时间:2024-07-28
孙陆晶 任宪梅
(中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院,132002)
吴 华
(中国石油化工股份有限公司金陵分公司,南京 210033)
2-丙基庚醇(简称2-PH)主要用于生产增塑剂,它与苯酐、偏苯三酸酐、己二酸等多元酸、酸酐反应,合成各种酯类增塑剂,其中以苯酐反应合成的邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP)为主。与邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)相比,用DPHP增塑的聚氯乙烯(PVC)制品具有更好的电绝缘性、耐候性、低挥发性及低雾化性能。此外,2-PH可与环氧乙烷等反应,合成表面活性剂,作为合成洗涤剂组分。2009年,新开发出2-丙基庚基丙烯酸酯,可作为胶黏剂原料。
2-PH的生产主要集中在德国和美国,其生产技术主要有巴斯夫公司的技术和陶氏-戴维联合公司的低压羰基合成技术。2000年巴斯夫公司在德国建成首套产能为65 kt/a的2-PH装置;2006年11月巴斯夫公司又将美国德克萨斯州1套基于丙烯原料生产的113 kt/a异辛醇装置改造成基于C4原料生产的产能109 kt/a的2-PH装置。2009年12月德国赢创工业公司在德国玛尔化工园区投产了1套产能为60 kt/a的2-PH装置。
至2010年,世界共有3套生产装置,总产能约为234 kt/a。德国的巴斯夫公司产能174 kt/a,是世界最大的2-PH生产商。2010年世界2-PH产能及地区分布情况见表1。
表1 2010年世界2-PH产能及地区分布 kt/a
根据已知报道,未来几年美国基本上无2-PH新建、扩建计划,而瑞典Perstorp公司计划新建1套产能100 kt/a的2-PH项目,将于2014年投产。预计未来几年,世界新增产能主要来自中国,2015年世界2-PH生产能力将达到713 kt/a。
DOP等增塑剂因安全性问题正在迅速退出经济发达国家的增塑剂市场。因此,采用廉价原料,开发生产具有较高相对分子质量的增塑剂醇,应用该醇生产相应的邻苯二甲酸酯,可满足耐温、耐水、低挥发性、无毒等工业要求是增塑剂开发的方向,2-PH正是适应此方向开发的一种新型增塑剂醇。
2010年全球2-PH消费总量198 kt,消费主要集中在北美和西欧地区。北美地区(主要指美国)的消费量为95 kt,占世界消费总量的48%;西欧地区的消费量为80 kt,占世界消费总量的40.4%。2008年及2010年世界2-PH主要地区供需状况见表2。
表2 2008年和2010年世界主要地区2-PH供需状况 kt
2010年世界约83%的2-PH用于生产增塑剂DPHP,大约10%用于生产表面活性剂,还有约5%生产2-丙基庚基丙烯酸酯,用于其他用途的占2%。
世界各地因产业结构不同,2-PH在不同国家和地区的消费结构也各具特色。2010年美国是世界最大的2-PH消费国,90%以上用于生产增塑剂DPHP;而西欧地区则有所不同,除用于增塑剂外,正在极力推广2-PH在丙烯酸酯等方面的用途。西欧约16.4%用于生产表面活性剂,约14.4%用于生产2-丙基庚基丙烯酸酯。世界主要国家和地区2-PH的消费结构见表3。
表3 2008年和2010年世界主要国家和地区2-PH的消费结构 %
根据美国斯坦福公司的咨询报告,2013年美国2-PH需求量为103 kt,2008—2013年需求年均增长率为2.7%;西欧2-PH需求量为 145 kt,2008—2013年需求年均增长率为24.7%。据此分析预测,2015年美国2-PH需求量达到109 kt,西欧的需求量为225 kt。2013年美国和西欧的2-PH消费结构预测见表4。
表4 2013年美国和西欧2-PH的消费结构预测
2012年以前国内无2-PH的生产装置,2012年1月国内第1套2-PH工业化装置——扬子石化—巴斯夫有限责任公司(以下简称扬巴石化)的80 kt/a装置投产,结束了中国不能生产2-PH的历史。目前,中国神华集团包头煤制烯烃96 kt/a 2-PH装置正在加紧建设,预计2013年投产。
目前许多煤制烯烃项目,为了对煤基混合C4进行深加工,配套建设2-PH装置。中煤陕西榆林能源化工有限公司60 kt/a 2-PH装置已于2011年8月23日开工建设,预计2014年底建成投产;蒙大新能源公司甲醇制烯烃项目计划新建73 kt/a 2-PH装置,2011年11月9日开工奠基,预计2015年投产;延长石油煤油气资源综合利用项目中80 kt/a 2-PH装置正在进行总体设计,预计2015年投产。另外,扬巴石化还计划对现有的80 kt/a装置进行扩能改造。如计划项目能顺利实施,预计2015年国内2-PH生产能力将达到379 kt/a。2012—2015年国内2-PH新增装置计划见表5。
表5 2012—2015年国内2-PH新增装置计划 kt/a
2011年以前国内2-PH的消费量很少,可忽略不计。2011年中国石油化工股份有限公司金陵分公司(以下简称中国石化金陵分公司)及江苏宏信化工集团两家生产企业共生产DPHP增塑剂7~8 kt,消费2-PH约6 kt,全部通过进口获得。
2011年国内2-PH主要用作DPHP增塑剂的原料,未来DPHP增塑剂也将是2-PH最主要用途。DPHP增塑剂是邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)的异构体,结构与DOP相似,因此兼具DOP和DIDP的优点。采用2-PH生产DPHP增塑剂,可使PVC从一种脆性塑料成为柔性塑料,可用于电线电缆料、汽车部件(内饰、外模、管材等)、护板、板材涂层、薄膜及地板类塑料等。
2011年国内增塑剂消费量是1 900 kt,预计2011—2015年增塑剂年均增长率为4.6%,应用前景看好。DOP作为增塑剂的最大品种,因其在环保及健康安全方面原因,西欧及美国等发达国家产量及消费量急剧下降。尽管目前还难以判断DOP在发展中国家的命运,但DPHP能很好解决DOP面临的环保、健康和安全方面的担扰。越来越多的DPHP取代了传统的DOP市场,这一趋势不会逆转,而且正影响亚洲市场。
目前,德国巴斯夫公司和赢创公司是世界DPHP最主要的生产商,在国内,DPHP生产也开始起步发展。2010年8月,中国石化金陵分公司2套DOP装置改造成功的50 kt/a DPHP装置正式投产。此外,2011年江苏宏信化工集团拥有的10 kt/a DPHP装置,也已有产品投入市场。目前,我国仅有两家DPHP生产企业,生产能力合计60 kt/a。随着新建乙烯裂解装置及煤制烯烃装置的投产,将会有大量廉价的C4资源可供利用,DPHP和2-PH集成本和性能的双重优势,必将迎来一轮大的发展。
2-丙基庚基丙烯酸酯(2-PHA)是巴斯夫公司于2009年2月17日向世界市场推出的新产品,2-PHA属于羟基丙烯酸酯类产品,可以作为胶黏剂原材料提高压敏胶的物理性能,尤其是压敏胶的附着力,其应用于压敏胶黏剂可大大改进压敏胶的性能。此外,与使用制造胶黏剂常用的2-丙基已基丙烯酸酯相比,使用2-PHA可使均聚物的玻璃化温度降低10 K。2-PHA作为最新开发的特殊单体,将为用户提供更加灵活的原材料选择机会;其具有独特的化学性质,将成为巴斯夫特殊单体业务领域的重要产品之一。
此外,2-PH可与环氧乙烷等反应,合成具有优良均衡的洗涤和润湿性质的通用型非离子表面活性剂。巴斯夫公司目前已开发多种表面活性剂产品,产品刚上市就得到迅速推广。
目前,巴斯夫公司正在推广2-PH在表面活性剂和丙烯酸酯等方面的应用,国内在这些方面还没有应用,这些领域尚待开发。
从国内市场需求来看,2-PH是一种很有市场前景的产品。目前,只有扬巴石化年初投产了80 kt/a装置,产品的生产和应用均处于起步阶段,仅限于DPHP的生产,其在表面活性剂及丙烯酸酯方面还没有应用。随着国内拟建项目的顺利实施,产品成本及价格的降低,将极大推动其在下游产品市场的开发。
尽管2-PH具有广阔的市场空间,但作为新型替代产品,仍面临市场风险。目前,在国内还没有明确政策规定在增塑剂领域禁用DOP、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)及DIDP,而采用2-PH生产DPHP产品定位是对DOP、DINP及DIDP产品部分替代,只有具备价格及性能双重优势才可替代。产品投入市场初期,推广工作难度较大,DPHP市场的开拓和培育还需要一段时间,用户的认知、应用、验证和确认还需要一个过程。目前,中国石化金陵分公司DPHP装置因原料2-PH成本过高,导致市场推广受阻,现已停产。随着采用大量廉价的C4资源为原料的2-PH新建装置的顺利实施,大量低成本产品投入市场,将使2-PH价格大幅降低,这一问题将得到解决。据资料报道,在增塑剂醇中2-PH生产成本最低,比辛醇、异癸醇低35%,比异壬醇低24%。
由于DOP已经被列入到了欧盟关于化学品注册、评估、许可和限制(REACH)法规下的高关注度物质清单,随着替代品的陆续商业化,欧美市场DOP的市场前景堪忧。反观国内,短期内化学品全面立法与监管不会有类似于欧盟REACH法规的实质动作,即禁用或限用某些已有化学物质,所以中短期内DOP在PVC产品中的使用量依然可能会维持目前的水平。但随着我们国家在化学品立法,以及社会对更加环保、安全产品的要求,长期来看DOP的市场份额必将被更加环保的替代产品所取代,DPHP作为新型替代产品,对替代传统增塑剂具有较好的市场前景。因此,作为DPHP产品原料的2-PH有一定的潜在需求,积极推进2-PH装置,使DPHP产品成本降低,也必将推动DPHP产品的发展。
[1]钱伯章.二丙基庚醇的市场、原料和技术综述[J].精细化工原料及中间体,2011(9):14-20.
[2] 张丽,赵文明.增塑剂邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯(DPHP)[J].塑料助剂,2012,91(1):51 -52.
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