11月3日，2020(第十七屆)中國碳酸酯行業(yè)年會暨中國碳酸酯產(chǎn)業(yè)鏈技術開發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在常州召開。本次會議由中國化工報社、全國碳酸酯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、北京開美沃文化傳媒有限公司主辦，山東石大勝華化工集團股份有限公司聯(lián)合主辦，來自全國碳酸酯上下游產(chǎn)業(yè)鏈的近200名專家和學者，以及部分投資機構(gòu)的代表參與了本次會議。
近幾個月，由于各種原因，碳酸酯，尤其是碳酸二甲酯的價格站上了近幾年的高點?；馃岬氖袌鰩砹烁嗟耐顿Y，碳酸酯產(chǎn)能以前所未有的速度增長，多方投資正裹挾多種新工藝，摩拳擦掌等待進入碳酸酯產(chǎn)業(yè)。但是，若下游產(chǎn)品的需求增長不能承載新的碳酸酯投資和產(chǎn)能涌入，產(chǎn)能過剩的碳酸酯又會出現(xiàn)價格暴跌，造成多輸局面，進而造成產(chǎn)業(yè)洗牌。與會專家多數(shù)呼吁，對于碳酸二甲酯行業(yè)的投資應回歸理性，避免出現(xiàn)嚴重的行業(yè)洗牌局面。
同時，多位專家分享了碳酸酯的多種新應用方向和新合成方法。在行業(yè)投資和競爭加劇的局面下，適合企業(yè)發(fā)展的合成工藝將成為企業(yè)經(jīng)營重要的倚靠。
會上發(fā)布的《碳酸酯行業(yè)發(fā)展藍皮書》對行業(yè)發(fā)展情況進行了總結(jié)與預判。
構(gòu)建“雙循環(huán)”的新發(fā)展格局
當前，石化行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的關鍵時期。我們認為探討碳酸酯產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，更應著眼于國家大力推進高質(zhì)量發(fā)展、構(gòu)建“雙循環(huán)”新格局的戰(zhàn)略考量。
大家知道，隨著聚碳酸酯新項目的相繼開工，新能源汽車利好政策不斷，碳酸酯新興下游市場需求增加，碳酸酯行情屢創(chuàng)新高，行業(yè)迎來高速發(fā)展的時期。鑒于產(chǎn)業(yè)鏈滲透、煤化工企業(yè)的參與，技術方面可謂百花齊放、百家爭鳴。
為了進一步加快碳酸酯上下游產(chǎn)業(yè)技術及市場開發(fā)，進一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈，推動我國碳酸酯行業(yè)技術進步與可持續(xù)發(fā)展，我們以“行業(yè)發(fā)展與技術創(chuàng)新”為主題，聚焦先進生產(chǎn)工藝，以原料多元化、碳酸酯類溶劑、聚碳酸酯、鋰電池電解液、甲基化試劑等領域為重點，探討碳酸二甲酯酯交換工藝優(yōu)化升級及煤制路線新工藝的技術性與經(jīng)濟型，解讀行業(yè)熱點、難點及發(fā)展趨勢。
過去幾年里，碳酸酯行業(yè)面臨的安環(huán)壓力日益增大，企業(yè)安全投資也越來越多，加之原材料價格高位，行業(yè)盈利面臨的挑戰(zhàn)越來越大。而上半年突如其來的疫情也帶給了行業(yè)更多的壓力。但另一方面，隨著近兩年碳酸二甲酯多種工藝均實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，未來行業(yè)勢必呈現(xiàn)百花齊放的姿態(tài)，疊加非光氣聚碳酸酯和新能源市場帶來的發(fā)展契機，未來下游需求也將進一步提升。
石大勝華將于同行攜手并肩，進一步加強溝通合作，一起應對碳酸酯行業(yè)發(fā)展中新的挑戰(zhàn)，共同為碳酸酯行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展做出努力。同時，石大勝華也將會持續(xù)優(yōu)化內(nèi)部管理，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，為下游客戶創(chuàng)造更大價值;促進行業(yè)誠信建設、維護行業(yè)良性發(fā)展;共享行業(yè)相關信息，建立和行業(yè)需求相匹配的供應保障能力，努力促進行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。
危中有機唯創(chuàng)新者勝
鋰電池電解液領域是未來碳酸酯最重要的增長空間，也是未來影響碳酸酯需求量的關鍵。目前，以動力電池、5G為主要推動力，鋰離子電池領域正在迅速增長。但鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)增長未必有利于碳酸酯行業(yè)的盈利。
對于鋰電池，其發(fā)展方向是確定的，即能量密度提高、安全性能增強、循環(huán)壽命提升以及成本下降，這對于碳酸酯行業(yè)提出了新的要求。尤其是成本控制方面，隨著動力電池、小型電池和儲能電池行業(yè)的飛速發(fā)展，都出現(xiàn)了出貨量高增長，而產(chǎn)值低增長的情況，說明目前鋰電池的單位成本正在下降，對電池企業(yè)的成本控制提出更高要求。
對于電解液及其上游行業(yè)，鋰電池行業(yè)對成本的要求，會導致其對上游電解液行業(yè)的成本問題越來越苛刻。部分企業(yè)甚至對電解液進行招標控制成本，這也導致上游行業(yè)追求高利潤變得愈發(fā)困難。而對于碳酸酯行業(yè)，電解液行業(yè)議價能力更高，其利潤上升更加困難。但作為一個需求高增長市場，碳酸酯市場仍值得關注。
對于固態(tài)電池發(fā)展造成的替代問題，這是碳酸酯發(fā)展的不確定因素。目前，真正意義上可應用的全固態(tài)電池還不存在，但使用電解液比例更低的半固態(tài)電池和準固態(tài)電池都有發(fā)展。至少到2025年，固態(tài)電池對于電解液發(fā)展還沒有太大影響，但未來的局面仍然需要關注。
目前，碳酸酯的高價位并不穩(wěn)固。價格方面，碳酸酯價格與新能源行情關聯(lián)度較大，三四季度受電解液需求影響價格較為堅挺，但目前的高價位主要來自于原料帶動：今年三季度受環(huán)氧丙烷價格瘋漲影響，碳酸二甲酯價格創(chuàng)歷史新高，較年初漲幅超160%。
目前，碳酸酯行業(yè)的主要需求還是集中在油漆行業(yè)、聚碳酸酯和電解液三大板塊。其中，傳統(tǒng)涂料、膠黏劑、顯影液市場飽和，發(fā)展緩慢，增長空間有限，煤制乙二醇副產(chǎn)二甲酯低端二甲酯沖擊明顯;以碳酸二甲酯為原料的非光氣法工藝聚碳酸酯發(fā)展快，增量大，帶來新的機會，但大部分聚碳生產(chǎn)廠家自我配套碳酸二甲酯裝置，這種供給結(jié)構(gòu)給市場增添了較大不確定性;電解液溶劑是多種碳酸酯的主要目標市場，近五年國內(nèi)碳酸酯溶劑出貨量平均增速超過30%，但質(zhì)量要求高，整體提量小，需方市場特征明顯，碳酸酯價格與利潤不斷下滑，碳酸酯企業(yè)資金風險較大。
工藝和原料方面，到目前為止，基本上所有的工藝都已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但從產(chǎn)能分布來看，傳統(tǒng)的酯交換法工藝仍然能夠達到80%以上。作為碳酸酯主要原料，環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的強勢程度更高，碳酸酯僅占上游應用占比的10%左右，廠家基本上沒有議價能力。未來市場對酯交換工藝廠家的要求更高。
近期，新能源汽車發(fā)展令人關注。到2025年，新能源汽車銷量可能占到總銷量的25%，到2035年，新能源汽車要成為我們新車銷售的主流，占比達到60%。如果到2025年我們有500萬輛新能源汽車，且仍以鋰電池為主，僅在動力電池，到時的電解液需求大約是在30萬噸。再計算儲能電池，則國內(nèi)市場會達到50萬噸，全球會達到100萬噸。電解液市場前途比較光明。
目前，磷酸鐵鋰電池和鈷酸鋰電池是當前比較成熟的鋰電池體系，前者多用作動力電池，后者用于小型設備，他們的后續(xù)發(fā)展主要圍繞低成本高能量密度兩個方面進行。這樣的要求，會使得電池行業(yè)耗費在碳酸酯產(chǎn)品上投入降低，但也會使碳酸酯使用量更大。不過，在高能量密度需求下，磷酸鐵鋰電池對于溶劑的成分有更高的要求，且會加入多種添加劑進行配合。比如，磷酸鐵鋰電池的發(fā)展對低溫性能和高能量倍率有更高要求，會向溶劑中加入羧酸酯，而目前，行業(yè)內(nèi)部許多產(chǎn)品還達不到電池行業(yè)所要求的配合性能。而對于小型設備，也需要新型添加劑來提高輸出電壓。電性能更高的產(chǎn)品，是目前碳酸酯行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。
電解液添加劑或電池企業(yè)本身的材料開發(fā)需要上下的協(xié)同。只有打通了上下游互相的需求，根據(jù)各個行業(yè)，各個公司本身特點來開展一些工作，協(xié)同開發(fā)的話整個效率會更高。
技術路線也要百花齊放
目前，使用環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷和二氧化碳合成碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯，進而生產(chǎn)碳酸二甲酯的新工藝，是一項重要的前沿技術。目前來看，該反應的催化劑有鹽類、金屬類、高分子類等，但仍有成本高、不耐水、活性低，往往需借助大量有機溶劑等弊端。
離子液體是一種新型的“綠色溶劑”，在催化環(huán)氧丙烷與二氧化碳的反應中表現(xiàn)出良好的催化效果。研究發(fā)現(xiàn)，四乙基鹵化銨與碘化鉀/聚乙二醇調(diào)配的離子液體催化作用良好。而且，這種離子液體具備原料易得、產(chǎn)品純度高、副產(chǎn)物少、綠色可持續(xù)、操作簡單等優(yōu)點，轉(zhuǎn)化率可達90.75%，整個碳酸酯反應的收率能達到90%以上。對鹵化物進行有目的改性后發(fā)現(xiàn)，氨基改性的氨基功能化復合離子液體具備更好的催化性能。
比較環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷兩種路線，從成本倒掛的問題上來說，環(huán)氧丙烷路線比環(huán)氧乙烷路線要更好一些。此外，環(huán)氧乙烷儲存溫度更低，且本身易聚合，環(huán)氧丙烷的經(jīng)濟性仍然更好。
在尿素法碳酸二甲酯制備技術方面，尿素兩步法建立在酯交換法技術基礎上，用尿素代替了環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，可復合尿素產(chǎn)業(yè)鏈進行發(fā)展。
煤化工路線制備碳酸酯同樣是碳酸酯重要的潛在生產(chǎn)路線。
通常，碳酸乙烯酯的合成都是利用環(huán)氧乙烷，這占到目前碳酸乙烯酯產(chǎn)能的80%。然而，碳酸乙烯酯有時會價格飛漲，會導致供應波動;另外，環(huán)氧乙烷的儲存更加困難，也有運輸問題。而碳酸乙烯酯和甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯是常見反應，因此，利用逆反應，即用碳酸二甲酯和乙二醇生產(chǎn)碳酸乙烯酯，就是很好的方向。而此時，由于煤化工產(chǎn)乙二醇已經(jīng)很成規(guī)模，同時副產(chǎn)碳酸二甲酯，這樣，碳酸乙烯酯就可以利用非石化路線得到。同理，甘油是生物柴油生產(chǎn)的重要副產(chǎn)品，也可以較容易得到1,2-丙二醇，也是重要的碳酸乙烯酯路線。
在實驗中，由于原有醇鈉催化劑會造成廢渣廢水問題，經(jīng)嘗試，可選擇綠色固體堿催化劑，并通過反應器改造、分子篩膜分離碳酸二甲酯和甲醇等改造，可實現(xiàn)上述生產(chǎn)路線向工業(yè)化方向的改進，也可以改善塔底廢物問題。目前，正在進行分子篩分離同時生產(chǎn)碳酸乙烯酯的工作。
碳酸二甲酯是全球公認的綠色化學品，主要用于生產(chǎn)聚碳酸酯、膠黏劑等，可作為鋰離子電池電解液和涂料的溶劑。目前，酯交換法是最主要的碳酸二甲酯生產(chǎn)方法。其中，利用環(huán)氧丙烷生產(chǎn)碳酸二甲酯的工藝有氯醇法和過氧化氫直接氧化法兩種，前者會造成高能耗、高水耗和大量固體廢物，后者的技術被國外公司壟斷，我們?nèi)载叫枰恍┬滦图夹g。
作為一種新型工藝，甲醇氧化羰化法中的間接氣相法是一種重要的新型碳酸二甲酯合成技術。這種方法于1992年由日本宇部興產(chǎn)開發(fā)，它采用亞硝酸酯為中間體，一氧化氮為循環(huán)介質(zhì)，它反應溫和、安全，產(chǎn)物純度高，分離簡單，但催化劑的性能不佳限制了應用。目前，僅有極少的工業(yè)應用。
福建物質(zhì)研究所在這種方法的基礎上，繼續(xù)開發(fā)用于間接氣相法的催化劑。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，過去使用的含氯催化劑性能較好，但易腐蝕設備，無氯催化劑性能較差。福建物質(zhì)研究所開發(fā)得到一種高性能、長壽命的無氯催化劑，將原先的Pd-Cl活性位點，改為Pd-O活性位點，從源頭上解決氯流失造成的催化劑失活難題。目前獲得的長壽命、高性能催化劑，已在實驗室實現(xiàn)700小時小試性能評價和500小時100mL催化劑裝填量的模試考核。該技術已具備進一步開展百噸級中試的條件。
拓寬下游市場是解困之道
浙石化20萬噸/年碳酸二甲酯采用酯交換兩步法進行生產(chǎn)，屬于浙石化26萬噸/年聚碳酸酯項目的配套項目，原料采用環(huán)氧乙烷，目前可以得到優(yōu)級品。這說明環(huán)氧乙烷酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯工藝取得了成功。
新工藝成功的意義在于，為碳酸二甲酯行業(yè)提供了采用環(huán)氧乙烷為原料的多元化原料路線，為有環(huán)乙企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)聚碳酸酯提供了技術來源，也為煉油企業(yè)生產(chǎn)乙二醇提供了新的技術來源。尤其重要的是，新工藝生產(chǎn)的碳酸二甲酯產(chǎn)品將作為油品添加劑，試點替代甲基叔丁基醚，為大煉油企業(yè)把碳酸二甲酯作為油品添加劑試點提供了條件。并為碳酸二甲酯行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展起到推動作用。
不過，即使碳酸二甲酯市場向好，外部企業(yè)也不可以盲目跟風。本次浙石化生產(chǎn)的碳酸二甲酯供應自身生產(chǎn)聚碳酸酯，一般不會對市場有大的沖擊。但是，一旦有同規(guī)模不配套聚碳酸酯的企業(yè)盲目上馬，將會對現(xiàn)有碳酸酯市場有巨大負面影響。行業(yè)內(nèi)外企業(yè)應努力吸收先進技術，但也要努力尋找應用出路，力爭自產(chǎn)自用，也要拓寬下游應用出。
以苯甲醚為代表的甲基芳香醚系列產(chǎn)品在精細化工行業(yè)有著廣泛用途。然而，其生產(chǎn)中必然用到的硫酸二甲酯具有劇毒，安全風險極高，工藝產(chǎn)生大量高鹽、高化學需氧量(COD)、劇毒廢水和固體廢棄物。受環(huán)保政策影響，部分廠家被迫限產(chǎn)、停產(chǎn)，嚴重影響了下游相關產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
相對于硫酸二甲酯，碳酸二甲酯是一種綠色安全的原料。利用碳酸二甲酯開發(fā)新型高效催化體系，可以一舉實現(xiàn)甲基芳香醚綠色安全生產(chǎn)，保障甲基芳香醚行業(yè)健康發(fā)展，也可以實現(xiàn)煤焦油提取物、煤制乙二醇副產(chǎn)物碳酸二甲酯合理利用，為碳酸二甲酯多開發(fā)一條應用路線。
目前，以碳酸二甲酯為原料生產(chǎn)5000噸/年苯甲醚，1000噸/年對苯二甲醚和200噸/年1,2,3-三甲氧基苯的項目已完成工業(yè)化試驗，轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段。
另外，該項目對碳酸二甲酯的來源包容性良好。實驗表明，酯交換法生產(chǎn)的高純產(chǎn)品和煤制乙二醇副產(chǎn)產(chǎn)品均可以很好的用于甲基芳香醚生產(chǎn)。期待與國內(nèi)碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)建立長期合作，共同推進國內(nèi)甲基芳香醚行業(yè)綠色健康發(fā)展。
理念引領 設備助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展
真空設備其實是一個很小眾的市場，但這個市場對于保障化工生產(chǎn)非常重要。化工行業(yè)可能遇到的真空設備產(chǎn)品非常多。同樣，在碳酸酯產(chǎn)業(yè)鏈的各種生產(chǎn)工藝中，真空裝置大量存在。如碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯生產(chǎn)碳酸二甲酯過程中脫去乙二醇或丙二醇，碳酸二甲酯生產(chǎn)碳酸二苯酯過程中脫去副產(chǎn)甲醇的反應，都需要真空設備。
作為一種綠色化學品，碳酸二甲酯的市場前景非常好。但碳酸二甲酯的氣化飽和蒸氣壓非常低，在21℃時僅有24mbar，是其生產(chǎn)過程工藝設計中的難點。目前來看，作為碳酸二甲酯生產(chǎn)中最常見的酯交換法，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的精制，甲醇、萃取劑的回收，碳酸二甲酯的精制，乙二醇和丙二醇的回收，其塔器都需要配合真空裝置，企業(yè)也有減少能耗，提高產(chǎn)品純度，降低設備腐蝕的需求。這些需求都對真空設備有較高要求。合適的設備對于穩(wěn)定生產(chǎn)至關重要。
埃地沃茲是全球第一家生產(chǎn)真空處理設備的公司，我們在全球30個國家里面有將近20個生產(chǎn)工廠，以及一座全球研發(fā)創(chuàng)新中心，為我們?nèi)虺^3萬家客戶進行服務。公司1998年進入中國市場，在中國還有一座高科技創(chuàng)新中心和以及研發(fā)中心，年產(chǎn)值在30億元人民幣以上。我們將積極用優(yōu)良的真空設備助力中國碳酸酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
長期以來，化工廢水問題痼疾難解?；U水不僅水質(zhì)惡劣，使其散熱和熱能利用問題面臨嚴重困難。目前常用的化工廢水散熱工藝有兩大類，一種是冷卻塔中的廢水真空閃蒸循環(huán)水冷凝工藝，隨后外排廢水晾曬降溫;另一種是利用換熱器進行降溫，它可以相對更高效地利用熱能，減少外排。然而，當利用換熱器時，由于化工廢水硬度大、腐蝕性強，目前常用的管式換熱器和板式換熱器短時間內(nèi)就結(jié)垢堵塞，難以清理，均無法保證長周期高效運行。
一種不結(jié)垢、不堵塞、耐腐蝕，能長周期連續(xù)高效運行的新型換熱設備，可以徹底解決以上技術難題。歐梅塞爾渦輪流道換熱機組的進水口防堵塞設計、流道防結(jié)垢防堵塞設計、可實現(xiàn)1℃溫差換熱、傳熱元件特殊處理工藝、智能互聯(lián)控制系統(tǒng)、免拆快速保養(yǎng)等優(yōu)勢設計，可以保證廢水處理系統(tǒng)真正長期穩(wěn)定運行。某企業(yè)自2019年5月20日正式投用該設備后，其連續(xù)運行至今日已500多天，沒有進行過任何清洗，運行正常，這創(chuàng)造廢水無間斷換熱運行的行業(yè)記錄。對于碳酸酯行業(yè)來說，在工藝方面也可以節(jié)約大量成本。（王靜 袁允斌）
轉(zhuǎn)自：中國化工報
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