2016—2020年,一般貿易一直是我國丁基橡膠占比最大的進口貿易方式,2016年的進口量為121.7 kt,約占總進口量的44.43%;2020年的進口量為170.9 kt,約占總進口量的60.18%,與2019年相比增長約22.42%。進口加工貿易一直是我國丁基橡膠第二大進口貿易方式,2016年的進口量為87.9 kt,約占總進口量的32.09%;2020年的進口量為53.7 kt,約占總進口量的18.91%,與2019年相比下降約15.03%。2016—2020年我國丁基橡膠主要進口貿易方式情況見表4所示。

表4 2016—2020年我國丁基橡膠主要進口貿易方式情況 kt
2019年我國丁基橡膠的出口量為17 563 t,2020年的出口量為19 191 t,同比增長約9.27%。其中普通丁基橡膠的出口量為7 659 t,約占丁基橡膠總出口量的39.91%,同比增長約38.42%;鹵化丁基橡膠的出口量為11 532 t,約占丁基橡膠總出口量的58.61%,同比下降約4.14%。2016—2020年我國丁基橡膠的出口量變化情況見表5所示。

表5 2016—2020年我國丁基橡膠出口量變化情況 t
2020年,我國丁基橡膠主要出口到泰國、巴基斯坦、伊朗和日本這4個國家,其中泰國是最大的出口國家,出口量為3 245 t,約占總出口量的16.91%,同比增長約4.40%;巴基斯坦是第二大出口國家,出口量為3 171 t,約占總出口量的16.52%,同比增長約228.22%;伊朗是第三大出口國家,出口量為3 145 t,約占總出口量的16.39%,同比下降約8.55%;日本是第四大出口國家,出口量為1 596 t,約占總出口量的8.32%,同比下降約45.73%。
2020年,我國丁基橡膠的出口主要集中在浙江、山東和上海這3個省市區,其中浙江省一直是最大的出口省市區,出口量為12 900 t,約占總出口量的67.22%,同比增長約33.38%;山東省則是第二大出口省市區,出口量為4 870 t,約占總出口量的25.37%,同比下降約10.55%;上海市是第三大出口省市區,2020年的出口量為554 t,約占總出口量的2.89%,同比下降約21.70%。
2020年,我國丁基橡膠出口主要以一般貿易和海關特殊監管區域物流貨物貿易方式為主,其中一般貿易是我國丁基橡膠最大的出口貿易方式,出口量為15 433 t,約占總出口量的80.42%,同比增長約35.81%。海關特殊監管區域物流貨物的出口量為2 726 t,約占總出口量的14.20%,同比下降約47.11%。
2019年我國丁基橡膠的表觀消費量為386.8 kt,2020年的表觀消費量為483.8 kt,同比增長約25.08%,相應產品自給率2019年為40.59%,2020年為45.27%。
2016年我國普通丁基橡膠的表觀消費量為109.0 kt,約占丁基橡膠總消費量的28.78%;鹵化丁基橡膠的消費量為269.8 kt,約占總消費量的71.22%。2020年普通丁基橡膠的表觀消費量為152.8kt,約占總消費量的31.58%,與2019年相比增長約34.39%;鹵化丁基橡膠的消費量為331.0kt,約占總消費量的68.42%,與2019年相比增長約19.45%。普通丁基橡膠的產品自給率2016年為50.46%,鹵化丁基橡膠的自給率約為23.72%;2020年普通丁基橡膠自給率約為28.80%,鹵化丁基橡膠的自給率約為52.87%。2016—2020年我國丁基橡膠的供需情況見表6所示。

表6 2016—2020年我國丁基橡膠供需情況
我國丁基橡膠主要用于輪胎、醫藥等領域,2020年的消費結構為:輪胎的消費量約占總消費量的88.0%,醫藥瓶塞約占總消費量的7.0%,其他方面約占總消費量的5.0%。其中消耗的國內普通丁基橡膠產品牌號主要有浙江信匯的432、452、532、552、572、、632、652以及燕山石化的1751、1751F等。鹵化丁基橡膠產品牌號主要有燕山石化的BIIR2032、BIIR2039和BIIR2046,浙江信匯的溴化產品2302、2402、2502以及氯化產品1301和1501。進口普通丁基橡膠產品牌號主要有268、301、BK1675N等,鹵化丁基橡膠產品主要有阿朗新科的2030、X2,埃克森美孚化學的2211、2222、2235、2244、2255、1065、1068以及俄羅斯的CBK150、CBK139、BBK232、BBK239等[4-5]。
隨著汽車工業、醫藥工業的穩步發展,城市化進程的加快以及各種基礎建設步伐的加速等,我國丁基橡膠的需求量將穩步增加,預計到2025年我國丁基橡膠的需求量將達到550 kt,其中鹵化丁基橡膠的需求量將達到400 kt。
我國丁基橡膠的市場價格主要受原料異丁烯價格、進口價格以及下游需求的影響。以普通丁基橡膠1751產品牌號為例,2018年至2021年1—8月市場價格整體呈現下降的態勢。2018年市場平均價格為17 250元/t,其中價格最低的是1月的16 000元/t,最高的是6月的18 500元/t;2019年市場平均價格為16 790元/t,其中價格最低的是3月的15 600元/t,最高的是10月的17 800元/t;2020年,由于受到全球新冠疫情的影響,需求疲軟,供應較為充足,原材料價格下跌,導致市場價格繼續下降,全年市場平均價格為14 829元/t,其中價格最低的是6月的12 500元/t,最高的是1月的17 400元/t;進入2021年,市場價格呈現先增加,然后下降的態勢,其中1月市場價格為14 800元/t,4月達到最高價格17 500元/t,5月之后市場價格逐漸下降,8月達到市場最低價格14 200元/t。
經過多年的努力,我國丁基橡膠行業取得了較大的發展,但與國外先進企業相比還存在一定差距,主要體現在以下幾個方面。
(1)關鍵裝備和技術水平落后,單套裝置生產能力小,生產成本相對較高。世界丁基橡膠主要生產廠家??怂姑梨诠竞桶⒗市驴乒静粌H擁有自主開發的成熟工藝技術,生產的產品質量高,性能好,而且各種技術服務配套性很好。而我國現有技術主要從意大利或俄羅斯引進,總體生產技術水平如出一轍,裝置開工率相對較低,產品同質化現象嚴重。生產所用的關鍵設備采用的是非循環式多層攪拌反應器和導流筒循環式反應器(世界先進技術所用反應器是軸流列管循環式反應器),鹵化丁基橡膠生產采用水凝聚再脫水溶膠技術(世界先進技術為己烷汽提無水溶膠工藝),生產工藝路線長,能耗和物耗高。
(2)產品質量不太穩定,應用研究不足,市場競爭能力較差,主要參與中低端應用領域的競爭。
(3)產品自給率較低,主要依靠進口。新產品開發不足,技術服務難以滿足下游企業需求。
(4)產能過剩態勢凸顯,競爭更加激烈。今后幾年,浙江信匯計劃將現有100 kt/a的裝置擴能至150 kt/a,山東京博中聚新材料有限公司計劃新建150 kt/a生產裝置,燕山石化計劃將現有90 kt/a普通丁基橡膠生產裝置改造為生產溴化丁基橡膠裝置。如果這些裝置均能夠按照計劃建成投產,預計2025年,我國丁基橡膠的生產能力將達到585 kt/a,而屆時的需求量只有550 kt,產能將出現過剩的發展態勢,未來競爭激烈。
(5)受國外生產公司產品沖擊壓力加大。由于我國丁基橡膠較大的市場需求,埃克森美孚公司和阿朗新科公司均在亞太地區布局了丁基橡膠生產裝置,比如??松梨诠痉謩e在新加坡和沙特阿拉伯建成140 kt/a和100 kt/a裝置,阿朗新科公司在新加坡建成100 kt/a生產裝置。俄羅斯Sibur公司與印度Reliance工業公司在印度合資興建了60 kt/a鹵化丁基裝置,這些裝置所生產產品除了滿足當地需求之外,絕大部分主要針對中國市場,這進一步加劇了我國丁基橡膠市場的競爭程度。
(1)鹵化丁基橡膠由于優異的性能,是今后發展的方向,但我國鹵化丁基橡膠產品目前的自給率較低,主要依靠進口。今后應該加大對鹵化丁基橡膠先進、高效、節能的鹵化新工藝的開發,運用己烷汽提工藝,設計并制造出符合中國特色的聚合反應器,提高后處理以及廢水處理技術水平,減少對環境的污染,實現清潔生產。此外,還應該加快新型溶液法等聚合新工藝的開發,以提高我國丁基橡膠整體技術水平。
(2)隨著今后幾年燕山石化、浙江信匯以及山東京博中聚新材料有限公司等丁基橡膠生產企業現有生產裝置的擴能或者產品品種的改造(主要為鹵代丁基橡膠),我國丁基橡膠的生產能力將過剩,今后新建或者擴建生產裝置應該慎重,杜絕低水平重復建設,規避無序的惡性競爭。
(3)在應用開發方面,積極開發新產品,如星型支化丁基膠、長鏈支化輕度交聯丁基膠、高阻尼丁基膠以及聚氧化乙烯接枝鹵化丁基膠等,尤其是丁基/鹵化丁基橡膠與其他橡膠的并用,聚丙烯/丁基(溴化)丁基橡膠動態硫化熱塑性彈性體以及石墨烯、碳納米管與丁基(鹵化)橡膠復合材料等,以不斷改變目前我國丁基橡膠產品品種單一,同質化現象嚴重的問題。
(4)加強與下游企業合作,積極提供相應的技術服務,更好地滿足市場需求。
(5)不斷提高產品質量,積極擴大出口,提升參與國際競爭的能力,緩解國內產能過剩問題。