异戊二烯作为极其重要的轻馏分双烯烃,主要是从裂解C5轻馏分中提取。当前,异戊二烯被分离出来后主要用于生产合成橡胶和一些精细化学品。随着国内异戊二烯产业的不断壮大,应用领域也在拓展,但当前国内主要的下游行情不容乐观,市场增长乏力,亟需寻求新的行业增长点。
用于橡胶及精细化工领域
异戊二烯被分离出来后主要用于生产聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、丁基橡胶。其结构是典型的共轭双键,化学性质活泼,通过各种化学反应可以合成香料、农药、药品及其他精细化工产品,如拟除虫菊酯类农药、芳樟醇、异植物醇、维生素E等。
在合成橡胶领域,采用聚合级(含量≥99.5%)异戊二烯,主要有如下几种下游产品:
——聚异戊二烯橡胶 包括顺式1,4-聚异戊二烯(简称异戊橡胶,IR)和反式1,4-聚异戊二烯(简称合成杜仲胶,TPI),目前工业产品主要是异戊橡胶,它因分子结构及性能与天然橡胶最接近,因此被称为“合成天然橡胶”,是合成橡胶中能够替代天然橡胶综合性能最好的胶种,可广泛应用于轮胎、胶带、胶管等橡胶加工领域。
——SIS 由苯乙烯、异戊二烯通过阴离子聚合制得。SIS是粘合剂、涂料、塑料改性等领域的理想材料,也是新一代压敏胶、热熔胶和密封胶的主要原料。
——丁基橡胶 由高纯异丁烯掺入少量(4%左右)异戊二烯共聚制得。
——苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元集成橡胶(SIBR) 由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯为原料,以有机锂为引发剂,通过阴离子溶液聚合制得,是一种新型合成橡胶。
在精细化工领域,采用化学级(含量≥98.5%)异戊二烯,主要有如下衍生产品。
——芳樟醇 一种重要香料,也用作多种合成香料的中间体,更主要用于合成维生素E、维生素A、维生素K。
——拟除虫菊酯类杀虫剂 以异戊二烯为原料,采用偏氯乙烯加成法经二氯菊酸乙酯制得,如二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯等。
美、日利用水平最高
美国和日本是目前世界上异戊二烯利用水平最高的两个国家。日本Zeon等公司异戊二烯衍生产品更是涵盖了石油化学品、特种化学品、精细化学品和医药化学品,产品有异戊橡胶、SIS、固化剂、各种香精香料、各种五元环溶剂及中间体。埃克森美孚(ExxonMobil)公司是全球最大的丁基橡胶生产商、最大的异戊烯生产商和主要的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)(与Dow合资)生产商。另一些公司重点利用异戊二烯产品,如固特异(Goodyear)是美国最大的异戊橡胶生产商;Kraton是全球最大的SIS生产商;Kurarayr除了生产特种异戊橡胶和氢化SIS以外,还开发出以异戊二烯为原料的几十种医药、香料和农药系列精细化工产品。
据文献调查,目前国外有十几家SIS生产企业,大部分装置切换生产SBS、SEBS(加氢SBS)和SIS,装置产能合计约85万吨。其中美国有4家SIS生产企业,装置产能将近32万吨,居全球第一。另外,Kraton Polymers公司是全球规模最大的SIS生产商,在美国、法国、德国、巴西、日本等拥有SBS/SIS/SEBS生产装置,装置产能合计将近42万吨,约占全球总产能的一半。可乐丽公司是全球唯一的SEPS(加氢SIS)生产商,已在日本和美国分别建立了1.9万吨的生产装置,且只生产SEPS。
中国以内部消化为主
目前,随着我国乙烯工业的迅速发展,轻馏分资源日趋丰富,促使异戊二烯的生产发展非常迅猛。国内异戊二烯生产厂家与产能见表1。
从目前国内情况来看,异戊二烯主要是以内部消化为主。
2010年以前我国还未实现聚异戊二烯的工业化生产,仅试验装置年产几百吨,出口量几乎为零,国内聚异戊二烯的消费基本依赖进口。而后,随着我国乙烯装置的建设,C5资源不断增多,技术的不断提升,聚异戊二烯工业化生产装置如雨后春笋般拔地而起。截至2017国内SIS、聚异戊二烯生产企业及产能如表2、表3。
国内异戊二烯主要应用在聚合物领域,下游异戊二烯橡胶及SIS市场价格并不乐观。目前国内异戊二烯橡胶总生产能力达到25.5万吨,产能过剩。尤其是异戊二烯橡胶作为NR的替代产品方面,需求异常疲软。目前天然橡胶市场供应充足,异戊二烯橡胶市场疲态维持。国内异戊二烯橡胶厂家一部分在成本线徘徊,一部分处于亏损状态。SIS市场较好,基本维持供需平衡。
从全球市场来看,高纯异戊二烯市场增长点主要在新型合成橡胶SIBR。燕山石化研究院、北京化工大学、大连理工大学均已在这一领域均有研究进展,以后也将成为国内高纯异戊二烯市场增长点。