欢迎来到中国化工信息杂志
橡胶助剂: 着眼薄弱环节 提升创新能力
2020年5期 发行日期:2020-02-28
作者:■ 山东阳谷华泰集团股份有限公司 杜孟成

我国橡胶助剂工业起步于1952年,距今已发展60余年,产量由最初的年产38吨飞速上升至120万吨。目前我国已经成为全球最大的橡胶助剂生产国和供应国,其中橡胶助剂产量约占全球橡胶助剂总产量的75%。随着橡胶助剂产业的快速发展,我国在绿色制造、环保和高性能橡胶助剂等方面取得了一定成绩,同时对于未来橡胶助剂产品的发展也提出了更高的要求。
  
一、国内橡胶助剂发展现状
   
    2010—2018年,国内橡胶助剂产量在全球总产量中的占比呈逐年增加趋势。2018年,我国橡胶助剂总产量达到了117.2万吨,同比增长2.8%;总销售收入为254.1亿元,同比增长17.8%。其中达到20亿元销售额级别的企业为5家,前20强橡胶助剂企业产量占比80%以上。此外,行业集中度提高,开始走品牌化道路,工厂面貌与现场管理得到明显改善,国外橡胶制品客户对中国橡胶助剂行业的信任度与依赖度大幅度提升。近年我国橡胶助剂统计数据详见表1。


    目前橡胶助剂尤其是像防老剂、促进剂、防焦剂以及加工助剂等大吨位产品,不仅产量可以满足国内外的需求,而且产品质量已经达到世界领先水平。
    这些大吨位品种不仅市场占有率高,而且生产集中度较高。例如,促进剂2018年产量为35.7万吨,其中尚舜化工、阳谷华泰、科迈化工和蔚林新材料四强企业促进剂产量占总量的56.8%。
    2018年全国防老剂产量为36.5万吨,其中86.5%的产品出自圣奥化学、尚舜化工、科迈化工、南京化工、斯递尔和翔宇化工。2018年加工助剂产量达23.1万吨,其中2万吨规模以上的企业有彤程新材、阳谷华泰和武汉径河化工。国内不溶性硫黄厂家主要为阳谷华泰、尚舜化工和无锡华盛。防焦剂CTP主要生产厂家为阳谷华泰和汤阴永新。
    此外,我国生产的橡胶助剂在其他产品品类上基本实现了全覆盖。我国橡胶助剂生产技术已经实现了从无到有、从跟跑到领跑的伟大飞跃。
    纵观2019年,一方面橡胶助剂市场较为平稳,产品供需两端未出现紧缺抢购、严重过剩现象,助剂产品价格也没有大起大落,大部分呈下行趋势。另一方面,橡胶助剂行业产销量增长创近年来新低,虽2019年最终产销量还未获得,但从重点企业公布的利润数据来看,相比于去年出现大幅缩水。
    分析其原因主要有以下几个方面:①经济增速总体下滑,运输行业需求偏弱,对轮胎的需求有所降低;②汽车销售负增长,对轮胎配套需求降低;③石油处于相对低位,助剂相关原材料价格基本维持低位震荡;④环保避免了“一刀切” 的方式,实际有效产能较往年有所增加;⑤前几年助剂行业带来的高利润效应引导部分厂家扩产,并有少数行业新进入者。

二、橡胶助剂未来发展趋势
    
    1.高品质不溶性硫黄
    高品质不溶性硫黄采用连续化工艺生产,产品指标一致性较好,其生产工艺分为间歇法和连续法两种。目前国内不溶性硫黄生产全部采用间歇法工艺。由于间歇法工艺本身的原因,造成不溶性硫黄产品在热稳定性品质上存在差异,而且间歇法工艺自动化水平低,设备产能较低,二硫化碳消耗量偏大,生产中存在一定的安全隐患。相比间歇法工艺,连续法工艺中原料硫黄能够循环利用,二硫化碳消耗水平降低,生产过程高度自动化,且产品粒径小、分布窄,无需机械粉碎,产品指标稳定,在橡胶中的粘合等应用性能比间歇法优异。
    目前国内轮胎企业对连续法产品的需求全部依赖进口,也是我国目前唯一依赖进口的橡胶助剂品种。因此,间歇法工艺已成为严重制约现代橡胶工业高等级子午线轮胎的高速发展和国内轮胎质量提升的卡脖子技术。开发掌握具有独立知识产权的连续法核心技术并实现产业化,提升国内轮胎产业制造水平,打造绿色轮胎产业链,积极推进不溶性硫黄产业升级,是不溶性硫黄产业应对未来竞争的必由之路。目前,阳谷华泰已攻克该项技术,成为全球第三家、国内第一家掌握该生产技术的企业。
    2.硫化促进剂清洁工艺开发
    硫化促进剂在橡胶硫化过程中起着非常重要的作用,能加快橡胶与硫化促进剂的反应,提高生产效率,同时有效地改善硫化橡胶的物理机械性能。传统的促进剂生产过程中会产生大量的高盐有机废水,且极难处理,极大地制约了橡胶助剂行业的清洁化进程。以促进剂M为例,利用传统酸碱法工艺生产每吨产品会产生30吨以上的高盐废水;次氯酸钠法NS每吨产品产生高盐有机废水6吨以上。从2005年以来,行业致力于促进剂生产清洁工艺的开发,并得到了国家及当地政府的大力支持,其中促进剂NS清洁生产工艺被列为国家科技支撑计划项目和省自主创新项目。例如阳谷华泰开发成功万吨级溶剂法精制促进剂MBT(M)的清洁生产工艺,替代传统的产生大量废水的酸碱法精制路线,基本实现了零排放,清洁工艺技术达到国际领先水平,获得中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖;开发成功促进剂生产过程中以氧气和双氧水为氧化剂的氧化工艺,替代次氯酸钠为主的会导致大量含盐废水的氧化过程,建成了MBTS(DM)、TBBS等促进剂清洁生产工艺生产线。未来,仍需加大研发投入,争取早日突破促进剂CBS、DZ等清洁工艺的开发,全面实现促进剂的清洁化生产。
    3.装置革新
    现代化工生产技术已开始由传统人工控制间歇化生产向全自动化控制的智能化生产工程技术方向发展。主要从采用先进的自动化设备、大型反应装置、自动化仓库,以及微通道反应技术等多方面进行革新。
    尤其是近几年,微反应技术在橡胶助剂领域的应用为工艺装备升级换代提供了重要方向。与传统的间歇式反应釜生产工艺完全不同,微反应技术是在微通道式连续流反应器内进行撞击流化学反应,物料通过碰撞混合非常均匀,接触反应完全,反应时间可从几小时缩短到几十秒,成功解决了传统工艺易爆炸和反应不彻底等技术难题,实现化工过程节能降耗、系统微型化和绿色化。目前微化工技术在防焦剂CTP、促进剂NS/CBS/TBzTD和防老剂RD生产应用中已有成功的工程化案例。
    4.新型助剂的发展及更新替代
    近年来,新型助剂作为行业加大研发投入的成果,大多具有特定的性能特点,比如气味低、无毒、优异的应用性能等,详见表2。如核壳结构促进剂、有机锌以及硫化剂DTDC、新型抗硫化返原剂HTS、HT918和PK900等。以新型抗硫化返原剂为例,它可以有效改善橡胶的抗硫化返原性能,从而提高轮胎的耐老化能力,延长轮胎使用寿命。但是由于该类助剂的生产工艺复杂、技术难度高,导致产品造价昂贵,只能作为小品种应用在特种轮胎或少量高端轮胎中。
    随着经济的发展,人们对轮胎的耐老化性能的要求逐步提高,且经过十几年技术的发展,该类产品的生产技术不断革新,生产成本进一步降低。目前越来越多的轮胎生产企业,为了提高轮胎品质,赶超国外老牌轮胎公司,将这些新型小品种助剂作为不可或缺的原材料应用到轮胎生产中。随着轮胎产品品质革新浪潮的推进,新型助剂的市场前景也会越来越广阔。
    此外,对工人操作环境要求越来越高也加速了有毒有害产品的升级替代,例如间苯二酚甲醛树脂、新型粘合树脂替代间苯二酚或T-80;TBzTD、TiBTD替代可产生亚硝胺的秋兰姆类促进剂TMTM、TMTD、TETD、DPTT和TBTD;DTDC(CLD)、TB710替代可产生亚硝胺的硫载体DTDM、TMTD和DPTT;塑解剂DBD替代欧盟高度关注物质五氯硫酚。同时,低气味助剂也得到轮胎客户的一致认可以交投入应用。
    5.加大环保投入
    2019年橡胶助剂行业最大的困难仍然是环保和安全。在环保监督标准保持现状的前提下,随着企业环保水平的提升,产能释放将影响到市场的供需平衡,行业需要努力“稳定效益”。但国家环境部执行的“蓝天保卫战”仍在进行,VOCs等新的环境标准或将陆续出台,环保仍然是橡胶助剂行业不确定因素中的最大困难。
    废水:橡胶助剂废水一般盐分高、有机物多、难生化,很多废水处理方法无法应用。含盐有机废水一般先进行预处理,然后蒸发除盐。常用的蒸发方式主要为多效蒸发和MVR,然后将蒸发出的水进生化处理;难生化的可以用催化氧化等方法提高可生化性,然后进入生化处理。但高氨氮给生化带来了运营困难,尤其要注意控制硝化和反硝化过程中温度、pH、溶解氧以及碳源补充等。
    废气:橡胶助剂废气处理难点包括橡胶助剂种类繁多,大部分企业废气成分较为复杂,处理难度大。单一产品的干燥废气同样较难处理,如含粉尘、有机尾气和水等,分离难度大。虽然行业内的处理工艺仍不完善,但废气处理要求将会越来越严格,目前较为成熟的处理方式为蓄热式焚烧炉RTO。
    废渣:橡胶助剂固废主要包含废水蒸发产生的工业废盐和工艺残留的有机废渣。主要处理措施有:资源化回收,包括提纯、分解为其他物质;焚烧、固化、填埋或交由危废处理中心等。

三、总结
   
    回顾过去十年,橡胶助剂行业的飞跃发展展现了整个行业发展的大好前景,中国企业对国际市场做出了突出贡献,向世界展现了国内橡胶助剂行业的无限能力。纵观整个行业发展的未来趋势,只有牢牢把握行业转型升级战略,坚持创新驱动、绿色发展、智能制造;瞄准产业核心薄弱环节,提升企业内部科技创新能力,快速调整产业结构,快速开发新产品、新工艺,提升清洁生产工艺技术,才能从容应对各种风险挑战,以及客户的多元化需求。作为橡胶助剂行业的一份子,各家企业都有责任努力让我国橡胶助剂跻身国际前列,为全球橡胶助剂的发展贡献一份力量。


       

当前评论