防范有毒塑料污染 偏苯三酸酐迎契机
□ 中国化工学会 冯世良
近期“塑化剂”即邻苯二甲酸(PA)酯类物质引起的食品安全事件在两岸掀起轩然大波,目前,PA酯类增塑
剂仍占国内增塑剂消费总量的80%以上。为保障食品安全和人民身体健康,防范PA酯类物质对食品的污染,工业
和信息化部2011年6月30日下发了《关于防范PA酯类物质污染的紧急通知》。以偏苯三酸酐为原料生产的偏苯
三酸三辛酯(TOTM)是一种无毒环保型增塑剂,且增塑性能与PA酯类相近,可以在某些领域替代PA酯类增塑剂。
世界各国对PA酯类增塑剂相关限制法规的出台以及对PA酯类增塑剂使用的不断规范,将加快偏苯三酸酐产业的
发展。偏苯三酸酐下游产品广泛应用于增塑剂、粉末涂料、绝缘材料等,具有无毒、耐热性、低挥发性、耐油性、
可加工性等优点,在家用电器、建筑材料、汽车、航空、航天等领域,具有广泛的发展前景。
国内产能迅速扩张
2006年我国共有偏苯三酸酐生产企业10多家,而总产能不到3万t/a,规模小,技术含量低,低水平复制
多,布局分散。随着技术的进步和市场的优胜劣汰,到2010年偏苯三酸酐生产企业减少到5家,产能增长了一
倍达到6.5万t/a。2010年我国偏苯三酸酐生产厂家及产能统计见表1。
目前国内外大部分偏苯三酸酐企业采用间歇式氧化工艺,生产工艺落后、产品质量不稳定,周而复始的升降
温导致生产设备的使用寿命大大降低,设备腐蚀严重、安全性能差、环境保护压力大、能耗高、能源得不到有效
回收和综合利用。镇江正丹化学工业有限公司等企业目前采用连续式氧化工艺,为降低成本,提升质量做出了有
益探索。其中,镇江正丹化工的专利——“连续法氧化工艺生产偏苯三酸酐的方法”(专利号ZL02143030.6),于
2010年11月被国家知识产权局评为中国专利优秀奖,相关设备也取得多项发明专利和实用新型专利,在生产成
本和产品质量上已显现出很强的市场优势,其生产的产品中PA含量≤300?滋g/g,在国内外市场得到用户的广泛
认可。
表1 2010年我国偏苯三酸酐生产厂家及产能统计 万t/a
生产厂家 产能
镇江正丹化学工业有限公司 3.5
无锡百川化工股份有限公司 1.0
波林化工(常州)有限公司 1.0
安徽泰达新材料股份有限公司 0.5
常州正康化工有限公司 0.5
合计 6.5
需求前景看好
2010年我国偏苯三酸酐消费量为5.8万t,其中50%左右用于生产增塑剂TOTM,40%用于制造混合型聚酯树
脂粉末涂料,10%用于制造高级绝缘材料、高温固化剂等。
增塑剂 TOTM作为一种无毒环保型增塑剂,具有耐高温、抗老化、耐腐蚀、耐迁移、绝缘性能优良等特性,
在增塑剂行业已得到充分肯定和发展,尤其欧盟RoHS指令和REACH法规对环保标准要求的提高,为TOTM在增塑
剂行业逐步取代邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑剂铺平了道路。因DOP增塑剂易析出苯成分会对人体造成一定危
害,欧盟法规已明确限制在相关PVC制品中使用邻苯类增塑剂。据有关报道,欧美地区使用环保型增塑剂已占80%,
而中国市场使用环保型增塑剂不到20%。据统计,2010年我国DOP产能超过300万t/a,而且每年都有3%左右的
增长。2010年TOTM国内市场需求在8万t左右,消耗偏苯三酸酐约2.8万t。随着人们环保和安全意识的不断
提高,TOTM在增塑剂中所占的比例会快速提高,市场需求将会大幅增长,预计到2015年增塑剂行业对偏苯三酸
酐的需求将达到9万t。
粉末涂料 随着近年来我国轻工家电、汽车、建材等行业的迅速发展,对环境友好、性能优良的粉末涂料的
需求日益增长。据粉末涂料协会的统计数据显示,2010年国内粉末涂料产能已达到91万t/a,预计2011年可达
105万t/a。粉末涂料的迅猛增长带动了偏苯三酸酐市场需求的快速增长,预计到2015年我国粉末涂料产能将达
170万t/a,其中混合型聚酯树脂粉末涂料85万t/a,需消耗偏苯三酸酐4.2万t。
其他 此外,聚酰胺-酰亚胺和聚酯酰亚胺不但可用作绝缘材料,还可用于制造电器元件、阀件、轴承、喷
气发动机零件等模制塑料部件,目前国内在这一领域还有待进一步开发,可为偏苯三酸酐产业的发展提供新市场
和新动力。预计到2015年需消费偏苯三酸酐约1.8万t。
综上,预计到2015年,国内市场对偏苯三酸酐的需求将达到近15万t,发展前景良好。
表2 2010年我国偏三甲苯生产企业及产能产量统计 t/a
生产企业 产能 产量/t 备注
中国石油化工股份有限公司长岭分公司 6000 5000 -
山东锐博化工有限公司 5000 3000 生产不稳定
中国石油独山子石化公司 7500 7000 -
中国石油兰州石化分公司 12000 10000 -
南京炼油厂有限责任公司 15000 11000 -
盘锦锦阳化工有限公司 25000 尚未投产
合计 70500 36000
原料紧张制约生产发展
在偏苯三酸酐产业链中,生产偏苯三酸酐的原料偏三甲苯占有十分重要的地位。偏三甲苯主要来源于炼油厂
重整装置二甲苯塔底油重芳烃,其组成较复杂,其中富含偏三甲苯、甲乙苯、均三甲苯、连三甲苯和均四甲苯等
C9和C10芳烃,通过精馏可以把偏三甲苯从中分离开来。国外自上世纪50年代就开始从重整C9芳烃中分离出偏
三甲苯,利用它来生产精细化工产品,经过数十年的发展,其应用领域日益拓宽,已形成了比较完整的体系。我
国C9芳烃的利用起步较晚,在80年代初才首先分离出纯度≥95%的偏三甲苯,并逐步开发其相应的下游产品。
国内重整C9芳烃中约含30%左右的偏三甲苯,通过高技术的精细分离可得到纯度≥98.5%的偏三甲苯。但因这些
重芳烃沸点较接近,分离比较困难,加上重芳烃的辛烷值较高,因此大部分C9芳烃被用作汽油调和组分去了。
2010年我国偏三甲苯生产企业及产能产量统计见表2。
可以看出,受C9芳烃资源的限制,目前国内偏三甲苯生产规模小、分布散,且基本控制在大型国有石化企
业及其下属企业手中,不能满足市场需求,价格居高不下,极大地制约了偏苯三酸酐产业的健康发展。
标准缺失导致发展滞后
2011年5月18日,有调查称,一种可能致癌或导致男婴生殖器发育变异的环境激素——PA被检测出存在于
多类塑料婴幼用品及儿童玩具中。作为一种有机类化合物的总称,PA主要用作增塑剂,在儿童塑料玩具、医疗器
械、化妆品、农药、人造革及食品包装材料中均有广泛应用。PA同时也是一种具有类似雌激素作用的环境激素(亦
称环境荷尔蒙或内分泌干扰物,是指一类干扰人体正常激素功能的外因性化学物质,可能影响包括人类在内的各
种生物的生殖功能、免疫系统和神经系统),早在1995年就被世界卫生组织公布为内分泌干扰物,是对动物的生
殖系统造成危害的一类环境污染物。
1999年11月,欧盟委员会通过法令开始对部分PA设限。2005年欧盟通过的一项欧盟指令,规定了所有生
产及进口的玩具及育儿物品中DEHP(DOP)、DBP、BBP等三种物质含量的浓度综合百分比不得超过0.1%。2011年
2月,欧盟再出杀手锏,将上述三种PA酯类直接列入化学品“淘汰名单”。此举意味着,如无特别授权,3~5年
后这三种PA酯类增塑剂将在欧盟市场上绝迹。美国、日本、韩国、澳大利亚、阿根廷等国亦已对玩具等与人体、
卫生食品相关的所有塑料制品中PA酯类增塑剂的含量做出了与欧盟类似的限定。
自从欧盟标准颁布之后,出口欧盟的塑料制品就基本不再使用PA酯类增塑剂。但由于国内对PA酯类增塑剂
在玩具等与人体、卫生食品相关的塑料制品中的含量并没有明确限制,出于成本考虑,内销的塑料制品绝大部分
仍使用PA酯类增塑剂。相关产业政策的滞后和标准的缺失,制约了TOTM在内的环保增塑剂产业的发展。
推动产业技术升级
(1)大力发展连续法氧化生产技术,淘汰落后产能,加强同行业企业之间的联合和技术交流,进一步做好
节能降耗和绿色环保工作,推动我国偏苯三酸酐产业技术升级和健康发展,提高我国偏苯三酸酐产品在国际市场
上的竞争优势,进一步扩大国际市场占有率。
(2)多渠道争取国内外的重芳烃资源,鼓励发展C9芳烃的综合利用,扩大偏三甲苯的生产规模,增加偏三
甲苯的供应,缓解市场供需矛盾。同时加大技术投入,争取在甲苯、二甲苯的烷基化制备偏三甲苯方面的技术上
有所突破,彻底解决偏三甲苯原料来源单一的问题。
(3)相关部门应尽快完善相关政策,科学规范PA酯类增塑剂的使用范围,行业企业也应密切关注与国际规
则与动向,发展环保型替代产品,做到未雨绸缪,科学发展。