聚醚的国内外市场状况及生产技术

聚醚的国内外市场状况及生产技术

   目前世界聚醚生产主要掌握在几家大型跨国公司手中，装置规模普遍较大。2005年世界聚醚总产能754.3万吨，总产量578万吨。我国约有聚醚生产厂家30多家，总生产能力超过100万吨。尽管产能逐年提高，但由于原料的供应不足，开工率一直很低，一般维持在40%-60%，因此国内总产量不高，对进口的依赖性较强。

    聚醚(又称聚醚多元醇)是一种分子主链上含有醚键—R—O—R'—(R和R'是烃基)的高分子化合物的总称，主要有二羟基聚醚、三羟基聚醚、六羟基聚醚、多羟基(氨基)聚醚等，此外还有组合聚醚、聚合物多元醇等。二羟基聚醚是一种白色至微黄色油状液体，官能度2，可与异氰酸酯反应生成聚氨酯；三羟基聚醚，官能度3，物化性质与二羟基聚醚相同；六羟基聚醚系淡黄色、粘稠树脂状液体，能溶于水和醇，为硬质聚氨酯泡沫塑料的原料；组合聚醚系采用复合起始剂制得的聚醚，为硬质聚氨酯泡沫塑料的原料。

    聚醚的最大用途是生产聚氨酯(PU)泡沫塑料。用于合成聚氨酯的聚醚可归纳为三种类型：一种是以多元醇或有机胺为起始剂与环氧丙烷(PO)或(环氧丙烷和环氧乙烷的混合物)共聚而制得，通称为PPG，这种产品在聚氨酯行业中的用量最大；另一种是聚合物多元醇，它以PPG为基础，然后用乙烯基单体，如乙烯、丙烯腈(AN)或苯乙烯(SM)等在多元醇中经本体聚合反应而制得，称为POP，POP不单独使用，一般与PPG配合使用，以赋予聚氨酯制品优良性能；第三种类型聚醚是聚四亚甲基乙二醇(PTMEG)，是由四氢呋喃开环聚合而成，主要用于聚氨酯弹性体和聚氨酯纤维。

    聚醚还可用作表面活性剂，如泡沫稳定剂、造纸工业消泡剂、原油破乳剂、油井处理润湿剂及高效低泡洗涤剂；润滑剂、液压流体、热交换流体和淬火剂；乳胶发泡剂、多种切削剂和牵引剂组分、橡胶润滑剂、制动流体组分及专用溶剂等。因此，聚醚在各行各业中都起着重要作用。

    一、世界市场状况及预测

    (一)世界产能状况及预测

    目前，世界聚醚生产装置规模较大，生产也较集中，主要掌握在几家大型跨国公司——巴斯夫、拜耳、陶氏化学公司和壳牌化学公司手中。2003-2005年，世界聚醚总产能分别为491.7万吨、610.2万吨、754.3万吨，年均增长率为3%。预计到2010年全球聚醚生产能力将达到874.4万吨。表1所示为2003-2005年世界聚醚生产能力。

表1  2003-2005年世界聚醚生产能力  单位：万吨/年

    2005年，世界主要聚醚产量为578万吨，其中欧洲地区产量最多，占世界聚醚总产量的55%；其次是亚太和拉美地区，占聚醚总产量的26%；美国占19%。表2是2005年世界各主要国家/地区的聚醚产量。

表2  2005年世界各主要国家/地区聚醚产量  单位：万吨、%

    (三)世界聚醚的消费分布及结构

    2005年世界聚醚总消费量约469.2万吨，其中欧洲聚醚消费量占世界总消费量的36%，美国聚醚消费量占世界总消费量的34%，拉美聚醚消费量占世界总消费量的15%，亚太地区聚醚消费量占世界总消费量的15%。

    全球来看，聚醚主要用于生产聚氨酯，约占聚醚总消费量的80%，其他领域消费量占20%。表3是2002-2005年世界主要国家/地区聚醚消费年均增长情况。

表3  2002-2005年世界主要国家/地区聚醚消费年均增长率  单位：%

    软泡级聚氨酯是聚醚的最主要消费领域，在墨西哥和加拿大都已占到70%以上，日本也达到44%；西欧的硬泡用聚醚消费比例最高，达到32%；日本用于非泡沫级的比例最高，为36%。

    (四)世界产能及需求情况预测

    近年来世界聚氨酯工业发展迅速，预计2010年世界聚氨酯消费量将达到1000万吨/年左右。聚氨酯工业的发展必然带动其原料聚醚消费的增长。世界聚醚平均消费增长率在3.0%左右，其中，西欧的消费增长率为2.5%-3.0%；亚洲消费增长率为3.0%-5.0%。表4预测了2006-2007年的世界聚醚的生产能力和需求情况。从中可见世界聚醚已基本饱和，但是生产能力分布不均，亚太和拉美地区能力较小，每年需要从西欧或美国进口。一些跨国公司已把生产转移到亚太和拉美地区，以开拓新的市场。比如2006年3月份中海壳牌石化13.5万吨聚醚装置在广东惠州开始运营；另外韩国KPC、三星物产还将在中国南京新建4万吨硬泡聚醚装置。

           表4  1998-2007年世界聚醚生产能力和需求情况  单位：万吨

    二、国内产能状况及预测

    (一)国内产能状况

    目前，我国聚醚生产厂家约有30多家，主要有上海高桥石化公司化工三厂、山东东大聚合物股份有限公司、锦西化工集团有限责任公司、南京金陵石化二厂、天津石化三厂、南京红宝丽集团等大型石化厂，加上一些万吨级规模的民营生产厂家，总生产能力超过100万吨/年。我国聚醚主要生产企业及目前生产能力详见表5。

表5  我国聚醚主要生产企业及目前生产能力  单位：万吨/年

    目前，聚醚仍是国内的热门项目。壳牌公司在广东惠州新建一套13.5万吨/年聚醚装置已运营；拜耳聚氨酯(上海)子公司在上海化学工业区拟建一套28万吨/年的聚醚装置；中海石油与壳牌合资的南海石化联合企业18.5万吨/年聚醚项目已启动；巴斯夫在上海漕泾化工区新建一套8万吨/年的PTMEG装置。一旦这些聚醚项目建成，我国聚醚产能将超过130万吨/年。

    (二)国内产需状况

    尽管我国聚醚产能逐年提高，但开工率一直很低，一般维持在40%-60%，因此国内总产量不高。导致国内聚醚开工率低的主要原因是国内环氧丙烷供应不足。另外，国内氯气资源不足也在一定程度上制约了聚醚行业的开工率。近年来，我国聚氨酯行业需求快速增长，在一定程度上带动了国内聚醚的发展，聚醚需求增长率以每年8%-10%的速度递增，预计到2010年，国内聚醚消费量将达到120万吨。表6是1996-2010年国内聚醚的产需状况及预测。

         表6  1996-2010年我国聚醚产需状况及预测  单位：万吨

    (三)进出口情况

    由于我国聚醚生产规模小，技术落后，而且在品种、质量和数量上也只能满足国内50%-60%的市场需求，因此每年都要进口大量聚醚产品。我国聚醚进口主要来自中国台湾、美国、韩国和日本，其中从中国台湾地区进口的聚醚数量最多。表7是近年来我国聚醚的进出口情况。

                   表7  1995-2005年我国聚醚进出口情况  单位：万吨

    (四)我国消费结构

    1997-2005年，我国聚醚消费的约75%用于生产弹性泡沫(软泡)料，其余大多用于硬泡。虽然硬泡消费大大低于软泡，但其应用也在逐年增长，已由1997年的13万吨/年增加到现在的16万吨/年。其中硬泡级56%用于冰箱、冰柜和冷库，25%用于建筑行业。而在发达国家，硬泡级聚醚约49%用于建筑行业，日本约为43%。聚醚在我国建筑行业拥有较大的市场潜力，近年来其市场快速增长。随着中国汽车工业的发展，聚醚在汽车聚氨酯部件中的需求也迅速增长，例如在国产轿车(CA7220)聚氨酯部件中占其总重量的0.83%。可见我国聚醚市场潜力巨大。

    三、聚醚工艺技术概况

    20世纪80年代初，我国分别从意大利、日本、和美国引进了8套万吨级PPG装置，生产规模和技术达到当时国际先进水平。但国内自主开发技术发展缓慢，与国外的技术水平差距仍很大。特别是低不饱和度PPG生产技术。

    (一)PPG技术概况

    1.采用KOH作催化剂法

    该法是PPG生产最常用的方法，其工艺技术已比较成熟，但最大的缺点是发生副反应，生成单元醇，且副产物随产品分子量的提高而增多，同时大幅度降低PPG的官能度。KOH催化剂法的另一弊端是聚合反应周期长，反应后必须将钾离子除去，且工序繁琐，产品收率降低15%-10%，且增加能耗，从而增加成本。

    2.采用双金属氰化物(DMC)催化剂法

    该方法的特点是极大地减少了副产物单元醇形成的可能性，制得PPG不饱和度比KOH催化剂法制的低一个数量级，可大幅度改善聚氨脂的机械力学性能。

    (二)生产装置概况

    PPG生产装置主要包括反应系统和精制系统。

    1.PPG反应系统

    目前国内外生产PPG的反应系统大致包括内取热釜式反应、外取热釜式反应、汽液接触式反应等几种形式。三种反应器的特点对比详见表8。

             表8  PPG反应系统的三种反应器特点对比

    目前世界上几种较先进的反应器，国内基本都有，因此在反应系统方面国内生产装置已具有国际水平，并且近几年各个生产厂都在原引进技术基础上不断地改进和提高。

    2.聚醚精制系统

    聚醚的反应通常用KOH作催化剂，但聚醚产品中又不允许K+存在，因此必须将K+除去，除K+工艺有以下几种：

    (1)中和、干燥、过滤工艺

    反应系统制作的粗聚醚，送至中和系统先进行酸中和，使酸值和PH值达到目标要求，加入一定量的吸附剂、助滤剂、抗氧剂，将水脱掉后过滤。常用的过滤机有叶片式和板框式；国外的旭硝子、三洋用板框式，三井东亚用叶片式；国内天津、上海、山东用叶片式自动过滤，九江、锦西用板框式过滤机。

    (2)离子交换树脂工艺

    反应液通过离子交换树脂床层达到精制目的，产品质量稳定，可连续生产。此工艺国内没有，美国的UCC公司采用这种工艺。

    (3)水洗工艺

    在制作软质聚醚过程中，如果分子结构重的EO(环氧乙烷)所占比例相当小，或只有PO没有EO时，产品PPG与水不溶，一般分子量在3000-4000，比如国内的3010、3050、3000和阿科化学的5631等聚醚，可以不采用酸中和过滤工艺，而采用纯水洗涤工艺。这种工艺可使产品酸值低、钾离子可在1PPm以下。陶式化学、阿科化学和国内太平洋有限公司采用这种工艺。

    四、发展聚醚产业存在的风险及建议

    国内聚醚产能已趋于饱和，基本可满足聚氨脂工业的需要，但特种聚醚发展不快，还依赖国外进口，因此国内特种聚醚还有广阔的市场。根据实际可投资小规模特种聚醚，例如：阻燃型聚醚、四氢呋喃型聚醚。

    但原料环氧丙烷供应不足，会影响聚醚的开工率。开工率低会造成聚醚成本的提高。我国环氧丙烷生产装置以2万吨/年的氯醇法生产线为最大装置，这既不是最经济的生产规模，也不是最先进的生产方法。其成本无法与哈康法生产的环氧丙烷相比。建议国内引进先进的哈康法生产环氧丙烷以降低聚醚的生产成本，提高企业竞争能力。

    国内聚醚多元醇小规模装置的发展面临严峻挑战。如果大装置的开工率能达到高负荷，其成本将会进一步降低，市场将趋于饱和，供需形势不容乐观。    国内聚醚生产技术比较落后，特别是生产中使用的助剂品种、质量都远远落后于国外，造成聚醚最终产品的质量不如国外产品，在国际市场竞争力不强。企业可根据市场需求，加强新产品开发，提高聚醚最终产品质量，生产多牌号聚醚，以提高抗风险能力。