聚醚多元醇是生产聚氨酯(PU)制品的主要原料。聚醚多元醇可归纳为三种类型:一种是以多元醇或有机胺为起始剂与环氧丙烷(PO)或环氧丙烷(Po)和环氧乙烷(EO)的聚合物,通称为PPG(聚醚多元醇),这种产品在PU中用量最大。另一种是聚合物多元醇,它以PPG为基础,然后用乙烯基单体,如丙烯腈(AN)或(和)苯乙烯(SN)等在多元醇中经本体聚合反应而制得,称为POP(聚合物聚醚多元醇),POP不单独使用,而与PPG配合使用,以赋予PU制品优良性能。第三种类型聚醚多元醇是聚四亚甲基醚乙二醇(PTMEG,又称聚四氢呋喃型多元醇),是由四氢呋喃开环聚合而成,主要应用于PU弹性体和PU纤维。
根据起始剂所含活泼氢原子的数目可制得不同官能度的聚醚多元醇。用二元醇(如丙二醇、乙二醇)制得二官能度的聚醚;用三元醇(如甘油、三羟甲基丙烷等)制得三官能度的聚醚:如用季戊四醇(四元醇)、木糖醇(五元醇)、山梨醇(六元醇)、蔗糖(八元醇),则可制得相应的多官能度的聚醚。
1世界市场和产品技术进展
1.1产能和需求
世界聚醚多元醇生产装置规模较大,生产也较集中,主要掌握在几家大型跨国公司巴斯夫、拜耳、陶氏化学和壳牌化学公司手中。2003年全球聚醚多元醇生产量为380万t;2005年全球生产能力达到540万t,消费量达到438万t,亚太地区需求增长速度更快,2005年达l38万t;2006年全球生产能力达到610万t,消费量达到467万t,亚太地区需求达到182万t。表l列出世界聚醚多元醇生产能力和需求。
表l 世界聚醚多元醇生产能力和需求,万t
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1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
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产能 |
454.4 |
454.4 |
483.5 |
497.5 |
508.5 |
521.5 |
520.5 |
540.5 |
610.6 |
562 |
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需求 |
305.7 |
329.4 |
356.3 |
351.2 |
356.0 |
387.8 |
412.3 |
438.3 |
466.7 |
496 |
壳牌公司采用第三代专有技术在荷兰佩尼斯和新加坡建设的软泡用多元醇装置能力达到33.5万t/年。另与亨斯迈公司在佩尼斯合资的硬泡用多元醇生产能力为5万t/年。
壳牌公司生产装置生产的聚合物多元醇固体含量达43%,但可根据客户要求,与常规多元醇调合成固体含量为10%~3%。该公司在美国墨西哥湾沿岸、地中海/中东地区、南非和新加坡建立了多元醇贮存设施,在阿联酋的迪拜和约旦的亚喀巴建立了调合设施以供应中东客户。在中国南海的投资也将包括聚合物多元醇调合设施和常规多元醇能力。
到2006年,壳牌公司的P0和衍生物业务所占市场份额将为:欧洲占l0%~15%,亚太、中东和非洲占20%~25%,美国占5%~10%。
世界聚醚多元醇扩产和结构优化继续进行。
Technique Batiment工业公司(TBI)在法国南部Lacq建设的2万t/年多元醇装置于2005年投产,TBl公司采用回收的PET瓶废料为原料,生产的多元醇用于生产热保温用的聚氨酯泡沫,由PET生产的聚氨酯泡沫具有防火性能。
瑞典专用化学品生产厂商柏士德(PERSTORP)公司于2006年8月投产了位于意大利米兰装置中的一条新的低成本聚酯多元醇生产线,该条生产线的产能为1500Va。该公司的新产品ROBRAC 650的主要用途是作醇酸树脂、松香树脂、印刷油墨树脂、聚氨酯胶粘剂以及聚氨酯泡沫物的组成物。该产品供应给欧洲、印度和亚洲多数地区。
拜耳和巴斯夫公司达成协议,拜耳授权巴斯夫利用该公司Impact技术生产聚醚多元醇。拜耳公司聚醚多元醇生产技术采用双金属氰化物为催化剂,使聚羟基烷基化过程更为简便。许可协议中还包括长链聚醚多元醇的一系列生产步骤。巴斯夫采用此项技术与其产品转型相配合,并使新产品融入现有的产品系列中。该Impact连续法工艺生产的长链聚醚多元醇适用作聚氨酯软泡原料。
巴斯夫公司计划使其美国吉斯玛(Geismar)生产地的多元醇能力提高40%以上。该公司将建造二台多元醇反应器和改造二台现有的反应器,以用于在吉斯玛生产多元醇。并将在吉斯玛建设聚氨酯产品后勤中心。总投资约1.25亿美元。巴斯夫也计划将多元醇主要生产地Wyandotte转产至吉斯玛,这一措施将使巴斯夫在美国的多元醇年生产能力从25万t/年提高到2008年35万t/年。
陶氏聚氨酯公司于2007年3月底宣布,将使荷兰Temeuzen的多元醇产量扩能l8万t,年,作为扩大欧洲投资的组成部分。全球多元醇的需求继续用于生产聚氨酯硬泡、软泡和模塑泡沫产品,以及配方体系,需求继续增长,尤其应用子汽车、器具、垫褥和家具等用途。这项多元醇扩能,由陶氏/巴斯夫公司在比利时安特卫普装置新建设的过氧化氢法制环氧乙烷原料来支撑。在德国Stade,陶氏化学公司也完成了4万t,年环氧丙烷能力扩能,这是生产多元醇和丙二醇的另一关键原材料。陶氏化学聚氨酯公司推出新一代多元醇,其95%的聚氨酯泡沫生产客户都可转而使用其Vorano1Voractiv品牌多元醇,并且这种新一代多元醇将在今后2。
三菱瓦斯化学公司(MGC)和三菱化学公司(MCC)于2006年1月在日本组建合资企业:多元醇亚洲公司,以生产特种多元醇,包括新戊基乙二醇、三甲基醇丙烷和酯类乙二醇。这些多元醇主要用于涂料树脂和制造含水聚氨酯分散体、紫外光硫化树脂和聚酯粉末涂料。这些应用正在被迅速开发,预计未来将继续发展。MCC将供应丁醛,而MGC将供应甲醛,作为起始原材料。MGC已拥有自己的多元醇装置,这些装置也将由合资企业来运作。在多元醇亚洲公司中,MGC和MCC分别持股6似和34%。预计合资企业年销售额为100亿日元(8800万美元)。MGC和MCC组建新的联合体有助于MCC公司的丁醛有稳定的销路,而使MGC购买起始原料生产多元醇出售,双方构成了一体化体系。这项多元醇业务将增强双方在日本和全球的市场竞争地位。
1.2生物基多元醇受关注
生物基多元醇正在受到关注和发展。
卡吉尔(Cargill)公司向用于汽车、家具和垫褥领域的聚氨酯软泡生产商大规模销售生物基多元醇,这一变化使卡吉尔成为软泡市场领先的生物基多元醇生产商。生物基多元醇可替代依赖于高成本原油和天然气原料生产的合成多元醇。该产品已在美国芝加哥附近的生产地生产,因需求增长,卡吉尔公司将建立新的生产地。开发初期是将这些生物基多元醇产品工业化先用于硬泡和涂料,现已用于软泡。该公司新的多元醇由专有工艺制造,采用不同的天然油类,包括亚麻予、油菜籽、大豆和葵花子。这些生物基多元醇可用于宽范围的聚氨酯产品中。美国工业用多元醇市场约为l36万t/年。陶氏化学公司也在开发用于聚氨酯软泡产品的大豆基多元醇,于2005年第四季度向美欧的软泡客户提供了样品,一旦预工业化实验完成,就将对其技术进行工业化投资。ArcherDanie1s Midland(ADM)公司则计划采用可再生的碳水化合物基和(或)甘油基原料建设多元醇装置。
Archer Daniels Midland(ADM)公司计划新建一套多元醇生产装置,该装置采用可再生的碳水化合物为基础的和戚以甘油为基础的原料来生产丙二醇和乙二醇。以碳水化合物和以甘油为原料生产医药级和工业级多元醇具有独特的优点。
采用来自蓖麻油的多元醇已第一次用于生产耐磨损的涂料、柔韧的胶粘剂、软质密封剂和弹性体。这种Po1ycin GR系列产品由位于美国印第安纳州Indianapolis的Verte1lus功能材料公司新的多+元醇生产线生产。Po1yein GR多元醇的羟基数从340减小到35,官能度从2.9减小到2,这意味着从天然多元醇制取的聚氨酯硬度从75硬度D改变为10硬度A(比橡胶还软),抗拉强度从大于
上海高维实业公司及上海中科合臣公司共同投资的国内首家万t级植物油聚醚多元醇装置,进入规模化生产阶段,产品已经被广大聚氨酯用户接受。该产品已应用于冰箱保温、板材浇注、太阳能热水器及管道浇注,客户反映良好;外墙喷涂、仿木及粘合剂等应用领域正在实验中,短期内将实验成功。
2中国市场分析
2.1产能
我国聚氨酯制品的产量2003年已超过l00万t,2005年达到120万t。随着聚氨酯的迅速发展,我国聚醚多元醇的产量增加到2005年35万t,而需求相应增加到60万t。我国聚醚多元醇原有的主要生产企业有:天津石化三厂6万眸,高桥石化三厂12万t/年,金陵石化化工厂4万t/年,锦西化工集团公司l2万t/年,山东东大化工集团公司l0万t/年,九江化工厂2万t/年,浙江太平洋化工公司4万t/年,沈阳石化厂l万t/年。主要生产厂产能见表2。截至2006年底,我国聚醚多元醇产能已达到87万t/年。表2列出中国较大型聚醚多元醇生产厂产能。
表2 中国较大型聚醚多元醇生产厂产能,万t/年
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生产厂 |
2002 |
2003 |
2004 |
2006 |
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天津石化化工三厂 |
6 |
6 |
6 |
6 |
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上海高桥石化化工三厂 |
12 |
12 |
12 |
20 |
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金陵石化化工二厂 |
3 |
4 |
4 |
4 |
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锦化化工集团 |
11 |
12 |
12 |
12 |
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山东东大化工集团 |
7 |
10 |
10 |
10 |
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浙江太平洋化工公司 |
4 |
4 |
4 |
4 |
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福建湄州湾氯碱公司 |
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4 |
4 |
4 |
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南京红宝丽公司 |
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3 |
3 |
3 |
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九江化工厂 |
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2 |
2 |
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江苏绿源新材料公司 |
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1.5 |
1.5 |
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沈阳石化厂 |
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1 |
1 |
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中海-壳牌石化公司 |
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13.5 |
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韩国POLYOL株式会社 |
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6 |
2006年3月中海壳牌石化13.5万t/年聚醚多元醇装置投运,该装置是目前国内最大的软泡聚醚装置,对市场产生显著影响,国内聚醚发展格局也将发生重大变化。
中国石化上海高桥石油化工公司新建的8万t/年聚醚装置共有3条聚醚生产线,于2006年9月投产。该公司原有聚醚生产能力为12万t,年,为了提高规模效益、抢占市场,该公司新增8万t/年生产装置,将聚醚生产能力提高到20万t/年。这将使该公司形成更大的规模效益,加快聚醚生产技术的提高及产品结构的调整,加大新产品的开发力度。
由韩国POLYOL株式会社在南京化学工业园区投资的可利亚多元醇南京项目于2006年12月初投产。该项目一期投资3000万美元,建设3万t/年聚醚多元醇和3万t/年组合聚醚两套装置,项目最终生产规模为15万t/年聚醚多元醇。这是POLYOL株式会社在海外的第一个投资项目。
由宇田化工投资的广州宇田聚氨酯有限公司l5万t/年聚醚多元醇项目于2006年9月启动,项目将分阶段完成,一期8万t/年装置于2007年初建成投产。全部竣工后,广州宇田聚氨酯有限公司将成为中国聚氨酯行业华南地区最具规模的聚醚供应商之一,覆盖整个华南地区及东南亚市场,将为这些地区的客户提供硬泡聚醚、软泡聚醚、弹性体聚醚、特种聚醚及POP等多种聚醚产品。
韩国KPC、三星物产还将在南京新建4万t硬泡聚醚装置,天津石化等国内企业也均有扩建计划。在未来几年,聚醚产品国产化率还将逐年提高,进口聚醚量将呈现逐年萎缩态势,尤其壳牌公司将基本完成本土化生产,逐步减少新加坡工厂产品在中国大陆的销售。同时,其他日、韩公司的市场份额也将被抢占。
我国聚醚多元醇也加快向外出口。高桥石化公司聚醚产品2005年首次实现了批量进入美国市场,新增出口国有马达加斯加、阿联酋、约旦、尼日利亚、阿尔及利亚等。
由中国石化上海石油化工研究院等单位共同编制的连续法制备聚醚多元醇万t级工艺包于2006年2月通过中石化科技开发部技术审查。技术审查认为:该工艺包采用了自主开发的SPEO--1双金属氰化络合物(DMC)催化剂,在国内首次开发了S--PCP聚醚连续生产工艺,技术路线先进,可进行多牌号的聚醚多元酸生产;设备选型、反应器设计合理,提出的主要技术经济指标达到国际水平。与传统工艺相比,该连续工艺充分发挥了SPE0—l催化剂活性高、聚醚多元醇产品质量好的特点,工艺流程简单,操作方便,安全性好,生产效率高,能耗物耗低,可应用于工程没计。
2.2消费
进入新世纪以来,随着中国聚氨酯行业的快速发展,国内聚醚工厂大量新建、扩建,聚醚行业自给率逐年提高。2005年国内聚醚表观消费量达到84万t。其中,国内产量70万t,进口14万t,国内自给率达到83.5%。2006年国内聚醚多元醇表观消费量达到93万t。
预计未来几年聚醚多元醇消费增长率维持在5%~7%,到2010年,我国聚醚多元醇消费量将达到ll6万t。
下游产品结构方面,未来几年随着聚氨酯硬泡在建筑节能方面的推广应用,硬泡聚醚仍将维持较高的增长率:相反,由于普通软泡市场增长趋缓,普通软泡聚醚市场需求并不看好;同时,高弹性聚醚、慢回弹聚醚、聚苯醚等特种聚醚需求将有一定的增长空间。
2.3新产品开发
聚合物多元醇聚醚(即POP)是制备聚氨酯泡沫塑料的一种主要原料。它能在不影响其他性能的前提下,大大提高聚氨酯泡沫塑料的承载性能,提高泡沫的开孔性。被广泛地应用于汽车、摩托车、坐垫等聚氨酯泡沫制品行业。聚合物多元醇(POP)是一种改性接枝聚醚多元醇,是生产聚氨酯泡沫塑料的新型原料,它具有提高聚氨酯泡沫塑料的承载性和泡沫开孔性的能力,用于生产泡沫塑料具有不易变形的特点,是制造高级床垫、座垫等产品不可缺少的原料。高桥石化公司研制成功聚合物多元醇GPOP--H30,它是以高活性聚醚、苯乙烯、丙烯腈、大分子单体、聚合控制剂、引发剂等为主要原料合成的高活性高固含量聚合物多元醇。该公司化工三厂建成1.5万t,年聚合物多元醇装置,将有利于我国大面积提升泡沫塑料质量,并使我国聚合物多元醇产量提增25%。
南通馨源海绵公司兴建了年产能力万余吨的聚合物多元醇连续工艺生产线,主要产品有XY-02143、XY-02/46,产品固含量高,能与普通聚醚按不同比例混合使用或单独使用,可提高泡沫塑料的硬度,适用于软质块状泡沫和冷模塑泡沫的生产,产品各项综合性能指标接近进口产品水平。天津大沽化工公司l万眸聚合物多元醇装置也已投产。
高桥石化聚醚生产又一新工艺t·高活性高固含量聚合物多元醇”生产法,经中国石化集团公司鉴定认为,此工艺技术和产品质量已达到国际先进水平,将进一步提升装置的生产能力。高桥石化原来只有高固含量的普通软泡用POP,而高活性POP产品由于固含量偏低,泡沫的承载性、抗拉强度弱,同时产品的稳定性差,不能满足高端用户的需要。该公司的高活性高固含量聚合物多元醇,采用连续法和独特的聚合物分散稳定剂及特定加料方法,生产出的“高活性高固含量聚合物多元醇,,GPOP—H45,具有固含量高、黏度低、残留单体低、产品稳定性好,工艺技术先进,生产过程符合环保的特点,产品已进入国内国际市场,取得了较好的社会和经济效益。
其他新产品还有锦化集团、天津石化三厂等高固含量POP、山东东大集团连续法l万tPOP及植物油聚醚多元醇(硬泡用)等。
随着亚洲尤其是中国聚氨酯行业的迅速崛起,市场对1,6-己二醇的需求日益增加。而在此前,我国尚未掌握己二酸经酯化、加氢生产1,6.己二醇的技术,国内需求的1,每己二醇产品只能依赖进口。世界上只有德国巴斯夫、拜耳和日本宇部三家公司拥有该项目的成套专利技术。由中国石油辽阳石化公司研究院研制的1,6.己二醇合成工艺中试获得成功,中试产品的纯度达到99.65%,填补了国内空白。该课题的设立旨在为开发聚酯和聚氨酯新产品,增加聚酯牌号提供合成单体的原料。这是辽阳石化分公司首次承担的成套工艺技术开发项目。辽阳石化公司研究院年产200吨1,6-己二醇成套中试装置的建成,使辽阳石化成为世界上第四个也是国内唯一拥有1,6-己Z.醇成套工艺技术及生产能力的公司,填补了国内已二醇的技术、市场空白。该l,6-己二醇中试实验装置是典型的高温中压、临氢、模块式连续性化工装置。
2.4分析和结语
中国国内聚醚多元醇生产量尚低于市场需求量,但中国聚醚多元醇工业面临新的挑战和发展机遇,前l0年内已形成一定的工业基础,市场继续看好,需求持续增长。鉴于国内需求量超过供应量,世界主要生产商正寻求在中国生产和销售聚醚多元醇的发展商机,已有不少跨国聚氨酯原材料公司拟投资几个大型聚醚多元醇装置,拜耳聚氨酯(上海)子公司也规划在上海化学工业区建设28万t/年聚醚多元醇装置,这将进一步改变中国的生产现状,我国聚氨酯工业用聚醚多元醇很快将自给并呈饱和状态。中国加入WT0后,进口配额制逐步取消,国内聚醚多元醇生产商面临严峻挑战,提高竞争能力迫在眉睫。




