中国甘氨酸行业发展现状和趋势分析

中国甘氨酸行业发展现状和趋势分析一、甘氨酸规格甘氨酸也称氨基乙酸，其化学结构式为NH2CH2COOH，是氨基酸系列中相对分子质量最小、结构最简单的一种。根据甘氨酸的合成工艺与产品质量不同，可分为工业级、饲料级、医药级和食品级四种产品规格。甘氨酸是一种重要的化工中间体，在各领域根据消费量占比由高到低依次为农药、食品、饲料、医药等。在我国，约80%的甘氨酸用于生产除草剂草甘膦，而国内草甘膦产量从2015年的40万吨增加至2019年的55万吨，年增长率达9.3%。在食品行业，甘氨酸可作为营养增补剂、调味剂、防腐剂；在饲料和医药行业，甘氨酸作为饲料添加剂和药物中间体。二、甘氨酸生产工艺目前，工业化和具有工业化前景的甘氨酸合成方法主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法、羟基乙腈法、直接海因法、生物合成法等。目前国外采用改进的施特雷克法和海因法技术路线。国内几乎全部采用在国外已被淘汰的氯乙酸氨解法技术（水相法氯乙酸工艺），唯有重庆三峡英力采用海因法工艺，该工艺体系中存在氯化钠等无机盐分离困难的问题，一直不能正常生产。氯乙酸氨解法是以氯乙酸和氨水为起始原料，在催化剂乌洛托品作用下，合成甘氨酸。该方法的优势是反应原料来源广泛，合成工艺简单，反应条件温和，对设备材质要求不高，且操作简便，易于工业化生产。不足在于合成周期长，副产物氯化铵不易分离，产品品质差，乌洛托品催化剂难以回收利用，造成生产成本较高。目前，氯乙酸氨解法仍是国内企业生产甘氨酸的主要方法。沈美忠提出了一种甘氨酸合成新工艺，即引入电渗析处理结晶母液，分离得到的甘氨酸与乌洛托品混合液返回反应釜内进行循环利用，氯化铵水溶液经蒸发浓缩结晶获得氯化铵，该工艺不仅大幅减少了催化剂乌洛托品用量，降低了生产成本，而且还提高了副产氯化铵品质。氢氰酸有毒、易挥发的特性造成运输、存储较为困难，为寻找氢氰酸替代品，人们开发了直接海因法工艺，该工艺流程简单、原子利用率高、清洁环保，极具应用前景。目前，直接海因法合成甘氨酸工艺仍处于实验室小试、中试阶段，尚未见工业化报道。冯志武等提供了一种羟基乙腈连续化制备甘氨酸的工艺，以羟基乙腈与氨源、碳源为原料，依次经管式填料反应器和釜式反应器，发生海因合成与海因水解反应，再经蒸发、浓缩、结晶、分离、干燥等工序，获得高纯甘氨酸产品。该工艺不仅能保证甘氨酸收率和纯度均在99%以上，还实现了以羟基乙腈为原料连续化生产甘氨酸，且生产过程中无废液排放。三、甘氨酸生产分析国内甘氨酸年产量约40万吨。其中约30万吨主要用于生产除草剂草甘膦，其余10万吨用在其他行业。国内主要甘氨酸生产企业产能总计为46.2万吨，其中石家庄东华金龙化工有限公司产能最高，达到14万吨/年，湖北宜昌金信化工有限公司次之，年产能达到了10万吨/年。2012年以来中国甘氨酸产量呈现上升趋势，从2012年的29.02万吨上升至2017年的35.58万吨，但是上升幅度开始减慢。随着未来环保政策的收紧，甘氨酸企业因为废水污染的原因就会减产，中国甘氨酸产量将会下降。四、中国甘氨酸未来发展趋势国外甘氨酸的生产已完全淘汰了氯乙酸氨解法的工艺技术，主要采用的生产技术是以氢氰酸、羟基乙腈为原料的Strecker法和Hydantion法，通过工艺技术的不断更新和改进，使产品收率和产品质量都得到大幅度提高，并有采用生物技术由甘氨腈合成甘氨酸的趋势，注重将高新技术如催化、辐射、生物合成等应用于甘氨酸合成工艺的研究，已取得了一定的进展。国内生产甘氨酸目前普遍采用氯乙酸氨解法工艺技术，自1969年实现工业化以来，虽然对其进行了多次工艺技术改进性研究,使甘氨酸收率由最初的70%提高至目前的85%左右，甘氨酸的含量从95%提高到98.5%，但其关键性指标氯化物含量仍高达0.06%-0.50%，由于所得产品纯度低、杂质多而无法满足食品和医药行业生产的使用要求，该工艺技术主要生产工业级甘氨酸。另外少数厂家以氯乙酸氨解法反复精制得到的食品级甘氨酸，由于生产成本高，缺乏市场竞争力和产品质量不高，无法满足医药和食品等行业的需求,致使中国医药和食品行业所需甘氨酸还要依赖进口。工业级甘氨酸主要下游产品为草甘膦，草甘膦作为一种非选择性、无残留灭生性除草剂，获得了市场认可。从需求的角度来看，转基因作物种植面积一直在稳定增长，特别是巴西的土地耕地面积及抗草甘膦转基因作物渗透率的提高，也将拉动草甘膦的需求，预计全球的草甘膦需求将保持5%左右的增长。国内很多草甘膦企业都有配套甘氨酸生产线，草甘膦产能120万吨/年，而实际生产80万吨/年，有将近40万吨/年产能没有释放，其主要原因是受甘氨酸价格的牵制。草甘膦需求量和价格呈现上行走势，从而会带动甘氨酸行业快速发展。现在中国已成为世界上最大的甘氨酸生产国，