异戊橡胶(IR)是由异戊二烯单体在催化剂作用下,通过溶液聚合制得的一种合成橡胶,因其微观分子结构接近于天然胶(如三叶胶、银菊胶等),故又俗称合成天然胶。目前,IR的生产主要采用溶液聚合工艺,工业上采用的催化体系有由氯化钛/烃基铝组成的齐格勒-钠塔(铝钛)催化剂、有机锂催化剂和稀土催化体系三种。世界上大多数公司以生产钛系IR为主,只有我国和俄罗斯的厂家生产稀土IR,Kraton公司生产锂系IR。
一、产能迅速扩张
2009年以前,我国还没有IR工业生产装置,所需要的产品全部依赖进口。2010年4月广东茂名鲁华化工有限公司1.5万吨工业装置的建成投产,结束了我国无IR工业生产的历史。2010年7月,青岛伊科思新材料股份有限公司3.0万吨稀土IR生产装置的建成投产,使目前我国IR的总生产能力达到4.5万吨。
今后几年,我国将计划建设多套IR工业生产装置,主要有淄博鲁华泓锦化工在淄博的5.0万吨、北京燕山石化的3.0万吨、吉林石化的5.0万吨、青岛伊科思在抚顺的4.0万吨、盘锦和运集团的3.0万吨以及青岛第派拟建的3.0万吨等。预计到2015年,我国IR的总生产能力将超过25.0万吨,成为世界重要的生产国之一。
二、进口量减少
2011年我国IR的总进口量为4.96万吨,同比减少24.51%。其中初级形状IR的进口量0.53万吨,约占总进口量的10.69%,同比减少66.24%;IR板、片、带的进口量为4.43万吨,约占总进口量的89.31%,同比减少11.40%。详见表1。
我国IR的进口主要来俄罗斯、日本和美国。2011年来自这三个国家的进口量合4.85万吨,约占总进口量的97.78%,同比减少约24.34%。其中初级形状IR的进口主要来源于俄罗斯和日本,进口量分别约占初级形状IR总进口量的35.85%和37.74%;IR板、片、带也主要来源于俄罗斯和日本,进口量分别约占IR板、片、带总进口量的83.52%和13.54%。近两年我国IR的进口国家和地区情况见表2。
我国IR的进口主要以一般贸易、保税区仓储转口货物贸易、进料加工贸易和边境小额贸易方式为主。2011年这四种贸易方式的进口量合计达到4.65万吨,约占IR总进口量的93.75%,同比减少约23.77%。其中初级形状的IR的进口主要以一般贸易和来料加工装配贸易方式为主,进口量分别约占初级形状的IR总进口量的32.08%和30.19%。IR板、片、带主要以一般贸易和保税区仓储转口货物贸易方式为主,进口量分别约占IR板、片、带总进口量的30.70%和28.89%。近两年我国IR的进口贸易方式情况见表3。
在进口的同时,我国IR也有少量出口。2011年的出口量为0.21万吨,同比2010年的0.26万吨减少19.23%,其中初级形状IR的出口量为0.05万吨,同比减少约28.57%;IR板、片、带的出口量为0.16万吨,同比减少约15.79%。
表1 近年我国IR的进口统计 万吨,
年份 初级形状IR IR板、片、带 合计
进口量 进口平均价格 进口量 进口平均价格 进口量 进口平均价格
/美元·吨-1 /美元·吨-1 /美元·吨-1
2005 1.13 1584 0.51 1950 1.64 1698
2006 1.08 1923 1.08 2192 2.16 2057
2007 1.46 2121 3.86 1948 5.32 1996
2008 1.22 2926 2.09 2912 3.31 2918
2009 1.14 2365 2.47 1841 3.61 2011
2010 1.57 3101 5.00 2991 6.57 3015
2011 0.53 4500 4.43 4436 4.96 4443
表2 近两年我国IR的主要进口国家和地区情况 万吨
进口国家 2010年 2011年
和地区 进口量 所占比例/% 进口量 所占比例/%
日本 1.20 18.20 0.80 16.22
美国 0.13 1.90 0.16 3.16
俄罗斯联邦 5.11 77.80 3.89 78.42
中国台湾 0.03 0.43 0.02 0.48
韩国 0.04 0.59 0.02 0.32
意大利 0.01 0.21 0.01 0.23
其他 0.05 0.87 0.06 1.19
合计 6.57 100 4.96 100
表3 近两年我国IR的进口贸易方式情况 万吨
进口贸易方式 2010年 2011年
进口量 所占比例/% 进口量 所占比例/%
一般贸易 1.92 29.22 1.53 30.85
来料加工装配贸易 0.44 6.70 0.25 5.04
进料加工贸易 0.60 9.13 0.92 18.55
边境小额贸易 2.22 33.79 0.86 17.34
保税区仓储转口货物 1.36 20.70 1.34 27.02
其他 0.03 0.46 0.06 1.20
合计 6.57 100 4.96 100
三、消费量增加
近年来,随着我国轮胎工业的快速发展,对IR的需求量不断增加。2005年我国IR的表观消费量为1.64万吨,2007年达到5.16万吨,2009年表观消费量为3.50万吨,同比增长约15.9%。2011年表观消费量约为7.25万吨,同比增长约7.9%。
我国IR主要用于生产全钢载重子午胎的胎圈钢丝部位;斜胶胎也曾使用过IR,主要是取代天然橡胶,降低生产成本。以20%的比例取代天然橡胶用于胎面胶配方中,用30份的IR等量取代天然橡胶用于胎体胶中,配方和生产工艺无需调整即可使用;用15份IR等量取代天然橡胶用于内胎可以提高生产效率,降低能耗。除轮胎领域外,IR也可以用于胶管、胶带、胶鞋等的生产。
四、未来发展前景看好
1.市场需求潜力大,但实际需求量有限
IR的发展与天然橡胶的发展密切相关。目前我国已经成为世界上最大的橡胶消费国家,天然橡胶和合成橡胶的消费量均位居世界第一。虽然国内天然橡胶产量有所增加,但表观消费量增加更快,2011年达到281.2万吨,同比增长约11.8%,产品自给率只有约26.0%,低于国际公认的30.0%的安全保障线。为降低橡胶工业对国际天然橡胶市场的过分依赖,大力发展IR等天然橡胶代用胶是缓解市场供需矛盾的一个重要措施之一。
根据2010年和2011年我国IR的需求情况以及未来的发展趋势,预计2015年我国IR潜在消费量将超过40.0万吨,实际需求量估计在10.0万吨左右,其中产量将有较大增长,但进口量增长幅度不大,还有可能减少。
2.原料供应较为充足
IR的单体异戊二烯成本约占其生产总成本的70%以上,因此能否有廉价稳定的单体来源是决定其发展的关键因素。异戊二烯的生产方法有合成法、戊烷或戊烯脱氢法和裂解C5溶剂抽提法等数种工艺路线。根据测算,从乙烯副产的裂解C5馏分采用抽提法工艺路线分离异戊二烯是投资及生产成本最低,最具有竞争力的工艺路线。
近年来,我国乙烯工业发展迅速,今后几年将形成多个产能在80万~100万吨的大型乙烯生产基地,C5资源将日益丰富。目前,我国C5分离的生产厂家主要有中石化上海石油化工股份有限公司(生产能力为21.5万吨)、山东玉皇化工有限公司(生产能力为24.0万吨)、淄博鲁华化工有限公司(生产能力为13.0万吨)、濮阳市新豫石油化工有限责任公司(生产能力为5.0万吨)、宁波金海德旗公司(生产能力为15.0万吨)以及抚顺伊科思新材料有限公司(生产能力为15.0万吨)等,总生产能力已经达到93.5万吨。另外,中石油兰州石油化工公司正在建设26.0万吨的C5分离装置,南京化工园区金浦石油化工公司计划建设15.0万吨C5分离装置,北京燕山石油化工公司计划建设15.0万吨C5分离装置,中国石油集团公司计划集中东北地区的裂解C5馏分建设20.0万吨分离装置,福建炼化等公司也计划新建C5分离装置。随着多套C5利用装置的建成投产,我国异戊二烯资源将得到很大发展,将能够逐渐满足我国IR装置的建设原料供应需求。
3.合成技术已经达到工业化水平
我国在IR的研究开发方面已取得了很大的进展。中科院长春应用化学研究所先后成功开发出采用钛系和稀土催化剂体系的IR合成技术;中国石油吉林石化公司研究院、北京燕山石油化工公司以及青岛科技大学等都先后进行过IR的研究和开发工作,并取得了很好的成果。广东茂名鲁华化工有限公司和山东青岛伊科思新材料股份有限公司两套IR工业生产装置的顺利投产,为我国IR的工业生产奠定了强有力的技术支撑。
五、发展建议
1.加快发展步伐
由于IR具有与天然橡胶相似的性能,而我国天然橡胶资源比较匮乏,对国外的依赖程度很大,因此,从今后我国战略发展的角度来看,我国必须加快IR生产步伐,尽快形成工业生产能力。但是需要注意的是,IR的发展受国际天然橡胶的需求以及价格的影响很大,如果天然橡胶的市场价格低迷,则IR的发展会受到一定的限制。另外,合成IR的主要原料异戊二烯占总成本的70%以上,因此,异戊二烯的价格也是影响其发展的一个重要条件。所以IR的消费情况还受到以上的两个主要因素的影响,必须加以关注。
2.加快技术进步,重点是催化技术的研究和开发
虽然我国在IR尤其是稀土IR的研究开发方面取得了很大的进展。但是,目前合成IR技术还不完善,通过稀土催化合成的IR与天然橡胶在性能上还有一定的差距,其顺式-1,4结构含量、胶液粘度、门尼粘度等性能指标还有待改善。因此,今后重点应选择合适的催化体系及国际先进的催化技术,进一步提高顺式-1,4结构的含量,使IR产品在结构上具有高的链归整性、可控的相对分子质量和极性化的高分子链特性,改善橡胶的综合性能,以便进一步实现工业化生产。
3.国家有关部门应该统筹兼顾,合理规划,指导发展
IR是天然橡胶的最佳替代产品,因此,近两年国内相关部门大力推荐发展该产品,许多专家也呼吁应该加大该产品的生产等。但笔者认为,潜在的消费量并不是实际的消费量,不能等同视之。这从近几年我国IR的表观消费量增长幅度并不大就可以看出一些倪端,另外,国外IR发展也很缓慢(2004年还出现过产能大幅度减少的状况)。有关部门应该加以关注,下功夫进行实际消费情况调研,在此基础上进行客观合理指导和规划,以避免企业之间进行盲目新建或扩建装置,导致资源的浪费和无序竞争。
4.对裂解C5馏分进行综合利用,以降低IR的生产成本
为了降低IR生产成本,选择经济合理的单体生产路线十分重要。在现有的工业生产方法中,裂解C5馏分抽提是最经济的,但其经济效益效益受制于C5资源的供应。随着我国乙烯裂解装置生产能力的不断提高,相应C5资源量也增加,因此,为取得分离异戊二烯整体效益,要进行裂解C5馏分综合利用,除利用C5馏分中异戊二烯外,还要尽最大限度利用其他组分,如间戊二烯、环戊二烯等,以降低异戊二烯产品的生产成本。
5.加快产品的应用开发步伐
今后几年我国将有多套IR生产装置将建成投产,在2015年前后将形成一定规模的生产能力。虽然IR的潜在消费量较大,但实际应用情况还有待于进行进一步的研究。因此,在扩大产能的同时,应该着重加强应用研究开发和产品的推广力度,以便使该新产品能够在我国顺利的进行应用,避免造成装置开工状况不佳之局面。在通用IR具有一定市场占有率后,应该开发高附加值的IR产品,以适应特殊制品和材料的需求,满足国内实际生产需求,进一步提升我国轮胎等行业的技术水平。