10万吨全生物分解二氧化碳基塑料项目投资计划书道

1、10 万吨全生物分解二氧化碳基塑料项目 预可研报告 第一章 总 论第一节 概述一、项目名称 10 万吨全生物分解二氧化碳基塑料项目二、项目承办单位三、项目负责人四、项目建议书编制依据 1、建立规模化、自动化的生产线，实现资源深加工和综合利用，将二氧化碳规模化固定为全生物分解塑料。 2、遵守原国家经贸委化工局关于化工项目建议书内容和深度的规定。 3、遵守化工建设项目“五化”原则，严格执行环保法和“三同时”的要求。五、项目建议书编制原则 编制过程中本着“科学、客观、公正、准确”的原则，对与项目有关的条件进行全面调查。根据厂址条件，对项目所需的水、电、蒸汽、人力、资金、原辅材料来源及质量进行测算，在

2、宏观政策、市场前景、技术水平、风险预测、经济效益、环境保护等方面进行系统的分析。通过多方面论证，提出技术上先进可靠，经济上实际合理，环保上周密彻底的实施方案。六、研究范围 论证该项目生产装置建设的重要性和必要性，并综合评价其经济效益，社会效益和环境效益。通过对市场需求预测，建设规模、产品方案、厂址选择、工艺流程、主要设备选型、原材料供应、工程技术方案和项目实施进度等方面评价的基础上，分析该项目采用技术上的先进性以及经济上的真实性和可行性，得出科学客观的结论，为决策部门提供科学依据。第二节 项目的背景和必要性 目前全世界每年因工业化生产过程产生并排放的二氧化碳总量超过 240 亿吨，其中 150

3、 亿吨被植物吸收，净增 90 亿吨，由此造成大气中二氧化碳的浓度每年增加 1ppm（2008 年 1 月已达到 394ppm），加剧了日益严重的温室效应，导致自然灾害频繁发生，人类的生存环境受到很大的影响。2008 年我国排放的二氧化碳的量超过 65 亿吨，已经接近美国的排放。我国已经签订了京都议定书，但我国的经济仍处于高速发展之中，十分依赖于工业的高速发展，减少 CO2 的排放在目前而言是相对困难的，因此如何回收利用二氧化碳保护生态环境已成为我国政府日益关注的问题。 国内外在 CO2 资源的综合利用方面的研究较多，应用领域也较为 但广泛， CO2 的消耗量都很少，尤其是大规模工业化应用方面就

4、更少。CO2 综合利用一直达不到根本性地解决。众所周知， 2 属惰性气体， CO不活泼，与其它化合物尤其是有机物很难聚合，极大地限制了 CO2的综合利用。如何通过催化剂增强其活性，是当今世界各国在 CO2资源综合利用领域的首要课题。 二氧化碳固定为可降解塑料的研究始于 1969 年日本油封公司的井上祥平，他发现在催化剂的作用下可将二氧化碳固定为全降解塑料，美国的 Air products and chemicals Inc（空气产品公司 1999 年全美化学公司排名第五，年销售 300 亿美元），通过购买日本专利（井上祥平、土田英俊）并申请了改进催化剂的美国专利后（1990、1991），199

5、4 年已有二氧化碳共聚物的吨级商品出售（数均分子量 5000），售价为人民币 5.6 万元/吨，主要销往美国 Texas 州及日本，用于新鲜牛羊肉的低温保鲜。进入上世纪八十年代末期，国内中科院广州化学研究所、浙江大学相继开展了二氧化碳固定为可降解塑料的研究。浙江大学于 1993 年已终止了相关的研究。中科院长春应用化学研究所从1997 年 10 月开始在中国科学院重点项目的支持下开展了可生物降解的二氧化碳共聚物的合成及加工研究，随后分别获得了吉林省省长特别基金和中国科学院知识创新方向性项目、国家科技部 863 项目的支持。到 2008 年已经在稀土催化剂和聚合方法方面已获权 2 项美国专利、1

6、 项日本专利，获权中国专利 6 项，申请并公开中国专利 5 项，获得的共聚物数均分子量在 15 万以上，重均分子量在 60 万以上，可制成白色粉末树脂和透明薄膜，聚合物中二氧化碳含量达到 42wt，催化剂利用率从 2000 年的 40g 树脂/g 催化剂（全部催化剂的总和）提高到 80g 聚合物/g 催化剂，工业化价值已经相当显著。 从 2000 年 11 月开始，中科院长春应用化学研究所与内蒙古蒙西高 新 技 术 集 团 公 司 进 行 合作 ， 利 用 水 泥 窖尾 气 排 放 的二 氧 化 碳（35g/m3），经过纯化后获得聚合级二氧化碳，随后采用 CO2 和环氧化物在稀土组合催化剂的作

7、用下进行共聚。2004 年 2 月建立了年产3000 吨二氧化碳基塑料的生产撸ü酥泄蒲焊呒际蹙肿橹南钅垦槭铡?2005 年以来，可持续发展已经成为世界共识，二氧化碳的固定及利用已成为全球瞩目的焦点课题。世界上对不可降解的塑料的应用提出了很多限制，我国也在 2008 年 6 月实施了限塑令，一次生物可降解塑料得到了飞速发展，2008 年世界产量已经达到 30 万吨。美国的 natureworks、德国的 BASF 公司都在扩大生物降解塑料（聚乳酸和 Ecoflex）的生产线，而且设置了绿色壁垒，对我国电器产品出口的不可降解防振泡沫材料征收环保费。这些现象均对全降解塑料产品的尽快工业化提

8、出了迫切的要求，生物可降解二氧化碳塑料项目把污染环境的废弃物通过综合加工再利用，既遏制了环境污染，又提高产品的附加值，无论从企业经济效益还是从社会效益和环境效益各方面来看，都是非常值得投入的。 第二章 市场预测第一节 国外降解塑料的发展现状 目前降解塑料已经在国外得到相当程度的认可，价格也随着市场的大幅度扩大而迅速降低，性价比不断提高。2002 年美国 Cargil-Dow公司已经完成了 14 万吨聚乳酸生产线的建设，正式投入运行，2003年销售了 6 万吨。从 1992 年的 5 千吨生产线到 2002 年的 14 万吨生产线，降解塑料走过了其发展史上最艰难的时刻，并从 2002 年开始进入

9、了规模化生产、被市场广泛接受和认可的时代。从 2004 年开始，美国 PampG 公司、日本三菱化学公司分别建立了千吨级聚羟基烷酸酯的生产线，日本的昭和高分子公司建立了千吨级聚琥珀酸乙二醇酯的生产线，日本的岛津制作所、三井化学公司也分别建立了万吨级聚乳酸的生产线，日本大赛珞公司建立了聚己内酯的吨级生产线，德国BASF 公司建设了万吨级 Ecoflex 脂肪族芳香族共聚酯，美国的伊斯曼化学公司推出了 Eastar BIO 脂肪族芳香族共聚酯，美国的杜邦公司也推出了万吨级 Bio-Material 的降解塑料。 目前降解塑料的发展状况如同 20 世纪 60 年代聚烯烃的形式，当时很难想象当初几万元

10、/吨的聚乙烯、聚丙烯的价格会降至目前的7000 元/吨。据美国、日本和欧洲的降解塑料协会的权威预测，2009年降解塑料的需求超过 100 万吨，随后 515 年将是降解塑料飞速发展的时期，预计到 2020 年全世界的需求将超过 2000 万吨，中国的需求将超过 200 万吨，因此其市场前景十分广阔。关键是哪一个品种具有未来聚乙烯在当今塑料中的影响？是聚乳酸还是其它品种？二氧化碳共聚物具有与聚乳酸类似的透明性、阻隔性和可降解性，但其玻璃化温度（360C）比聚乳酸（560C）低，韧性比聚乳酸好，但强度比聚乳酸低。从综合成本来分析，聚乳酸的最终成本具有降至 900010000 元/吨的潜力，而二氧化

11、碳共聚物具有降至 70008000 元/吨的潜力。两者的性能可以互补，因此随着聚乳酸市场突破 30 万吨级，二氧化碳基塑料的市场也将达到 2030 万吨级，且随着市场对降解塑料成本的要求不断苛刻，二氧化碳基塑料的市场份额会迅速增大。第二节 我国降解塑料的发展现状 我国塑料制品的应用呈逐年上升的趋势，塑料的大量使用推动了经济的发展，满足了消费者不断增长的需要，但同时也带来了日益严重的“白色污染”问题，引起社会的普遍关注和政府的高度重视。我国降解塑料的研究和开发，就是在这种背景下于 20 世纪 70 年代后期发展起来的，但到了 80 年代仅有少数科研单位进行实验室研究，90年代才掀起研究开发。国家

12、将“可降解塑料地膜”的研究列入了“八五”重大科技攻关计划。90 年代中期研究开发的热点转向塑料餐具、包装袋、垃圾袋等，这一时期已开发出部分淀粉填充塑料的产品并推向市场，在全国范围内曾经出现一批具有一定生产规模的厂家，如天津丹海、深圳绿维、南京苏石、山西光辉、长春金鹰、广西北海等公司。 从 2001 年开始，逐步发现淀粉填充聚烯烃的可降解塑料存在降解不彻底的问题，国内开始弃用淀粉填充聚烯烃的技术路线，转向生物可降解塑料。2003 年宁波天安生物有限责任公司消化吸收了中科院微生物所的技术，经过 7 年的努力成功地建立了千吨级生产聚羟基烷酸酯的生产线，这是国内最大的微生物发酵制备生物降解塑料的规模化

13、生产线。 2004 年 2 月，内蒙古蒙西高新技术集团公司采用中科院长春应化所的专利技术，经过 4 年的艰苦努力，完全采用国产设备，成功地建立了年产 3000 吨二氧化碳基塑料的生产线，这是目前世界上投入运行的最大的生产二氧化碳基塑料的生产线。第三节 市场前景 目前世界上的塑料产量已经超过 3.5 亿吨，我国塑料消费量到2008 年已经达到 3600 万吨，已经成为世界上最大的塑料生产和消费大国，随之而来的“白色污染”日益严重。据统计目前我国食品、医药、电器行业的塑料包装年需求量在 500 万吨以上，仅一次性塑料医疗制品每年需求超过 40 多万吨，其中难以回收利用的一次性塑料包装占 40，产生

14、的垃圾量每年 200 万吨以上，世界范围的需求则高达2000 万吨。 降解塑料已得到政府和有关部门的高度重视。近几年来政府及有关部门出台了一系列有关政策和措施，如 1996 年铁道部发出通令禁止使用聚苯乙烯发泡餐盒。1996 年国家颁布的中华人民共和国固体废弃物处理法，对地膜、一次性包装塑料制品的使用也作了有关限制，国家环保局也将降解塑料列入环保产品。2008 年 6 月，国家发改委实施了限塑令，但由于国内的生物降解塑料产业还很薄弱，当时限塑令中并没有鼓励使用生物降解塑料的说法。按照欧美和日本对生物降解塑料的鼓励使用的诸多政策，我国制订相关的政策已经是必然的，只是时间问题。因此目前发展生物降解

15、塑料的国内市场也是十分有利的时机。 美国的 Cargill 公司、Du Pont 公司、德国的 BASF 公司、意大利的 Novamont 公司、日本的三井化学和昭和高分子公司、韩国的 LG化学公司等均投入巨资开发生物分解塑料。美国最大的农产品公司Cargill 公司 于 （后更名为 NatureWorks） 2002 年在内布拉斯加建立了14 万吨聚乳酸生产线。2005 年 11 月 1 日起，美国沃尔玛（Wal Mart）已经对新鲜草莓、切开的水果等鲜切食品采用聚乳酸包装，仅此一项用途每年在沃尔玛就需要 1.14 亿个包装。随后以聚乳酸为代表的生物分解塑料将在塑料礼品卡、沙拉盒、熟食盘、西

16、红柿包装、甚至多纳圈包装上的塑料膜中得到应用。目前，美国 NatureWorks 塑料制品已经在欧洲连锁超市采用，如法国第二大超市 Auchan 和比利时的Delhaize，到 2006 年 3 月全世界使用聚乳酸的超市超过 7300 家。随着聚乳酸应用领域的不断扩展，2004 年 NatureWorks 宣布销售额增长了 34，2005 年上半年比 2004 年同期增长 1 倍。随着石油价格上涨，下半年曾经出现供不应求的局面。除了 Natureworks 的聚乳酸之外，德国 BASF 公司在路德维希港建立了 8000 吨的 Ecoflex，2006 年又在Schwarzheide 建立 60

17、00 吨的装置，与之配套的 Biopar 塑料的 BIOP生物高分子技术公司也将从荷兰移至 Schwarzheide，产能达到 1 万吨。BASF 的 Ecovio 由 45聚乳酸和 55的 Ecoflex 组成，2006 年开始在欧洲/亚洲/北美推出。日本昭和高分子已经建立了聚琥珀酸丁二醇酯（PBS）的工业化生产线。三菱化学公司也与 Ajinomoto 公司合作开发基于生物技术的 PBS 生产工艺，从植物淀粉制取琥珀酸，有望大幅度降低 PBS 的生产成本。日本许多公司开始试用或使用全生物分解塑料，如丰田汽车试用聚乳酸汽车部件，三井化学将聚乳酸用于一次性餐具，松下电器、索尼、三洋电器等企业将全

18、生物分解塑料用于部分电子产品的外壳。 全生物分解塑料的市场发展十分迅速。1998 年全生物分解塑料的市场仅为 3 万吨，2004 年底达到 12 万吨，2007 年全球新投产的生物分解塑料产能达到 2230 万吨。比利时 GALACTIC 公司预测，聚乳酸在未来的几年中将得到巨大的发展，2010 年预计可达到 180 万吨。目前美国 Natureworks 公司的聚乳酸的销售价格在 16002500美元吨之间，Natureworks 正在计划采用以可再生植物的茎、叶等生物质为起始原料到，争取 2009 年将生产规模扩大至年产 45 万吨，并且计划在 2015 年生产能力达到年产 450 万吨。

19、 因此，从国内外的需求来看，全降解塑料是具有巨大的市场潜力的，若能降低成本，以每吨 20000 元左右的价格销售，是完全有希望以 10 万吨/年的规模占领国内外市场的。第四节 二氧化碳基塑料的物性和市场开拓情况1、二氧化碳基塑料的组成、成本及物性基本组成：二氧化碳基塑料产品由二氧化碳环氧丙烷共聚物和加工助剂组成，具体含量如下：二氧化碳环氧丙烷共聚物：8090wt，加工助剂：1020wt基础材料成本核算方法 1：3000 吨规模下二氧化碳环氧丙烷共聚物成本：1.5 万元/吨500 吨规模下加工助剂成本:2.5 万元/吨平均基础材料总成本: 1.6 万元-1.7 万元/吨核算方法 2：扩大规模后的

20、成本按油价维持 60 美元/桶计算环氧丙烷的价格 1.45万元/吨:30000 吨规模下二氧化碳环氧丙烷共聚物成本：1.35 万元/吨5000 吨规模下加工助剂成本:2.2 万元/吨平均基础材料总成本: 1.44 万元-1.52 万元/吨核算方法 3：扩大规模后的成本按油价维持 50 美元/桶计算环氧丙烷的价格 1.3 万元/吨:30000 吨规模下二氧化碳环氧丙烷共聚物成本：1.2 万元/吨5000 吨规模下加工助剂成本:2.2 万元/吨平均基础材料总成本: 1.3 万元-1.4 万元/吨因此，综合油价/生产规模的因数，二氧化碳基塑料的出厂成本在 1.3万元/吨至 1.7 万元/吨之间基本物

21、性 尺寸保持稳定的使用温度范围：570 透明性：可见光（400800nm）区间透光率超过 85（与聚乙烯 相当） 阻隔性能：20下氧气阻隔性能：阻隔膜的阻氧系数：50ml/24h m2 atm，比聚氯乙烯优异 10 倍，与聚对苯二甲酸二乙酯相当，比聚乳酸优异 810倍，是目前唯一具有生物降解性能的高阻隔薄膜。水气阻隔性能：比聚乳酸优异 23 倍，不随湿度而变化。 生物降解性能：堆肥条件下 100生物降解 燃烧性能：纯净燃烧，燃烧后只产生二氧化碳和水2、二氧化碳基塑料的制品形式 通过近几年的加工技术开发，采用常规的加工设备，二氧化碳基塑料已经被加工成薄膜、片材等制品。薄膜制品 已经成功将二氧化碳

22、基塑料制成 1550 微米的薄膜，拉伸强度3040MPa，断裂伸长率 2030，力学强度与聚乙烯相当，主要用于制造保鲜薄膜、包装袋。透明片材 与此同时，我们成功制备了透明二氧化碳基塑料片材，厚度 5001000 微米，主要用于吸塑材料，制造药片包装泡罩材料，同时与日本三菱商事和帝人公司合作制备了透明吸塑瓶，用于饮料瓶、输液瓶。3、二氧化碳基塑料的市场目前的二氧化碳基塑料的市场开拓由两个方面：1）高端市场：利用其高氧气阻隔性能、高透明性等特点，集中在高附加值的医用材料（如药品包装泡罩、医用敷料、输液瓶）和高端食品包装材料（牛奶低温保鲜膜、肉制品保鲜膜）两个方面2）大宗产品市场：普通塑料包装袋、包

23、装薄膜等。3.1 已经开拓成功的市场医用敷料 经过 4 年的研发，威海赛绿特公司完成了“十五”863 项目“二 （氧化碳共聚物的工业化合成及在医学上的应用” 编号：2001AA322090），申请了 7 项医学应用方面的专利，“二氧化碳共聚物在医用材料上应用研究”于 2003 年 2 月通过了山东省科技厅主持的鉴定。通过在吉林金源北方公司的工业化试生产和临床试用，采用蒙西生产的二氧化碳基塑料实现了吨级批量生产，于 2006 年获得了吉林省药检局颁发的二氧化碳共聚物医用敷料生产许可证，这是二氧化碳共聚物首次获得医用材料的生产许可（用二氧化碳共聚物制作的医用一次性可降解医疗用品的注册证号：吉食药监

24、械（准）字 2006第 2640036 号）。 目前不可降解的一次性医用敷料的生产成本已经达到 2.0 万元/吨，销售价格 2.5 万元/吨，采用二氧化碳基塑料制备的医用敷料（一次性手术服、手术备品、一次性医用床单）生产成本完全可控制在2.0 万元/吨以内，有一定的利润空间。而且二氧化碳基医用敷料还具有生物降解、高阻隔性能等优点，因此从吉林、山东两省的 7 家医院均有较好的评价。 国内医用敷料有 5 万吨的市场，由于医疗垃圾处理法的硬性规定，对可降解医用敷料有强烈需求，因此万吨级医用市场 23 年内可以实现。目前，德国、荷兰、日本的几个公司对全生物分解的医用敷料感兴趣，世界市场的需求将达 40

25、 万吨。医用透明阻隔包装材料 利用二氧化碳基塑料薄膜优异的阻氧、阻水性能，加工成可吸塑的片材后，制造药片包装泡罩、输液瓶。国内药片包装泡罩塑料主要有聚偏氯乙烯（PVDC）和聚氯乙烯（PVC），按照国家药品和医疗器械监督检验管理局的数据 2005 年用量 10 万吨 国内自给率低于50。国内产品平均售价 4.3 万元/吨国外进口产品平均售价 4.6 万元/吨，且每年以 15的速度增长。目前可降解药品泡罩是医疗器械领域重点发展方向，药片包装泡罩已经成为二氧化碳基塑料的最大市场，主要原因有两个：一方面聚乳酸、聚羟基丁酸酯等材料在氧和水气的阻隔性能、透明性、耐温性能等综合性能上远远不如二氧化碳基塑料，并有知识产权保护（2 个中国发明专利），另一方面，二氧化碳基塑料药品泡罩包装塑料的成本在 2.5 万元/吨以内，利润空间很大，使得威高集团（国内医用高分子领域的龙头企业）、江苏扬州琼花（国内硬包装领域的龙头企业）介入二氧化碳基塑料重新进入该领域。预计仅药品泡罩包装塑料一项，即可消耗二氧化碳基塑料 35万吨，前景十分广阔。3.2 正在开拓中的市场 食品包装材料是全生物分解塑料的主要应用领域，要求塑料的使用温度在-1070区间，目前与日本三菱商事、帝人公司、宁波天安生物材料有限公司共同开发市场，日本三菱商事、帝人公司均已经吨级订货进行试用，宁波天安生物材料有限公司已经一次性食