尽管欧美一些国家发生主权债务危机的震荡和国际经济复苏的不稳定性,但是全球磷化工发展和市场的复苏已显现端倪。鉴于世界磷化工发展的新趋势新特点,机遇和挑战并存。在“十二五”新的历史发展时期,我国磷化工产业应该抢抓机遇,迎接挑战,加快发展。那么,以什么样的发展思路促进我国的磷化工又好又快的发展,如何进一步调整产业结构,转变发展方式,加快产业的转型升级,做大做强磷化工产业?在日前由中国化工信息中心主办,全国化工节能(减排)中心和江阴澄星实业集团有限公司共同承办的“2012国际精细磷化工技术交流大会” 上,武汉工程大学化工与制药学院的贡长生教授就未来磷化工产业的发展方向做了解答。
一、 世界磷化工发展呈集中化、精细化态势
1. 世界磷矿石分布相对集中,资源利用更受重视
磷矿资源是发展磷化工的基础原料,世界各国都十分重视磷矿资源的开发利用,积极发展磷化工产业。目前全世界磷矿资源储量约为500亿吨,主要分布在非洲、北美、亚洲、中东、南美等60多个国家和地区,其中80%以上集中分布在摩洛哥、美国、南非、约旦、中国和俄罗斯等国。按资源储量计,摩洛哥位居首位,中国居第二位,美国居第三位。
全世界有31个国家生产磷矿,总生产能力约1.8亿吨。2010年世界磷矿产量达1.77亿吨, 同比增长9.6%。主要生产国家有美国、中国、摩洛哥和俄罗斯,4个国家磷矿产量之和约占世界磷矿总产量的70%,其中,我国磷矿石的产量约占1/3。
全球磷矿产量的80%用于生产磷肥,20%用于生产工业磷酸盐和其它磷化合物。我国磷矿产量的77%被加工生产磷肥,16%用来生产黄磷,7%被用于生产饲料级磷酸钙盐。
目前世界工业生产的无机磷化合物有200多种,加上同一品种不同规格,总数达300种以上。其中美国无机磷化合物达114种,我国有100多种。全世界生产的有机磷化合物近10000种,主要是磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯、硫代磷酸酯、卤代磷酸酯等。
2. 世界磷化工发展趋于大型化和精细化
(1)国际化和大型化成为世界磷化工发展的新趋势
由于资源、能源的导向和环境保护政策的调整,近年来国外一些大公司大企业进行兼并重组、产业结构和布局的调整,致力于发展高科技、高附加值的磷化工产品和技术,以提升技术水平和扩大产品的应用面,增强企业核心竞争能力。最典型的例证就是Rhodia和 Albright & Wilson的兼并重组,使Rhodia公司成为全球生产精细磷化学品的 “带头羊”。同时,IMC和Cargill这两个北美最大的磷肥企业宣布合并成立新美盛公司,其磷矿石的产能占全球的13.9%,磷肥的产能占全球的17.1%,钾肥的产能占15.5%,成为磷肥行业的巨无霸。
(2)精细化和专用化是磷化工发展的新特点
当今国际上知名的大公司无一不是走精细化的发展道路,通过自己的专利技术,大力发展精细磷化工主导产品,以提高核心技术的竞争力。例如,Rhodia、Innophos等在全球精细磷化工市场份额中占有很大的份额,在阻燃剂、水处理剂、磷系催化剂、含磷药物以及中间体、表面活性剂等领域加强研究和开发,提高竞争力。又如,美国Monsanto公司是全球最大的草甘膦除草剂生产企业,以色列ICL公司是世界上最大的磷系阻燃剂生产企业,荷兰Thermphos公司是全球最大的食品和药物用磷酸盐制造企业,日本化学工业公司(Nippon Chemcal Industrial Co. Ltd)和罗莎(ROSA)公司则是全球最大的高纯电子级磷酸生产企业。
(3)多联产、一体化和循环化的特点越来越凸显
所谓多联产就是不同产业或企业间进行耦合共生,无机、有机、化肥联合生产,拓宽产业链;而一体化就是原料、产品上下游一体化,磷矿、磷肥和磷酸盐生产一体化,有利于延伸产业链;循环化就是发展循环经济,合理利用资源和节省能源,搞好综合利用,加强生态环境的保护。
(4)磷酸盐工业仍是世界磷化工的主角
纵观世界各国磷化工的发展概况,仍然是磷酸盐化工唱主角。2010年全球磷酸的产能为4780万吨P2O5,预计2014年全球磷酸的产能将达到5550万吨P2O5,2009~2014年全球磷酸产量年增长率预计达到5%。
磷酸盐工业品种多,主要有磷酸钠盐、钙盐、钾盐、铵盐、锌盐、锰盐、铝盐等,生产技术相对比较简单,应用又比较广泛。从目前世界磷酸盐工业市场消费情况看,尽管磷酸盐洗涤助剂和清洁助剂受到禁磷的制约,但仍有较大的应用空间,占据工业市场消费的50%以上,仍然是工业磷酸盐的重要品种。而食品级磷酸盐等专用磷化学制品的应用将日益广泛,大有发展前途,如图1所示。
二、我国磷化学工业发展迅速,
技术进步显著
1. 磷化工产业快速发展
我国磷化学工业经过60多年的建设和发展,已从以磷肥和黄磷为主的初级磷矿加工发展成为以黄磷深加工和磷酸精细加工为主的精细磷化工产业;基本形成了科研、设计、设备制造、生产、贸易和技术服务等完整配套的工业体系,产业布局和产品结构的调整趋于合理,市场竞争力不断增强;目前以磷酸盐为主体,无机磷化工和有机磷化工相配套,品种比较齐全且各具规模,能满足国民经济发展和外贸出口需要的中国特色磷化工正在不断做大做强。
从2005年起,我国磷酸盐肥料的产量已连续超过美国(美国肥料磷酸盐产量维持在1100万吨P2O5左右),成为世界上第一磷肥生产大国。2010年我国磷复肥产业群策群力再创佳绩,实现了新的突破,磷复肥产量创造了历史新高(见表1)。由表1可见,我国磷肥产业结构正进一步优化,磷肥品种更趋多元化和功能化,科学施肥更趋合理,出口比重不断增加。
表1 2005~2010年我国磷肥生产和消费概况 (折纯P2O5)万吨
年份 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 |
磷肥表观消费量 | 1167 | 1213 | 1142 | 1151 | 1254 | 1316 |
国产磷肥 | 1125 | 1210 | 1351 | 1285 | 1385 | 1582 |
高浓度磷肥 | 678 | 820 | 992 | 948 | 1061 | 1301 |
高浓度磷肥所占比重/% | 60.3 | 67.8 | 73.4 | 73.8 | 76.6 | 82.2 |
国产磷肥市场占有率/% | 89.7 | 92.1 | 96 | 96.3 | 96.7 | 97.5 |
进口量 | 120 | 96 | 46 | 15 | 42 | 42 |
出口量 | 78 | 94 | 255 | 150 | 174 | 308 |
我国是世界上磷化工生产大国。除了是磷肥第一生产大国外,在无机磷化工方面已能生产磷酸盐的绝大部分品种,而且黄磷、磷酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和饲料磷酸盐等品种的产能和产量位居世界前列。
面对欧美一些国家发生金融债务危机的震荡和经济危机第二次探底带来的风险,我国磷化工产品的出口依然保持着旺盛的势头。2011年我国主要磷化工产品的出口量达136.8万吨(其中不含肥料级MAP、DAP),创汇12.97亿美元,同比增长12.68%。此外,PCl3、POCl3、P2O5、P2S5等产品出口大幅增长。这在一定程度上有利于优化产业结构,促进产品的升级,减少初级产品的出口,加快磷化工产业发展方式的转变。
2. 磷化工产业的科学技术不断进步
随着我国磷复肥产能和产量的快速发展,30万吨磷酸、20万吨磷酸一铵(MAP)、60万吨磷酸二铵(DAP)、40万吨硫铁矿制硫酸、80万吨硫黄制硫酸装置的设计、制造、安装都基本实现了国产化,达到了世界先进水平,装置投资大幅度降低。
我国在中低品位磷矿的开发利用上硕果累累,如胶磷矿精选富集技术达到国际领先水平,中低品位磷矿选矿产业化程度大幅度提高;盐酸法湿法磷酸和窑法磷酸均取得了可喜的进展。我国自行开发的料浆法磷铵、氯化钾低温转化生产硫基复合肥、磷酸快速萃取、传统法二铵与料浆法一铵联产、湿法磷酸净化等技术在磷化工产业中发挥着越来越重要的作用。
我国在黄磷电炉的设计、制造、三相多电极的应用、电炉的生产操作控制与节能降耗等方面均达到了世界先进水平:在精细磷酸盐的生产中,实施清洁工艺,搞好热能的回收与利用;在专用有机磷化学品的开发中,坚持绿色合成技术的研究开发,注重节能降耗。
除了技术装备的进步,我国在磷矿资源的综合开发和利用方面也取得了举世瞩目的重要成果。
三、未来我国需坚持“精细化、专用化、高端化和绿色化”的发展方向
随着技术的进步和资源的优化,全球主要的精细磷化工产业将逐步集中于美国、中国和摩洛哥。中国将凭借着以磷资源为基础的多产联合平台,最有希望成为全世界磷化工的中心。目前国际上的一些知名公司纷纷在我国建立研发机构,转让技术,或投资办厂,或合办企业。因此,机遇喜人,挑战严峻!
在新的发展时期,我国磷化工产业应进一步拓宽发展思路,以科学发展为主题,以转变发展方式和加快产业的转型升级为主线,遵循“稳中求进、好中求快、以磷为主、多元发展”的总体发展思路,坚持“精细化、专用化、高端化和绿色化”的发展方向。①大力发展功能化的精细磷酸盐和专用化的精细有机磷化学品,即高技术含量、高市场需求、高附加值的精细磷化工产品,加快我国磷化工产业高端化的发展;②着力创新,用创新技术和创新理念引领磷化工产业的发展,积极利用和拓展国内国际两种资源与两个市场,着力打造国内一流、国际知名的优质品牌产品,提高核心竞争力;③坚持走新型磷化工发展之路,大力推进循环经济与发展绿色经济,努力构建资源节约型、技术创新型和环境友好型的磷化工产业。
纵观世界各国磷化工的发展概况,磷酸盐化工仍在唱主角。从目前世界磷酸盐工业市场消费情况看,磷酸盐洗涤助剂和清洁助剂仍然是工业磷酸盐的重要品种,占据工业市场消费的50%以上,而食品级磷酸盐等专用磷化学制品大有发展前途。因此,应积极发展食品磷酸盐、饲料磷酸盐、药用磷酸盐、特种磷酸盐以及功能材料磷酸盐等,做大做优精细磷酸盐产业。
在大力发展功能化的精细磷酸盐的同时,应着力发展专用化的精细有机磷化学品,即高技术含量、高市场需求、高附加值的精细有机磷化学品,以满足国民经济建设和高技术发展的需要。专用化的精细有机磷化工的品种很多,涉及的行业和专业领域很广,例如磷系阻燃剂、磷系抗氧化剂、磷系印染助剂、磷系水处理剂、含磷药物及其中间体、磷系油田化学品、磷系催化剂、磷系萃取剂、磷系表面活性剂、磷系新型功能材料等。
四、我国应加强发展精细磷酸盐、有机磷化工和
高端精细磷化工产品
广义上讲,磷化学工业主要包括磷肥和精细磷化工两大产业。磷肥工业包括传统的磷肥制造业和各种新兴磷复肥品种的生产;精细磷化工主要包括功能性的精细磷酸盐和专用化的有机磷化学品。磷化工产业应坚持“精细化、专用化、高端化和绿色化”的发展方向,正确处理好“稳定基础、加强中间、发展高端”的发展关系,努力作好为高新技术产业和其他行业的发展配套服务,积极发展功能化的精细磷酸盐和专用化的精细有机磷化学品,加强做好以下领域的发展和创新。
1. 大力发展精细磷酸盐
今后应重点发展高纯化、超微细、具有特种功能的精细磷酸盐品种:
磷酸盐食品添加剂、磷酸盐饲料添加剂、磷酸铵类(尤其是高聚合度的APP)阻燃材料、特种磷酸盐(包括功能化磷酸盐等)、能源材料磷酸盐。
2. 着力发展精细有机磷化工
精细有机磷化学品主要有磷酸酯(包括氯代磷酸酯和硫代磷酸酯)、亚磷酸酯、磷酸酯、磷盐等,广泛用于医药、农药、阻燃剂、抗氧剂、表面活性剂、纺织印染助剂、油品添加剂、水处理剂和催化剂等。
?誗 有机磷阻燃剂:包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯和磷盐等系列,其典型品种有磷酸三异丙苯酯(TIPP)、磷酸二苯一辛酯(DPOP)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)等。在磷系阻燃剂中最有发展前途的是磷-氮系阻燃剂、高分子量的磷酸酯类阻燃剂和复合型磷系阻燃剂。
?誗 绿色有机磷农药 如草甘膦等;
?誗 磷系水处理剂 如羟乙基二磷酸(HEDP)、2-磷酸基丁烷-1、2、4-三羧酸(PBTCA))、多功能水处理剂;
?誗 高能磷酰化合物(HEPC):在医学领域,主要用于心脑血管疾病、肝炎、癌症和神经性疾病等的治疗和辅助治疗;在药物合成化学中,作为医药中间体用于多种药物的合成;在食品和保健领域,可帮助增强肌肉的性能,补充体力,缓解疲劳。
?誗 磷系抗氧化剂 如亚磷酸酯、磷酸酯;
?誗 磷系表面活性剂 如选矿药剂、油田化学品、纺织印染助剂等;
3. 积极发展高端精细磷化工
高端磷化工产业是发展高新技术的重要支撑,代表着世界磷化工的发展方向和潮流,也是我国磷化工产业实现由磷化工大国向磷化工强国转变之必然。高端磷化工主要指:
超高纯黄磷、超高纯磷酸(如电子级磷酸,高技术材料磷酸等)、磷系电子化学品、手性磷配体和磷系催化剂、磷系新型功能材料、含磷药物和中间体等。