国内外催化剂市场现状分析及预测

1、国内外催化剂市场现状分析及预测国内外催化剂市场现状分析及预测韩立敏尹世荣天津化工研究设计院(天津300131)摘要:本文简要介绍了当今国外能源,环境,聚合,医药合成等催化剂和光催化剂的现状,并分析了未来增长的趋势和原因,给出了国内催化剂发展历程和市场现状.指出能源和环境用催化剂在相当一段时间内将是催化剂市场的主角.催化剂是一种重要的商品.今天虽然多数人还不知道每天催化剂如何影响着我们的生活,但这些影响在无时不刻地存在着.实际上,催化剂直接或间接地参与到与我们衣,食,住,行相关的产品中.例如:塑料,合成纤维,化肥,建材和出行的交通工具等等.此外,更多的是催化剂还要参与到高精尖技术,新能源开发及环

2、境的治理中.自从1908年,FritzHaber将催化剂用于氨合成预示着现代工业催化的诞生以来,如今可以说催化工业正推动着当今经济的发展.一些专家提出,在美国的产品制造中,涉及到的催化剂占全美国民生产总值的1/4.鉴于此,通过催化剂反应制的化学品和炼油产品占了相当高的百分比.一些专家甚至提出对化学品,90%或者更多的需要引入催化剂进行合成.所以催化剂的变更.将影响到这些产业的发展,从而影响到整个国民经济.目前世界的经济形势是能源紧缺,油价猛涨,环境日趋恶化,环保法规更加严厉.人们希望提高生活质量,对产品性能和效益愈加挑剔,于是催化剂的市场将随这些变化的要求而产生相应变化.世界催化剂市场从200

3、4年已从19982003的弱势中跳出,开始恢复.因此,在炼油,环保等产业快速发展的形势下,预计到2008年全球催化剂市场的增幅将高达5.1O/d年.这以终端产品产量增加和转换成较高价值的催化剂为基础的.其中聚合催化剂将以最快速度增长,而化学合成催化剂市场的增长速度高于占最大催化剂市场份额的石油炼制催化剂.仅就能源和环境治理二者的全球催化剂市场将随应用范围扩大和变更,将会从2004年的7l亿美元增加到2009的130亿美元.l,能源催化剂石油工业是催化剂最大的用户.在石油炼制中,主要用两种催化剂,其一是流化裂化催化剂.该工艺将原油转化成较轻的汽油和柴油.其二是加氢催化剂,该工艺将用于除去油中的杂

4、质.鉴于车用燃料含硫规范和催化裂化装置烟气硫化物排放标准强化,美国流化裂化催化剂市场发展出现了新局面.2004年美国流化裂化催化剂市场达到约23.7万吨,预计至2008年增长率为5%,达到24.9万吨.流化裂化催化剂市场价值将从2004年的4.O8亿美元增至2008年的4.26亿美元.加氢催化剂,也将成为炼油催化剂市场中的另一热点.在2000-2004年间,这两项工艺所用催化剂占能源用催化剂市场的90%.2004年世界能源催化剂市场达到了29亿美元.另外,由于甲基叔丁基醚退出燃油市场,使烷基化催化剂和重整催化剂也将会得到快速发展.严厉的环境法规对炼厂是一个祸害,对催化剂制造者则是一个福音.严厉

5、的环境法规带动了炼油催化剂市场中的加氢脱硫剂的市场.因为世界各国都引入了降低汽油和柴油硫含量的立法.美国环保局立法在2005年将汽油中硫含量降低到15-30ppm.在公路交通工具用的柴油中,硫含量2006年降到15ppm.欧盟和日本降低汽油和柴油硫含量的目标是到2005年是50ppm,到2009年<10ppm.所以,今年将看到这种催化剂暴涨.典型的是己成为炼油催化剂中新星的加氢异构化催化剂,如阿克苏.诺贝尔公司向市场投放的Star牌和埃克森.美孚公司推出的Nebula催化剂体系.二者都可以将燃油中硫含量降低到低于要求的标准.由于世界上人们对能源的高度关注.使催化剂在这些领域中将发

6、挥更大的作用.为了增加石油产量,人们开始利用非传统能源.如利用催化剂从过去认为不经济的焦油砂和重油中转化轻质燃料,以增加石油供应量.另外天然气液化用催化剂有可能在未来几年中实现两位数字的增长.基于保护环境的原因,人们需要逐渐转变成利用较清洁燃料,如甲醇,氢气和更有效的燃料电池,太阳能电池等.而且,燃料电池和氢经济也开始赢得了用户的信任,尤其燃料电池已经广泛地被半导体和汽车工业接受.而这些能源也需要催化剂参与进行生产.所以催化剂又被推向了正被开发的,以取代传统石化燃料的新能源开发的技术前沿.此外,为提高燃烧效率,需要添加一些催化剂等,这些用途也将占据一定的催化剂的市场等.所以,基于上述情况,预计

7、到2009年世界能源催化剂市场将达到38.6亿美元,平均年增长5.7%.随着其他能源的应用,特别是合成燃料和生物燃料所消耗催化剂的增加,从2004年2009年炼油工业用催化剂将失去部分市场,但是仍然将占到能源催化剂市场的80%,而由于总催化剂消耗量的增多.整个能源催化剂市场仍然在增加.2,环保催化剂催化剂对许多类型的环境治理,特别是从排气控制体系到工业废水,市政废水处理中都是不可缺少的.限制气体排放的法规是催化剂多数应用领域中最大的推动力,如上所述,为限制汽油和柴油燃烧时排放出的SOx,各国都制定炼油产品限硫法规,以使硫含量在炼油加工中就己减少.美国提出”晴朗天空法”,目标在于减少SO2,NO

8、x以及颗粒物的排放.在下l5年.这些有害物排放量将要减少70%.在以汽车尾气为代表的移动污染源的治理中,催化转化器所消耗的催化剂占环境治理催化剂市场的36%.以电厂为代表的固定污染源治理用催化剂,占这一市场的33%.NOx排放引起酸雨,颗粒物排放大大影响空气质量和可见度.因此,为治理控制这些排放物.一些选择性催化还原技术中用的催化剂将在电厂,石化厂,钢厂和玻璃厂愈显重要.用于这些环境治理的催化剂市场将会迅速增长.所以,固定污染源治理用催化剂到2009年将会上升到占环境治理催化剂市场的65%.其余市场将会被污水治理等所占有.2此外,催化剂还可间接的用于降低污染,例如可使燃料教清洁的燃烧,等等.下

9、面表1和图1给出2002-2009年能源和环境催化剂市场变化情况.3,光催化剂现在,人们对室内外环境都很在意.以氧化钛为代表的光催化剂在净化室内外环境,杀菌除臭,自洁净等方面显现出优异特性.光催化剂在分解臭味和细菌时保持着吸着能力和分解能力,使杀菌除臭效果能长久地持续.象冰箱除臭,卫生间除臭等.它能消除室内的异味,象能消除80.100%的香烟的烟味和60.100%的汗臭味.作为杀菌剂它不但抑制细菌繁殖,使细菌灭绝,它还能分解死亡细菌的死尸.所以,象大肠杆菌和O.157死亡后,死尸的内毒素也被分解了.其自洁特性可除去建筑物内外墙和玻璃上污渍.随着会释放出有害化学物质的建筑材料在住宅装修中大量使用

10、,以及现代住宅气密性高,透气性下降,”室内装修污染综合征”问题日趋严重,居住者健康受到了不同程度的损害,象眼痛,头痛,集中力低下,身体感到沉重,食欲萧条,哮喘和特应性皮炎等.这都是由于室内空气中象甲醛和甲苯等挥发性有机化合物和二恶英等有害物造成的.所以装修涂料的安全也十分令人关注.而光催化剂不但会分解这些有害物,而且,还会持久有效.因此,人们已开始将其作为自洁净玻璃的组分和抗菌和除臭,除毒涂料的组分,制成薄膜用在汽车反光镜,卫生间玻璃中.掺在涂料中,用在医院,餐厅,等建筑物中.此外,光催化剂还可用在含有机物的废水处理中.基于这些用途,自1995年日本东陶公司用光催化剂作组分之一工业化生产厕所便

11、器以来,日本光催化剂开发一直处在世界领先地位.目前有约2000家公司从事研究.日本国内氧化钛光催化剂市场规模2003年达1o0亿日元,预计2005年达l兆日元.而且其国内目前正在普及使用光催化剂涂料.在南韩,光催化剂2005年市场规模已达2.80亿美元一8.6亿美元.目前市场由4部分组成:原料市场(氧化钛粉),原料市场(氧化钛涂层液),中间市场,和成品市场.在国际上,英国皮尔金顿玻璃公司,日本旭硝子公司及东陶公司已研制开发出各种类型的憎水,亲水,防油,防污的自洁净玻璃.并已在北美,欧洲,大洋洲的澳大利亚,亚洲的日本等地区及国家推出,将形成不容忽视的新的大市场.据日本某权威机构的调查报告显示,在

12、国际上人们利用氧化钛光催化剂这一功能制作生3产的建材等各类环保产品将会达到42亿美元.84亿美元的销售值.其中氧化钛基薄膜自洁玻璃产品将占据其中数亿美元的可观产值.国际市场发展前景一路看好.据MPd预计国际光催化剂市场规模将从1999年的3亿美元增加到2005年的100亿美元.4,聚合催化剂和药物合成催化剂4.1聚合催化剂聚合催化剂中主要有三大类催化剂.齐格勒.纳塔催化剂,是以KariZiegler和GiuioNatta发现为基础的.用于生产未分支的聚合链烯烃聚合物的.所以,1950S以来,聚链烯烃的生产一直依赖齐格勒.纳塔催化剂.它在此项生产中如此重要,以致这两人在1963年获得了Nobel

13、化学奖.齐格勒.纳塔催化剂是以过渡金属混合物为组分的,通常以钛化合物和碱金属为基础的.这些体系有非常高的活性,它们的产品有可变的物理性质.齐格勒.纳塔催化剂是聚合物产业的耕马.在聚合催化剂市场中占统治地位.由于它有成本效益,有稳固的技术基础,且产品性能可靠,特别是生产低成本聚合物,如包装树脂等有大量需求.而且其改进的产品正在开发,故其在聚合催化剂市场中,虽然面对来自单中心等新型催化剂的竞争仍有一定实力.其到2007年市场增长速率为4.8%.反应引发剂的需求由于象低密度聚乙烯和聚苯乙烯几种聚合物在市场中有较弱竞争力,再加上新型聚合方法的开发,使用较少的引发剂,使引发剂的需求到2009年将低于聚合

14、催化剂平均增长速率增长,年增长率是3.5%.然而,现代生活需要更便宜的聚合物,而且希望聚合物的性能比钢还强,比铝还轻,且能着上任何想要的颜色.这些要求齐格勒.纳塔催化剂合成的产品不能实现.茂金属催化剂和单中心催化剂可满足这些需求.以催化技术为基础的茂金属催化剂自1951年发现以来,被认为聚合链烯烃工业发生了革命性变化.这是自齐格勒.纳塔催化剂发现以来一项重要的开发.这种催化剂能改变聚合物性质,使其达到很高的定制程度.人们估计在2l世纪初,将生产2000多万吨用茂金属催化剂生产的聚合物.占全球热塑和弹性体市场的10%多.自从l990s中期单中心催化剂工业化以来,使聚合物工业又经历了一个大的转变.

15、这些催化剂使聚合催化剂市场扩大了.而且较新的单中心催化剂由于它能控制分子结构,同时还能使聚合物有较高的熔点.因此正被人们接受.所以单中心催化剂市场增长最快,平均增幅为27%/z.到2007年将达1.05亿美元.聚合催化剂需求量的增长将得益于这些高价茂金属和单中心催化剂.这些先进催化剂所产得的聚合物有改进的加工性和改进的性能特性.特别是聚链烯烃,如聚乙烯,聚丙烯等.他们是聚合催化剂市场中增长最快的.美国聚合催化剂工业价值8.48亿美元,到2009年平均市场增长率为5.5%,达ll亿美元,这是由于聚合物产量增加,和更高级催化剂用量增加而推动了需求的缘故.4.2药物合成催化剂精细化工中用于药物合成的

16、催化剂受到新药批准数量下降和来自亚洲生产商低成本竞争的双重打击,2006年前预计不会回升,因此药物合成催化剂也受到这一形势的影响.但是大约全部药物的l/3都是手性的,以同一的但不重叠的或左右手的对映体存在,这些对映体过去完全以消旋或混合形式出售.现在已被分离出来.作为单独的同分异构体出售.这种消旋的转换足成本有效的方法.且比原先消旋药物有效的多,所以非对称催化剂和手性4催化剂制备方面各国都在增加投资,故在这一领域的催化剂将会不同于整个精细化工催化剂的情况而有较快的市场增长趋势.5,不同地区的催化剂市场5.1国外地区催化剂市场先进地区如西欧,北美,日本等国的催化剂市场日趋成熟,因此将继续显示出较

17、低的增长速率.但在这一市场仍存在许多机遇,例如,生产低硫摩托车燃料用催化削,茂金属催化剂和其他单中心催化剂以及为精细化学和医药用的手性催化剂等等仍将显示出快速的增长.在2004和2oo9年间,在发展中国家中,催化剂将会有较大的增益.如拉丁美洲,东欧,非洲/中东地区和亚/太的其余地区.因这些国家在继续工业化,这将导致较大量使用先进催化剂加工方法和附加价值更高的催化剂材料.所以,在这些地区催化剂的市场将会继续有较快速的发展.5.2我国催化剂市场我国化工催化剂研制,生产始于5O年代.首先研制成功的是合成氨催化剂,中变换催化剂.现今我国已有化肥催化剂2O多个品种,100多个牌号,总生产能力是78万吨,

18、基本能满足国内需求.石油化工催化剂自7O年代以来,引进大石化装置和150多种牌号的催化剂,这些催化剂经我国研究,消化,吸收,使我国石化催化剂有了长足的进步.目前,80%实现国产化,基本上满足市场的需求.在环保催化剂方面,由于我国环保形势严重,每年排放的烟,SO2,CO都在千万吨以上,NOx在百万吨以上,废水约400亿吨,固体废物6亿吨以上.,机动车造成大气污染日益严重,使空气中COHC浓度约是发达国家35倍,环保任务十分严峻.目前,环保催化剂在我国还没形成规模.将催化剂用于环保是治理污染和发展化工清洁生产的一个重要方向.在这方面我国催化剂将有艰巨的任务和广阔的市场.光催化剂也日益受到重视.我国

19、已开展了光催化剂的研究,并已与韩国等合作开始生产光催化剂.光催化剂在我国将会有广阔的市场,仅就自洁净玻璃而言,据我国有关玻璃界资深专家及业内人士指出,改革开放2O年来,各类建筑物仅2001年一年就耗用玻璃2400万m.如按此计算,只10%选用为光催化自洁净玻璃,那么,市场将会需求自洁净玻璃240万m所以光催化剂在我国市场前景是十分乐观的.?我国近2O年经济的快速增长,是催化剂需求量迅速增长的时期.自从1990年以来,我国催化剂消耗量增长率为13.4%/年,预计我国石化工业,油精炼工业和其他领域对催化剂的需求将继续快速增长.到2005年催化剂总市场的需求增加率为10.7%/年,达246,164万

20、吨,为满足需求将继续扩大产能.2005年产能达212,646mt,每年增加10.6%.6,结束语l由于能源的枯竭和大量使用,引起人类面对着深刻的能源和环境问题.为人类生存和社会的发展,各国将代替石油作为支撑社会经济的氢的开发作为国家的最高战略.所以,能源和环保催化剂在相当一段时期内,将是催化剂市场的主角和研究开发的重点.其中光催化剂既承担开发新能源角色(水解制氢和太阳能电池),又承担着环保治理的任务,将会引入注目.开发新型,高效,低成本的可见光响应型太阳能电池格外受到各国的重视.德国的”十5万屋顶”计划中,将在2010年包括太阳能电池在内的新能源由目前的6.25%提高到12.5%.2050年达

21、50%.日本的”新阳光计划”旨在开发太阳能发电技术.目前用光催化剂制氢的最大瓶颈在于氢的生成效率低.制造成本高.但日本环境产业技术研究机构开发一种新型高效光催化剂能把水制氢的效率提高30倍.光催化剂分解水制作为清洁能源的氢.人们正期望它的成功.另外,如前所述的燃料电池这样的新能源不久将会面市.随各种污染物更加严厉的排放标准.为保证环境的安全和舒适.多种污染物的控制技术正在开发,研制多组分的复合催化剂.以使污染源得到集成治理.而不是对每种污染物的加成治理,将受到各国的重视.,2聚合催化剂市场重点是茂金属和单中心催化剂.它们属先进催化剂的范畴.改变产品的各种性能以达到最高的定制程度,促使二者的市场在不断扩大中快速发展.未来的医药,人们要求高效,低价,安全,可靠.合成单对映体是既经济又有效的手段.所以手性催化剂将会有更好的前景.3当上述催化剂以固体纳米粉体颗粒存在时.即为纳米催化剂.它可以用在上述各个领域.由于它比常规催化剂活性高,选择性好,能降低成本等.随纳米技术的快速发展,纳