2010-2012年碳五行业市场研究与竞争力分析报告

-2012年碳五行业市场研究与竞争力分析报告第一章全球碳五行业发展分析第一节国际碳五行业发展轨迹综述一、国际碳五行业发展历程国外裂解C5馏分的开发利用始于20世纪40年代，目前，美国裂解C5馏分的综合利用率已经达到80%左右，日本达到50%以上，而且分离装置的规模大，技术先进，其下游产品在这两个国家也基本实现了工业化。这两个国家是C5综合利用最好的国家。日本在开发C5系列精细化学品方面更为显著，1985年建成4.5万吨/年乙丙橡胶装置，1988年建成2万吨/年SIS生产装置。美国主要生产异戊橡胶、石油树脂、不饱和聚酯树脂、乙丙橡胶，少数用于生产除草剂、阻燃剂的精细化学品。图表SEQ图表\*ARABIC1：裂解C5馏分的主要衍生产品碳五是石化和炼油行业的副液。分别产自乙烯工程，炼油厂和天然气净化过程。三种不同来源的碳五副液的组份完全不同，如来自乙烯工程的裂解碳五副液含有不饱和的单烯烃、双烯烃和饱和的烷烃，其中组份共有70余种；来自炼油厂的炼厂碳五副液含有单烯烃和烷烃，其中组份约30种；来自天然气净化过程的天然碳五副液的组份有近10种。图表SEQ图表\*ARABIC2：典型裂解C5馏分组成乙烯副产裂解碳五可得到多种高附加值化工产品，如异戊二烯、环戊二烯、间戊二烯、异戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-1-丁烯、环戊烷、环戊烯、异戊烷、正戊烷等；其中异戊二烯、环戊二烯（双环戊二烯）和间戊二烯这3种双烯烃含量约占一半左右。碳五烃类中含有三种双烯烃类：环戊二烯15~17%，异戊二烯15%~20%，间戊二烯10-20%，近年来，碳五馏分的利用已由初期的混合利用转向分离单组分的利用，同时向制备精细化工产品方向发展。三种双烯烃类的主要用途有：（1）环戊二烯（CPD）：能进行聚合、氢化、卤化、加成、缩合和还原等反应，用途广泛。环戊二烯的活性高，已成为有机合成工业的重要原料。主要用途有：①生产多种橡胶，如顺式聚环戊烯橡胶和乙丙橡胶等，尤其是降冰片烯橡胶可用于减震防震领域中；②合成石油树脂，产品性能良好，可用作干性油、增粘剂、固化剂、增塑剂、防腐剂、油墨或其他高分子掺合改性。也可制备硫化水泥，用于建筑和铺路。环戊二烯聚合产物有双环、三环、四环和五环结构，其中以双环戊二烯（DCPD）用途最大。由双环戊二烯与乙烯、丙烯共聚得到的三元乙丙橡胶，具有很好的耐候、耐老化、耐酸、耐热、耐化学品等性能，广泛用于汽车零部件和工业品配件。目前，工业化乙丙橡胶第三单体主要有双环戊二烯、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、二次反应少而应用最广。乙叉降冰片烯可由双环戊二烯与1,3-丁二烯反应，再经异构化而制得。此外，双环戊二烯与环戊二烯共聚，可得到机械强度高、能与天然胶媲美的通用橡胶。此产品目前已在美国、日本、德国等国进入工业化研制阶段。双环戊二烯经热聚可制得用于涂料、压敏胶粘剂、热熔型胶粘剂、印刷油墨等领域的石油树脂；由双环戊二烯制备的金刚烷类药物是治疗A型流感的特效药；由双环戊二烯加氢制得的四氢化双环戊二烯及其衍生物可用作高能赛车、导弹的高性能、高密度、高热值燃料；在双环戊二烯中加入催化剂和活化剂，可制成具有优异机械性能，形状复杂的RIM制品；双环戊二烯与多种醇反应，可生成一系列醚或酯类产品，合成气味优雅的香料；在羰基钴或氧化铑催化剂作用下，双环戊二烯与一氧化碳进行羰基反应生成二醛，再进一步加氢合成多元醇，可用作增塑剂；双环戊二烯还可以与金属元素（如铁、镍、钴等）结合形成比较稳定的金属有机物，如二茂铁，不仅可在燃料中使用，节能消烟，而且还可以用作紫外线吸收剂、合成氨的催化剂、耐磨材料的促进剂等。除此之外，双环戊二烯还可用于桐油、亚麻仁油、大豆油、鱼油等的改性，以加速其干燥，提高耐水、耐碱性能。双环戊二烯另一潜在需求是不饱和聚酯树脂，它能替代苯酐生产各种牌号的聚酯树脂。环戊二烯的卤化反应及其衍生物是合成药物的原料，如杀虫剂氯丹、七氯等。其他农药如硫丹，易分解，残毒较小。制造除草剂能在土壤中分解。由四氢双环戊二烯重排可制备金刚烷类药物，是治疗A型流感特效药。美国双环戊二烯的主要用途是：石油树脂占50%，不饱和聚酯树脂占27%，乙丙橡胶弹性体占13%，其他（合成阻燃剂、农用化学品）占10%。图表SEQ图表\*ARABIC3：全球双环戊二烯生产商及生产能力（千吨/年）图表SEQ图表\*ARABIC4：主要国家或地区双环戊二烯下游衍生物市场结构图表SEQ图表\*ARABIC5：双环戊二烯的用途（2）异戊二烯（IP）：主要用途有：①合成高分子化合物系列，包括异戊橡胶、丁基橡胶、负型光刻胶原胶、IP与苯乙烯嵌段共聚体等；②合成萜烯类化合物，制取新激素、维生素E、化妆品角鲨烷、香料等；③生产二氯菊酸乙酯高效、低毒农药杀虫剂。图表SEQ图表\*ARABIC6：全球异戊二烯生产商及生产能力（千吨/年）图表SEQ图表\*ARABIC7：主要国家或地区异戊二烯下游衍生物市场结构（3）间戊二烯：在萃取精馏异戊二烯过程中同时得到间戊二烯。间戊二烯的消耗主要集中在埃克森美孚、Hercules和日本瑞翁等公司,用于生产脂肪族石油树脂,少量用于生产精细化学品。全球每年的消耗量超过15万吨,其中北美占64%,西欧占12%,东亚占24%。常用作合成橡胶、塑料、尼龙、萜烯类树脂和精细化工原料。高纯度间戊二烯可制备高级石油树脂，用作粘结剂、涂料、环氧树脂固化剂、顺酐、马路标漆等。二、国际碳五行业发展面临的问题碳五馏分是蒸汽裂解制乙烯装置的副产物，一般约为乙烯产量的10%～20%，通常含有4～6个碳原子的烷烃、烯烃、双烯烃等二、三十种组分。其中含量较多的为异戊二烯(IP)、环戊二烯(CDP)和间戊二烯(PIP)，其含量分别在22%(质量分数，下同)、16%、16%左右波动，三者约占碳五馏分的40%～55%。这些双烯烃由于具有特殊的分子结构，化学性质活泼，可合成许多重要的高附加值产品，是化工利用的宝贵资源。随着乙烯工业的快速发展和对合成橡胶及合成树脂的需求增大，裂解碳五馏分作为一种重要的化工原料，其分离利用已经日益受到世界各国的普遍重视。目前，国内外碳五分离工艺主要包括以分离IP为主的全分离工艺和以分离CPD为主的简单分离工艺。全分离工艺一般采用溶剂萃取精馏方法来分离IP、PIP和CPD等，工业上常用的溶剂有乙腈(ACN)、二甲基甲酰胺(DMF)、N一甲基吡咯烷酮(NMP)等。简单分离工艺一般采用热二聚法分离出双环戊二烯(DCDP)。三、国际碳五行业技术发展现状及趋势随着乙烯工业的发展,作为乙烯副产物的裂解碳五馏分的利用已愈来愈引起人们的重视。综合国内外碳五馏分分离和利用的发展趋势,当今碳五烯烃的化工利用已由初期的混合利用转向单组分利用,利用重点集中于碳五馏分中的IP、间戊二烯和CPD,而单烯烃和烷烃的利用也得到重视。因此开发更加有效分离裂解碳五馏分的技术路线仍是今后合理利用碳五馏分的重点。碳五馏分分离工艺主要包括以分离IP为主的全分离工艺和以分离CPD为主的简单分离工艺。当前碳五全馏分分离工艺的主要方法仍集中于萃取精馏,使用的溶剂主要有ACN,DMF,NMP,3种溶剂抽提法都已成功工业化。无论是在分离流程方面,还是在能耗、物耗等方面,各种溶剂抽提法都有技术进步的空间。通过采取热量集成、过程耦合、流程优化等方法可将现有工艺进一步改善。同时,开发新型萃取剂、引入催化加氢除炔技术和采取化学吸收等方法也是碳五馏分分离技术今后发展的新方向。第二节世界碳五行业市场情况一、2010年世界碳五产业发展现状碳五是一种宝贵的资源，可以通过它生产一系列高附加值的化工产品，世界各国普遍关注碳五的开发利用。环戊二烯和双环戊二烯可从乙烯装置碳五馏分中分离出来，是碳五利用的重要内容。日本是碳五综合利用最好的国家，特别是在开发碳五系列精细化学品方面更为显著。将碳五馏分的80%～85%用于分离异戊二烯，然后再将其用于生产合成橡胶和香料、化妆品、药品、杀虫剂等。还将碳五馏分分离后用于生产石油树脂、制造路标漆、热熔胶、印刷油墨和橡胶增黏剂等。其中瑞翁公司是碳五综合利用的典型代表，其碳五利用率达80%以上，是世界上碳五利用率最高的企业。美国碳五分离利用率达到了70%。从裂解碳五中首先分离出环戊二烯和间戊二烯，用来生产各种石油树脂，现有石油树脂的年总生产能力达17万吨。二、2010年国际碳五产业发展态势C5馏分主要是石化企业石油烃类高温裂解制乙烯过程的副产品，一般可以粗分为两大类:一类是活性组分，主要包括异戊二烯(ISP)、环戊二烯(CPD)(通常以二聚体环戊二烯(DCPD)的形式存在)、间戊二烯(PIP)和异戊烯、1-戊烯;另一类是非活性组分，主要有正戊烷、异戊烷和环戊烷。其中双烯烃(ISP、CPD或DCPD、PIP)由于特殊的分子结构，化学性质活泼，是最具有利用价值的重要的化工原料，这些有用的化工原料占到C5馏分的40%～50%，利用这些原料可以生产异戊橡胶、特种橡胶、石油树脂、SIS弹性体、农药、香料、固化剂、阻燃剂、节能消烟剂、速效灭菌剂、医药等多种高附加值的石油化工和精细化工产品，可产生巨大的社会效益和良好的经济效益。因此，一些专家明确指出“C5烃及其衍生物——全球性商机”，而一些大公司已经从全球性的角度来看待，考虑C5馏分综合利用的商业机会。这些大公司之间建立起稳定的上下游产销体系，彼此创造丰厚的利润。三、2010年国际碳五行业研发动态裂解C5馏分含有异戊二烯(IP)、环戊二烯(CPD,通常以二聚体即双环戊二烯的形式存在)、间戊二烯、异戊烯、1-戊烯、2-丁炔、3-甲基-l-丁烯、环戊烷、环戊烯、异戊烷、正戊烷等许多很有价值的化工原料。而IP、环戊二烯和间戊二烯的含量约占裂解C5馏分的45%～55%(体积分数,下同),其中环戊二烯为15%～17%,IP为15%～20%,间戊二烯为10%～20%。这些双烯烃和单烯烃由于其特殊的分子结构,化学性质活泼,可以合成出许多高附加值的产品,是化工利用的宝贵资源。近年来,C5馏分的利用已由初期的混合利用转向分离所得单组分的利用,同时向制备精细化工产品方向发展。显然,C5烃及其衍生物的综合利用已成为全球性商机。四、2010年全球碳五行业挑战与机会随着经济全球化和全球市场的逐步形成，企业竞争范围从一个国家或地区扩大到全球市场．因此企业想要取得竞争优势必须在全球范围内，通过战略收购与合并的方式成为跨国公司进入全球市场。碳五工业也不例外。全球化趋势强劲，大公司并购改组成风。过去的20年间，合并与收购成为各公司不断演绎的主题。20世纪90年代初产品的生物降解性与安全性曾是行业热点，但目前业界越来越关注产品的成本与全球的供应能力。第三节部分国家地区碳五行业发展状况一、2010年美国碳五行业发展分析目前，美国从裂解C5馏分中回收的异戊二烯总生产能力约为15万吨/年，回收的双环戊二烯约为12万吨/年，回收的间戊二烯浓缩物(45%～80%)约为9万吨/年。异戊二烯用于合成顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶约为6万吨/年，用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)和苯乙烯-异戊二烯二嵌段共聚物约为5.4万吨/年，用于丁基橡胶约为0.68万吨/年。此外，在精细化学品方面，正在致力于开发用于维生素、医药和香料的中间体;双环戊二烯主要用于C5脂肪族石油树脂，其需求量约为7.0万吨/年，用于不饱和聚酯和醇酸树脂的用量约为3万吨/年，用于聚双环戊二烯树脂(反应注塑成型树脂)的用量约为1.5万吨/年，其余用于生产亚乙基降冰片、阻燃剂以及高能燃料等;间戊二烯浓缩物几乎全部用于生产C5脂肪族石油树脂。图表SEQ图表\*ARABIC8：国外部分公司C5分离装置规模二、2010年欧洲碳五行业发展分析西欧是裂解C5化工利用率较低的地区，这是由于裂解装置分散在十几个国家，集中很困难，只有25%予以分离利用，75%用作裂解原料或直接作燃料。目前只有荷兰Shell公司建有一套生产能力为2.5万吨/年的异戊二烯分离装置，产品主要用于生产顺式聚异戊二烯橡胶。三、2010年日本碳五行业发展分析日本是裂解C5化工利用较好的国家，目前乙烯产量在600万吨/年以上，裂解原料94%以上为石脑油，因此所得裂解C5馏分的数量较大，其中回收的异戊二烯生产能力约为12.0万吨/年，回收的双环戊二烯能力约为6.0万吨/年.异戊二烯用于生产顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶约为6.5万吨/年，其次用于SIS制造，需求量约为5万吨/年，此外还用于生产高附加值的香料、维生素和杀虫剂;双环戊二烯主要用来生产C5脂肪族树脂，需求量约为4.6万吨/年;间