2010-2012年碳五行業(yè)市場研究與競爭力分析報告

-2012年碳五行業(yè)市場研究與競爭力分析報告第一章全球碳五行業(yè)發(fā)展分析第一節(jié)國際碳五行業(yè)發(fā)展軌跡綜述一、國際碳五行業(yè)發(fā)展歷程國外裂解C5餾分的開發(fā)利用始于20世紀40年代，目前，美國裂解C5餾分的綜合利用率已經(jīng)達到80%左右，日本達到50%以上，而且分離裝置的規(guī)模大，技術先進，其下游產(chǎn)品在這兩個國家也基本實現(xiàn)了工業(yè)化。這兩個國家是C5綜合利用最好的國家。日本在開發(fā)C5系列精細化學品方面更為顯著，1985年建成4.5萬噸/年乙丙橡膠裝置，1988年建成2萬噸/年SIS生產(chǎn)裝置。美國主要生產(chǎn)異戊橡膠、石油樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙丙橡膠，少數(shù)用于生產(chǎn)除草劑、阻燃劑的精細化學品。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：裂解C5餾分的主要衍生產(chǎn)品碳五是石化和煉油行業(yè)的副液。分別產(chǎn)自乙烯工程，煉油廠和天然氣凈化過程。三種不同來源的碳五副液的組份完全不同，如來自乙烯工程的裂解碳五副液含有不飽和的單烯烴、雙烯烴和飽和的烷烴，其中組份共有70余種；來自煉油廠的煉廠碳五副液含有單烯烴和烷烴，其中組份約30種；來自天然氣凈化過程的天然碳五副液的組份有近10種。圖表SEQ圖表\*ARABIC2：典型裂解C5餾分組成乙烯副產(chǎn)裂解碳五可得到多種高附加值化工產(chǎn)品，如異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯、異戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-1-丁烯、環(huán)戊烷、環(huán)戊烯、異戊烷、正戊烷等；其中異戊二烯、環(huán)戊二烯（雙環(huán)戊二烯）和間戊二烯這3種雙烯烴含量約占一半左右。碳五烴類中含有三種雙烯烴類：環(huán)戊二烯15~17%，異戊二烯15%~20%，間戊二烯10-20%，近年來，碳五餾分的利用已由初期的混合利用轉向分離單組分的利用，同時向制備精細化工產(chǎn)品方向發(fā)展。三種雙烯烴類的主要用途有：（1）環(huán)戊二烯（CPD）：能進行聚合、氫化、鹵化、加成、縮合和還原等反應，用途廣泛。環(huán)戊二烯的活性高，已成為有機合成工業(yè)的重要原料。主要用途有：①生產(chǎn)多種橡膠，如順式聚環(huán)戊烯橡膠和乙丙橡膠等，尤其是降冰片烯橡膠可用于減震防震領域中；②合成石油樹脂，產(chǎn)品性能良好，可用作干性油、增粘劑、固化劑、增塑劑、防腐劑、油墨或其他高分子摻合改性。也可制備硫化水泥，用于建筑和鋪路。環(huán)戊二烯聚合產(chǎn)物有雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)和五環(huán)結構，其中以雙環(huán)戊二烯（DCPD）用途最大。由雙環(huán)戊二烯與乙烯、丙烯共聚得到的三元乙丙橡膠，具有很好的耐候、耐老化、耐酸、耐熱、耐化學品等性能，廣泛用于汽車零部件和工業(yè)品配件。目前，工業(yè)化乙丙橡膠第三單體主要有雙環(huán)戊二烯、乙叉降冰片烯、1,4-已二烯。其中，乙叉降冰片烯以硫化速度快、收率高、二次反應少而應用最廣。乙叉降冰片烯可由雙環(huán)戊二烯與1,3-丁二烯反應，再經(jīng)異構化而制得。此外，雙環(huán)戊二烯與環(huán)戊二烯共聚，可得到機械強度高、能與天然膠媲美的通用橡膠。此產(chǎn)品目前已在美國、日本、德國等國進入工業(yè)化研制階段。雙環(huán)戊二烯經(jīng)熱聚可制得用于涂料、壓敏膠粘劑、熱熔型膠粘劑、印刷油墨等領域的石油樹脂；由雙環(huán)戊二烯制備的金剛烷類藥物是治療A型流感的特效藥；由雙環(huán)戊二烯加氫制得的四氫化雙環(huán)戊二烯及其衍生物可用作高能賽車、導彈的高性能、高密度、高熱值燃料；在雙環(huán)戊二烯中加入催化劑和活化劑，可制成具有優(yōu)異機械性能，形狀復雜的RIM制品；雙環(huán)戊二烯與多種醇反應，可生成一系列醚或酯類產(chǎn)品，合成氣味優(yōu)雅的香料；在羰基鈷或氧化銠催化劑作用下，雙環(huán)戊二烯與一氧化碳進行羰基反應生成二醛，再進一步加氫合成多元醇，可用作增塑劑；雙環(huán)戊二烯還可以與金屬元素（如鐵、鎳、鈷等）結合形成比較穩(wěn)定的金屬有機物，如二茂鐵，不僅可在燃料中使用，節(jié)能消煙，而且還可以用作紫外線吸收劑、合成氨的催化劑、耐磨材料的促進劑等。除此之外，雙環(huán)戊二烯還可用于桐油、亞麻仁油、大豆油、魚油等的改性，以加速其干燥，提高耐水、耐堿性能。雙環(huán)戊二烯另一潛在需求是不飽和聚酯樹脂，它能替代苯酐生產(chǎn)各種牌號的聚酯樹脂。環(huán)戊二烯的鹵化反應及其衍生物是合成藥物的原料，如殺蟲劑氯丹、七氯等。其他農(nóng)藥如硫丹，易分解，殘毒較小。制造除草劑能在土壤中分解。由四氫雙環(huán)戊二烯重排可制備金剛烷類藥物，是治療A型流感特效藥。美國雙環(huán)戊二烯的主要用途是：石油樹脂占50%，不飽和聚酯樹脂占27%，乙丙橡膠彈性體占13%，其他（合成阻燃劑、農(nóng)用化學品）占10%。圖表SEQ圖表\*ARABIC3：全球雙環(huán)戊二烯生產(chǎn)商及生產(chǎn)能力（千噸/年）圖表SEQ圖表\*ARABIC4：主要國家或地區(qū)雙環(huán)戊二烯下游衍生物市場結構圖表SEQ圖表\*ARABIC5：雙環(huán)戊二烯的用途（2）異戊二烯（IP）：主要用途有：①合成高分子化合物系列，包括異戊橡膠、丁基橡膠、負型光刻膠原膠、IP與苯乙烯嵌段共聚體等；②合成萜烯類化合物，制取新激素、維生素E、化妝品角鯊烷、香料等；③生產(chǎn)二氯菊酸乙酯高效、低毒農(nóng)藥殺蟲劑。圖表SEQ圖表\*ARABIC6：全球異戊二烯生產(chǎn)商及生產(chǎn)能力（千噸/年）圖表SEQ圖表\*ARABIC7：主要國家或地區(qū)異戊二烯下游衍生物市場結構（3）間戊二烯：在萃取精餾異戊二烯過程中同時得到間戊二烯。間戊二烯的消耗主要集中在?？松梨凇ercules和日本瑞翁等公司,用于生產(chǎn)脂肪族石油樹脂,少量用于生產(chǎn)精細化學品。全球每年的消耗量超過15萬噸,其中北美占64%,西歐占12%,東亞占24%。常用作合成橡膠、塑料、尼龍、萜烯類樹脂和精細化工原料。高純度間戊二烯可制備高級石油樹脂，用作粘結劑、涂料、環(huán)氧樹脂固化劑、順酐、馬路標漆等。二、國際碳五行業(yè)發(fā)展面臨的問題碳五餾分是蒸汽裂解制乙烯裝置的副產(chǎn)物，一般約為乙烯產(chǎn)量的10%～20%，通常含有4～6個碳原子的烷烴、烯烴、雙烯烴等二、三十種組分。其中含量較多的為異戊二烯(IP)、環(huán)戊二烯(CDP)和間戊二烯(PIP)，其含量分別在22%(質量分數(shù)，下同)、16%、16%左右波動，三者約占碳五餾分的40%～55%。這些雙烯烴由于具有特殊的分子結構，化學性質活潑，可合成許多重要的高附加值產(chǎn)品，是化工利用的寶貴資源。隨著乙烯工業(yè)的快速發(fā)展和對合成橡膠及合成樹脂的需求增大，裂解碳五餾分作為一種重要的化工原料，其分離利用已經(jīng)日益受到世界各國的普遍重視。目前，國內(nèi)外碳五分離工藝主要包括以分離IP為主的全分離工藝和以分離CPD為主的簡單分離工藝。全分離工藝一般采用溶劑萃取精餾方法來分離IP、PIP和CPD等，工業(yè)上常用的溶劑有乙腈(ACN)、二甲基甲酰胺(DMF)、N一甲基吡咯烷酮(NMP)等。簡單分離工藝一般采用熱二聚法分離出雙環(huán)戊二烯(DCDP)。三、國際碳五行業(yè)技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢隨著乙烯工業(yè)的發(fā)展,作為乙烯副產(chǎn)物的裂解碳五餾分的利用已愈來愈引起人們的重視。綜合國內(nèi)外碳五餾分分離和利用的發(fā)展趨勢,當今碳五烯烴的化工利用已由初期的混合利用轉向單組分利用,利用重點集中于碳五餾分中的IP、間戊二烯和CPD,而單烯烴和烷烴的利用也得到重視。因此開發(fā)更加有效分離裂解碳五餾分的技術路線仍是今后合理利用碳五餾分的重點。碳五餾分分離工藝主要包括以分離IP為主的全分離工藝和以分離CPD為主的簡單分離工藝。當前碳五全餾分分離工藝的主要方法仍集中于萃取精餾,使用的溶劑主要有ACN,DMF,NMP,3種溶劑抽提法都已成功工業(yè)化。無論是在分離流程方面,還是在能耗、物耗等方面,各種溶劑抽提法都有技術進步的空間。通過采取熱量集成、過程耦合、流程優(yōu)化等方法可將現(xiàn)有工藝進一步改善。同時,開發(fā)新型萃取劑、引入催化加氫除炔技術和采取化學吸收等方法也是碳五餾分分離技術今后發(fā)展的新方向。第二節(jié)世界碳五行業(yè)市場情況一、2010年世界碳五產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀碳五是一種寶貴的資源，可以通過它生產(chǎn)一系列高附加值的化工產(chǎn)品，世界各國普遍關注碳五的開發(fā)利用。環(huán)戊二烯和雙環(huán)戊二烯可從乙烯裝置碳五餾分中分離出來，是碳五利用的重要內(nèi)容。日本是碳五綜合利用最好的國家，特別是在開發(fā)碳五系列精細化學品方面更為顯著。將碳五餾分的80%～85%用于分離異戊二烯，然后再將其用于生產(chǎn)合成橡膠和香料、化妝品、藥品、殺蟲劑等。還將碳五餾分分離后用于生產(chǎn)石油樹脂、制造路標漆、熱熔膠、印刷油墨和橡膠增黏劑等。其中瑞翁公司是碳五綜合利用的典型代表，其碳五利用率達80%以上，是世界上碳五利用率最高的企業(yè)。美國碳五分離利用率達到了70%。從裂解碳五中首先分離出環(huán)戊二烯和間戊二烯，用來生產(chǎn)各種石油樹脂，現(xiàn)有石油樹脂的年總生產(chǎn)能力達17萬噸。二、2010年國際碳五產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢C5餾分主要是石化企業(yè)石油烴類高溫裂解制乙烯過程的副產(chǎn)品，一般可以粗分為兩大類:一類是活性組分，主要包括異戊二烯(ISP)、環(huán)戊二烯(CPD)(通常以二聚體環(huán)戊二烯(DCPD)的形式存在)、間戊二烯(PIP)和異戊烯、1-戊烯;另一類是非活性組分，主要有正戊烷、異戊烷和環(huán)戊烷。其中雙烯烴(ISP、CPD或DCPD、PIP)由于特殊的分子結構，化學性質活潑，是最具有利用價值的重要的化工原料，這些有用的化工原料占到C5餾分的40%～50%，利用這些原料可以生產(chǎn)異戊橡膠、特種橡膠、石油樹脂、SIS彈性體、農(nóng)藥、香料、固化劑、阻燃劑、節(jié)能消煙劑、速效滅菌劑、醫(yī)藥等多種高附加值的石油化工和精細化工產(chǎn)品，可產(chǎn)生巨大的社會效益和良好的經(jīng)濟效益。因此，一些專家明確指出“C5烴及其衍生物——全球性商機”，而一些大公司已經(jīng)從全球性的角度來看待，考慮C5餾分綜合利用的商業(yè)機會。這些大公司之間建立起穩(wěn)定的上下游產(chǎn)銷體系，彼此創(chuàng)造豐厚的利潤。三、2010年國際碳五行業(yè)研發(fā)動態(tài)裂解C5餾分含有異戊二烯(IP)、環(huán)戊二烯(CPD,通常以二聚體即雙環(huán)戊二烯的形式存在)、間戊二烯、異戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-l-丁烯、環(huán)戊烷、環(huán)戊烯、異戊烷、正戊烷等許多很有價值的化工原料。而IP、環(huán)戊二烯和間戊二烯的含量約占裂解C5餾分的45%～55%(體積分數(shù),下同),其中環(huán)戊二烯為15%～17%,IP為15%～20%,間戊二烯為10%～20%。這些雙烯烴和單烯烴由于其特殊的分子結構,化學性質活潑,可以合成出許多高附加值的產(chǎn)品,是化工利用的寶貴資源。近年來,C5餾分的利用已由初期的混合利用轉向分離所得單組分的利用,同時向制備精細化工產(chǎn)品方向發(fā)展。顯然,C5烴及其衍生物的綜合利用已成為全球性商機。四、2010年全球碳五行業(yè)挑戰(zhàn)與機會隨著經(jīng)濟全球化和全球市場的逐步形成，企業(yè)競爭范圍從一個國家或地區(qū)擴大到全球市場．因此企業(yè)想要取得競爭優(yōu)勢必須在全球范圍內(nèi)，通過戰(zhàn)略收購與合并的方式成為跨國公司進入全球市場。碳五工業(yè)也不例外。全球化趨勢強勁，大公司并購改組成風。過去的20年間，合并與收購成為各公司不斷演繹的主題。20世紀90年代初產(chǎn)品的生物降解性與安全性曾是行業(yè)熱點，但目前業(yè)界越來越關注產(chǎn)品的成本與全球的供應能力。第三節(jié)部分國家地區(qū)碳五行業(yè)發(fā)展狀況一、2010年美國碳五行業(yè)發(fā)展分析目前，美國從裂解C5餾分中回收的異戊二烯總生產(chǎn)能力約為15萬噸/年，回收的雙環(huán)戊二烯約為12萬噸/年，回收的間戊二烯濃縮物(45%～80%)約為9萬噸/年。異戊二烯用于合成順式-1，4-聚異戊二烯橡膠約為6萬噸/年，用于苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)和苯乙烯-異戊二烯二嵌段共聚物約為5.4萬噸/年，用于丁基橡膠約為0.68萬噸/年。此外，在精細化學品方面，正在致力于開發(fā)用于維生素、醫(yī)藥和香料的中間體;雙環(huán)戊二烯主要用于C5脂肪族石油樹脂，其需求量約為7.0萬噸/年，用于不飽和聚酯和醇酸樹脂的用量約為3萬噸/年，用于聚雙環(huán)戊二烯樹脂(反應注塑成型樹脂)的用量約為1.5萬噸/年，其余用于生產(chǎn)亞乙基降冰片、阻燃劑以及高能燃料等;間戊二烯濃縮物幾乎全部用于生產(chǎn)C5脂肪族石油樹脂。圖表SEQ圖表\*ARABIC8：國外部分公司C5分離裝置規(guī)模二、2010年歐洲碳五行業(yè)發(fā)展分析西歐是裂解C5化工利用率較低的地區(qū)，這是由于裂解裝置分散在十幾個國家，集中很困難，只有25%予以分離利用，75%用作裂解原料或直接作燃料。目前只有荷蘭Shell公司建有一套生產(chǎn)能力為2.5萬噸/年的異戊二烯分離裝置，產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)順式聚異戊二烯橡膠。三、2010年日本碳五行業(yè)發(fā)展分析日本是裂解C5化工利用較好的國家，目前乙烯產(chǎn)量在600萬噸/年以上，裂解原料94%以上為石腦油，因此所得裂解C5餾分的數(shù)量較大，其中回收的異戊二烯生產(chǎn)能力約為12.0萬噸/年，回收的雙環(huán)戊二烯能力約為6.0萬噸/年.異戊二烯用于生產(chǎn)順式-1，4-聚異戊二烯橡膠約為6.5萬噸/年，其次用于SIS制造，需求量約為5萬噸/年，此外還用于生產(chǎn)高附加值的香料、維生素和殺蟲劑;雙環(huán)戊二烯主要用來生產(chǎn)C5脂肪族樹脂，需求量約為4.6萬噸/年;間