目前顺丁橡胶工业化生产大部分采用溶液聚合法。不同催化体系及配制是顺丁橡胶生产的关键,它决定了聚合物的微观结构和橡胶的性能等。按照聚合物的微观结构,顺丁橡胶可以分为高顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1,4结构占90%以上,即业内常说的高顺顺丁橡胶)、低顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1,4结构占35%~40%,简称LCBR)、中乙烯基聚丁二烯橡胶(1,2结构占35%~65%)和高反式聚丁二烯橡胶(反式-1,4结构占65%以上)4种产品。镍系、钛系、钴系和稀土钕系催化剂主要用于生产高顺顺丁橡胶,其他聚丁二烯橡胶品种则主要采用锂系催化剂。本文主要述及高顺顺丁橡胶。
行业去产能步伐加快
截至2019年底,国内高顺顺丁橡胶总产能为144.2万吨/年,同比2018年产能减少,主要是巴陵石化6万吨/年顺丁橡胶(1974年投产)去产能整合。国内生产企业由19家减为18家,其中华东10家、华北1家、华南1家、华中1家、东北3家、西北2家。从产能分布来看,华东地区是高顺顺丁橡胶的主要生产地,已占国内总产能的51%。从装置采用的催化剂来看,2019年新增一套稀土柔性装置,即四川石化引进俄罗斯稀土钕系顺丁橡胶技术,将其15万吨/年镍系顺丁橡胶装置通过局部改造,于2019年5月实现5万吨/年钕系顺丁橡胶的设计产能,并可与原有镍系顺丁生产正常切换。截至2019年底,我国共有镍系装置16套,稀土及稀土柔性装置4套,钴系装置1套。
2019年国内主要高顺顺丁橡胶生产企业及产能统计见表1。
2019年我国高顺顺丁橡胶闲置产能约为37万吨,装置情况如下:
辽宁胜友橡胶科技有限公司4万吨/年高顺顺丁橡胶装置自2019年年初停车至今,且近期内无重启计划;山东华懋新材料有限公司10万吨/年高顺顺丁橡胶装置自2015年3月底停车至今,长期内无重启计划;福橡化工5万吨/年高顺顺丁橡胶装置自2013年10月24日停车至今,无重启计划;山东威特化工有限公司5万吨/年高顺顺丁橡胶装置自2018年11月21日停车至今,重启时间待定;山东万达化工有限公司5万吨/年高顺顺丁橡胶装置自2018年11月21日起停车,重启时间待定;山东华宇橡胶8万吨/年高顺顺丁橡胶装置2017年10月20日停车至今,无重启计划,另一套8万吨/年的高顺顺丁装置(稀土/镍系产品)已于2016年第四季度改造为6万吨/年SBS装置。民营企业产能的退出和闲置大多因利润不佳而采取的无奈之举,只要市场价格与原料价差长期有利润,这些产能理论上存在恢复的可能。
由于近年顺丁橡胶产能过剩,装置创效差,原来规划的广东湛江炼化10万吨/年顺丁橡胶柔性装置(镍系/稀土)项目已取消,久泰能源准格尔公司在建的8万吨/年顺丁橡胶装置(镍系)项目已暂停。未来5年国内没有新增顺丁橡胶项目上马,且现有顺丁橡胶装置筹划改造成其他合成橡胶品种的计划也时有报道。由此可见,行业去产能步伐加快。
2019年企业生存环境有所好转
2019年我国顺丁橡胶产量和产能利用率双指标向好,全年高顺顺丁橡胶总产量约为91.2万吨,同比增加8.3万吨,全年平均开工率为63.2%。国内镍系高顺顺丁橡胶竞争延续激烈局面,各生产企业根据市场供需、原料成本等变化,适时调整装置负荷。民企方面,除辽宁胜友、山东华懋、山东威特和山东华宇等装置全年停车外,烟台浩普开开停停,浙江传化和蓝德精化全年平均开工率在5~6成;国企方面,总的开工率较高,如齐鲁石化和大庆石化满负荷开车,四川石化、茂名石化和燕山石化装置负荷也超过9成。稀土顺丁橡胶生产渐有起色,2019年国内燕山石化、传化合成材料持续量产稀土顺丁橡胶。
综合来看,2019年国内顺丁橡胶企业生存的内部环境有所好转,随着部分企业产能的淘汰,未来产业集中度或进一步提高。同时,2020年国内计划新投产丁二烯装置均无配套顺丁橡胶的筹建计划,因此预计2020年国内顺丁橡胶企业外部生存环境压力也将进一步缓解。
产品自给率逐年提升
2019年我国顺丁橡胶表观消费量为106.6万吨,同比增长9.2%,国产产品市场占有率略有上升,为85.6%。近3年我国顺丁橡胶产量、进出口量及表观消费量统计见表2。
我国顺丁橡胶主要用于制造轮胎及其制品、鞋靴产品和塑料改性等。轮胎制造业是顺丁橡胶的最大消费用户,消费占比在70%左右。轮胎产量数据是合成橡胶行业重要的关注指标,能间接了解及关注到行业生产及供需变化。近日,国家统计局发布了2019年全国橡胶轮胎产量数据,截至2019年12月底,全国橡胶轮胎外胎总产量为8.42亿条,同比2018年8.16亿条,增长3.17%。该数据不仅包括充气汽车轮胎,还包括其他非汽车用橡胶轮胎。轮胎产量的增加给顺丁橡胶的生产与消费带来推动力。
进入2020年,由于受春节及新冠肺炎疫情的影响,多数下游生产企业复工时间推迟,顺丁橡胶生产企业中炼化一体化国有企业生产经营相对稳定,而原料完全依靠外购的民营企业影响较重。预计随着疫情结束,二季度顺丁橡胶的生产及市场需求将会有恢复性增长。
进口产品成本优势减弱
据海关统计,2019年国内顺丁橡胶进口量为20.2万吨(含初级形状丁二烯橡胶40022010,丁二烯橡胶板、片、带40022090两个税则号),同比增加4%。从国内近10年顺丁橡胶进口量变化来看(见图1所示),2018年是国内近10年来顺丁橡胶进口量最低的一年;2019年略有回升,但仍处于近10年的低位。这个指标的变化也从一定程度上说明进口顺丁橡胶对比国产顺丁橡胶价格的成本优势在减弱。
2019年我国顺丁橡胶进口量位居前三的国家或地区分别是韩国、日本和新加坡,按不同国家和地区进口量统计见表3。韩国一直是我国顺丁橡胶的主要进口来源国,但近年来进口量持续下降,分析原因:一是我国顺丁橡胶的品质和数量能够满足下游企业的生产需求,对韩国顺丁橡胶替代性比较高,稀释了进口货源对我国顺丁橡胶的影响;二是顺丁橡胶价格变动、同质化产品竞争、供应商与下游企业间结算方式的变化,以及橡胶制品行业的转移也影响了韩国顺丁橡胶在中国市场的份额;三是受2017年3月“萨德”事件以及延伸的“乐天”事件的影响等。
2019年顺丁橡胶贸易方式以一般贸易和进料加工贸易为主。
2020年国产丁二烯供应环境逐渐趋于宽松,部分民营顺丁橡胶生产企业的装置产能利用率将会得到进一步提升。小部分建设完成但始终没有机会投入运营的顺丁橡胶装置也将在新的供需局面下重新思考其生产定位。综合2020年年初不可抗拒力影响导致市场下游复工延期、需求启动缓慢,预计2020年国内顺丁橡胶进口量或将下滑至18万吨左右。
2020年效益有提升预期
回顾2019年,全年顺丁橡胶呈现上半年小幅震荡下行,下半年价格攀升后回落的走势,全年平均价格(BR9000)为11351.4元/吨,同比下跌11.14%。2019年国内顺丁橡胶/丁二烯市场价格走势图2所示。
丁二烯作为顺丁橡胶的主要原料,其价格的涨跌直接影响顺丁橡胶的市场价格及行业的盈亏。同时,轮胎行业作为顺丁橡胶的主力下游,其需求表现积极与否也一定程度作用于顺丁橡胶行情的涨跌。
2019年丁二烯价格重心较2018年明显下移,价格同比下滑约13.07%。得益于此,顺丁橡胶行业生产成本同比明显降低,生产利润得到提升,产品价格在市场竞争中有了下调的空间。当丁二烯价格下降到偏低位时,市场价格主导作用弱化,产业链利润同比向下游合成橡胶行业倾斜,使得顺丁橡胶市场供应量持续释放,市场供应充足。而下游用户需求放缓,多数以随用随采原料为主,供多需少的格局下市场价格回落。
进入2020年,丁二烯的扩能之路仍在进行,原料供应预期或更为充裕,价格或进一步下行,更低成本的原料或使顺丁橡胶行业生产效益仍有提升预期,而市场价格上行乏力。
科研开发聚焦三大重点方向
近年来,顺丁橡胶科研开发重点主要集中在镍系顺丁橡胶工艺改进,进一步降耗提质;废气处理技术研发及工业化应用,满足日益严苛的环保要求;稀土顺丁橡胶技术及新产品开发,适应绿色轮胎的需求等。
1.镍系顺丁橡胶工艺改进
齐鲁石化公司针对现有镍系顺丁橡胶装置聚合丁二烯转化率偏低的问题,提出了调整催化剂铝镍陈化稀释油的加入量、优化回收单元脱水塔和丁二烯塔的工艺操作条件的优化调整方案,有效解决了聚合丁二烯转化率偏低的问题,使聚合丁二烯转化率由不足80%稳定提高至84%以上。
中国石油大学(北京)新能源研究院利用Aspen Hysys 软件对某石化企业顺丁橡胶装置溶剂及丁二烯回收装置以抽余油和己烷溶剂作为回收溶剂的生产工艺分别进行了建模和模拟,将抽余油更换为己烷溶剂并改进工艺流程后,在产品质量符合生产指标的情况下,溶剂及丁二烯回收装置的总能耗降低了15.25%,其中尤以回收油脱水塔和溶剂脱重塔的能耗降低最为明显。
2.废气处理技术进展及应用
近年来,环保形势日益严峻,齐鲁石化公司通过对比筛选,选择催化氧化法进行顺丁橡胶废气处理。催化氧化法具有操作温度低、处理效率高、能耗低以及操作安全等优点,由于操作温度较低,不会产生NOX二次污染;长周期稳定运转可靠,也更加适合处理浓度较高的顺丁橡胶废气,可以较低的能耗维持装置运转。装置建成后环境污染状况得到了彻底改善,环境效益显著。
茂名石化顺丁橡胶装置采用中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院提供的催化氧化治理技术,对其顺丁橡胶装置尾气进行处理改造。项目投产后,尾气经过催化氧化装置处理后,净化气体符合国家环保要求,大幅减少了挥发性有机物(VOCs)的排放。
无锡威孚环保催化剂有限公司开展了顺丁橡胶尾气净化催化剂的研究。顺丁橡胶尾气排放中主要污染物是正己烷,选择性催化氧化法是处理正己烷的主要技术。该研究以聚乙二醇为助剂制备的Pt/Al2O3催化剂的催化活性优于进口催化剂,且贵金属含量为进口催化剂的一半。工业应用表明,Pt/Al2O3催化剂应用于顺丁橡胶尾气处理,催化活性稳定。
3.稀土顺丁橡胶技术进展
稀土顺丁橡胶与普通镍系顺丁橡胶相比,可减少轮胎滞后损失和内生热,降低滚动阻力,适用于制备“绿色轮胎”的胎面和侧壁,可极大提高轮胎的质量和性能。青岛科技大学开发了连续聚合工艺制备窄分子量分布稀土顺丁橡胶技术。该技术以磷酸酯钕为主催化剂,采用间歇陈化法制备均相稀土催化剂,并在2kg/h 连续聚合装置上,制备出门尼黏度为45±4、分子量分布为2.14~2.84的稀土顺丁橡胶。结果表明,通过调整催化剂配方,可以调整稀土顺丁橡胶的分子量分布和微观结构,从而得到不同结构的稀土顺丁橡胶产品。
北京化工大学吴一弦教授主持完成的“新一代稀土顺丁橡胶高效聚合成套技术”项目于2018年通过科研成果鉴定,其项目组采用自制的先进稀土催化剂及可控聚合方法合成了不同相对分子质量、窄分子量分布的超高顺式稀土顺丁橡胶,实现了连续中试工程放大。并考察了稀土顺丁橡胶相对分子质量及其分布、顺式-1,4-结构质量分数等对其生胶的加工性能、硫化胶的物理机械性能及动态力学性能的影响。
未来需在三方面做文章
1.提高镍系顺丁橡胶生产技术水平,促进行业健康发展 从国内供需状况来看,镍系顺丁橡胶产能已经过剩,今后应进一步优化现有镍系顺丁橡胶的生产催化体系和工艺条件,进一步降低物耗、能耗,提高产品内在质量。在环保法规日益严格的情况下,应加大环保投入及改造升级力度,确保装置稳定运行,促进行业健康发展。
2.在国家政策的鼓励下,加大稀土顺丁橡胶研发和推广力度 2019年10月30日,国家发改委修订发布了《产业结构调整指导目录(2019年本)》,其中合成橡胶鼓励类中包括5万吨/年及以上稀土顺丁橡胶。目前国内稀土顺丁装置利用率仍较低,在当前国家政策的鼓励下,应加大研发力度和推广力度,以客户需求为导向,开发多样化的产品,从而提高其在国内的消费量。
3.加强信息交流,强化市场预测,维护上下游和谐发展 加强生产企业间的生产技术和信息交流,合理配置原料和市场,发挥各企业的优势,促进产品结构的合理化;强化市场预测,避免激化市场供需矛盾;积极开展上下游的配合协作,完善技术服务,维护上下游的和谐运转。
作者简介:王玉瑛(1969-),女,吉林省吉林市人,高级工程师,主要从事化工科技信息调研与分析工作。