1.己二腈概述及工艺分析
己二腈(Adiponitrile)是一种重要的有机化工中间体,主要用于生产聚酰胺纤维的中间体己二胺。随着技术的发展,己二腈的应用领域逐渐扩大,制造尼龙的中间体、用作色谱固定液。
己二腈的主要生产工艺包括丙烯腈法、丁二烯法、己二酸法。
丙烯腈法:电解液是对甲苯四乙胺磺酸盐,温度50-60℃,己二腈收率92-95%。丙烯腈加氢二聚过程也可采用钌催化剂在200-300℃,0.1-0.3MPa下气相催化加氢的方法。
丁二烯法又可分为氯化氰化法和直接氰化法。
己二酸氨化法:将己二酸和过量的氨在催化剂磷酸或其盐类或酯类存在下,在270-290℃温度下进行反应,生成己二酸二铵,然后加热脱水,生成粗己二腈,经精馏得产品。目前己二酸法由于成本高昂且工艺路线复杂已被市场淘汰。
表 1 己二腈主要生产工艺对比
全球己二腈生产主要以丁二烯法和丙烯腈法为主,但受限于丙烯腈原料波动,丙烯腈法原料成本明显高出丁二烯法,竞争优势相对较小,在全球己二腈产能分布中仅占25%;而丁二烯法由于原料价廉易得、成本较低,成为目前最主要的工艺生产技术,占比达75%。
2.全球己二腈产业链分析
己二腈是尼龙66产业链的核心关键中间体,在己二腈产业链中,通过丙烯腈法或丁二烯法得到己二腈,己二腈再经过催化加氢之后得到己二胺,与另一种单体己二酸反应得到尼龙66盐,其中丁二烯在制备己二腈工艺中,是C链的提供者,是必不可少的基础原料。
图1 己二腈产业链示意图
2.1 上游市场分析
全球97%以上的丁二烯生产是通过石脑油裂解乙烯的副产品中抽提而来,受国际原油影响,上游丁二烯的供应及价格波动对己二腈产能装置造成直接影响,主要国家级地区丁二烯产能如下图2统计。
图2 主要国家及地区丁二烯产能占比统计
2.2 下游市场分析
己二胺是由己二腈加氢制得,是合成尼龙66的核心原料,据统计,全球大约75%的己二腈 直接配套生产己二胺,己二胺产量主要受制于原料己二腈的供应,己二腈的生产直接制约着己二胺产业的发展。
己二胺是尼龙66合成的核心原料,主要由己二腈加氢制得。目前己二胺全球产能约为213.5万吨/年,2017年全球产量约为146万吨/年,产能利用率约为68%,主要是受制于原料己二腈的供应。依据PCI年报,2015-2025年平均增长率为2.3%。生产1吨己二胺需要0.95吨己二腈。目前全球己二胺的产能主要集中在英威达、巴斯夫、奥升德、神马等企业中,行业集中度较高,考虑到原料端己二腈的供给受限,行业决定权在于己二腈。
图3 全球己二胺生产商及产能(万吨)
尼龙是一种性能优良的工程塑料,具有优异的力学性能,突出的耐腐蚀、耐油性、耐热性、高模量等优点。对其进行增强、阻燃改性,可以显著提高其耐热性、模量尺寸稳定性及阻燃性,广泛应用于汽车、电子电气、电动工具等行业。
尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,它的合成是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。
尼龙66切片是由己二酸与己二胺通过缩聚反应形成的一种半透明或不透明的乳白色合成树脂,广泛应用在化纤和工程塑料两大行业。据统计,2018年中国尼龙66产量为33万吨,同比增长3.8%。2018年其他尼龙产量为22.6万吨,同比增长19.6%。
3.中国己二腈国产化前景展望
2000年前后,国内己二腈生产技术被国外垄断,我国己二腈有效产能为零,己二腈产品全部从国外进口, 严重制约我国尼龙产业的发展和产品竞争力。尽管从上世纪70年代起,我国就开始引进和 研发己二腈的生产技术,但进展并不顺利。近年,亚洲市场尤其是中国市场对工程塑料需求快速增长,国内下游尼龙66等工程塑料市场扩大,我国急需突破己二腈工业化技术,获得己二腈—尼龙66产业的价格和技术决策权。
2019年4月,国家发改委发布《产业结构调整指导目录(2019年本征求意见稿)》,其中鼓励类名单包括万吨级己二腈生产装置。目前,由中国化学子公司天辰公司自主研发的“丁二烯直接氢氰化法合成己二腈”技术目前 已获得多项发明专利授权,天辰齐翔尼龙新材料产业基地的正式动工标志着己二腈生产技术国产化迈进了一大步,己二腈这一高技术壁垒、高垄断性的化工新材料迎来了自主产权技术国产化的曙光。作为国内首个己二腈项目,天辰齐翔的己二腈项目投产后将打破英威达等跨国公司在尼龙66上游原料上的垄断,争夺上游原材料的定价权,从而对我国的尼龙66行业起到巨大的推动作用。但是,天辰齐翔等企业开始建设,最快要到2023年才能完工,而且这批新产能满足不了国内的尼龙66需求,仍需大量依赖进口,尚不能改变己二腈对尼龙行业掣肘的格局。
表 2 国内己二腈项目进展
2021年中国己内酰胺和尼龙行业扩能步伐加快,中国己内酰胺再次迎来扩能高峰。2021年5月19~20日先德科技应邀参加2021中国己内酰胺及尼龙行业高峰论坛,论坛以大会报告、主题演讲以及创新的圆桌论坛等形式展开,盛邀京博石化、恒申集团、天辰齐翔、江南大学等产业精英围绕“宏观经贸形势”、“锦纶上下游一体化”、“新的合约模式探索”、“锦纶新产品”、“行业发展方向”等市场热点问题进行多维度探讨。
图4 2021中国己内酰胺及尼龙行业高峰论坛现场
先德科技一直在关注尼龙6,6需求的增长,并相应地规划我们的技术储备。未来五年中国可能成为世界上最大的尼龙市场,认为立足中国、服务中国以实现市场的全部潜力非常重要,竭诚欢迎同行开展合作。
表3 先德科技主要产品服务和研究范围