特戊酰氯,又名三甲基乙酰氯、2,2-二甲基丙酰氯,是一种重要的基础化工原料,在我国广泛应用于农药、医药和其他有机合成中。在农药工业,特戊酰氯是生产杀虫剂唑蚜威、除草剂异噁草酮的中间体;在医药工业中,特戊酰氯可用在(羟)氨苄青霉素、头孢(羟)氨苄、头孢唑啉类抗生素的合成;在有机高分子工业,特戊酰氯是引发剂过氧化特戊酸叔丁酯(TBPV)的关键原料。
国内供需现状
1、生产工艺
特戊酰氯的制备过程一般是将特戊酸直接氯化,常用的氯化剂有光气、苯甲酰氯和三氯化磷。由于特戊酰氯的质量对合成下游中间体的质量和收率的影响较大,因此特戊酸的氯化工艺尤其是选择恰当的氯化剂成为关键。
使用光气、苯甲酰氯法生产特戊酰氯的工艺技术,产品质量比使用三氯化磷工艺的略好,但因其成本偏高,国内企业多不采用。国内特戊酰氯的工业化生产主要以特戊酸、三氯化磷为原料,生产过程为:将特戊酸与三氯化磷投入反应釜,升温反应;结束后静置分层,分出亚磷酸层,得到粗品特戊酰氯;将粗品特戊酰氯经精馏得到特戊酰氯精品。在反应过程中,由于三氯化磷会部分分解释放出少量氯化氢气体,需经降膜吸收副产盐酸。
2、生产企业
2020年,国内共有特戊酰氯主要生产企业10家(详见表1),主要位于山东省和河北省。其中6家位于山东省,产能约占全国总产能的64%;3家位于河北省,产能约占全国总产能的35%。主要生产企业包括山东金德生物科技有限公司、山东民基新材料科技有限公司、山东齐力化工有限公司、河北国晨化工有限公司和河北福德化工科技有限公司等。其中,产能排名前三的企业合计产能(CR3)集中度为53%,集中度比较高。
3、消费领域
2020年,我国特戊酰氯消费量在3.1万吨左右。从下游应用来看,我国特戊酰氯的消费主要集中在农药和医药领域,而在聚合引发剂、酰化剂等领域应用较少。2020年我国特戊酰氯的消费结构见图1。
(1)农药领域
特戊酰氯大量用于农药中间体的生产,如氯代特戊酰氯。氯代特戊酰氯是合成农药异噁草酮(广灭灵)的主要原料。异噁草酮可以有效地防除大豆田阔叶杂草和禾本科杂草,也可用于花生、玉米、棉花、油菜、甘蔗和烟草等的除草。
特戊酰氯是生产杀虫剂唑蚜威的原料。唑蚜威是高效、高选择性的专用杀蚜剂,具有较强的内吸性和双向传导作用,对多种作物的蚜虫有很好的防效。在我国,唑蚜威主要用于防除棉花和小麦的蚜虫。
近年来,由于环保升级和国家行业政策等因素的影响,我国农药行业的发展速度明显放缓,对特戊酰氯的需求带动作用也逐渐下降,使得特戊酰氯行业需求动力不足。2020年我国特戊酰氯在农药领域的消费量约为1.7万吨,占特戊酰氯总消费量的54%。
(2)医药领域
特戊酰氯主要用做医药中间体,在许多酰胺类及酚脂类药物的制备中作为主要原料,目前已用于羟氨苄青霉素、头孢羟氨苄、头孢唑林、双特戊酰肾上腺素等化学合成药物的生产。羟氨苄青霉素一般指阿莫西林,是最常用的青霉素类抗生素药物之一,具有广谱的抗菌作用,可以治疗各种原因引起的细菌感染。另外,特戊酰氯也可以用在抗艾滋病药物齐多夫定和司他夫定中。
近年来,我国制药市场稳步发展,制药市场规模不断扩大。其中化学合成药物市场的销售规模逐年递增,但是增速趋势有所放缓。目前化学合成药物行业进入整合时期,企业数量减少,集中度进一步提升。2020年我国特戊酰氯在医药行业的消费量约为1.3万吨,占特戊酰氯总消费量的43%。
(3)其他领域
①塑料工业的引发剂
特戊酰氯与叔丁基过氧化钠能合成过氧化叔丁基特戊酸酯。过氧化叔丁基特戊酸酯引发剂也称为TBPV引发剂。TBPV引发剂是高压聚乙烯的引发剂,还是氯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯等聚合的高效引发剂,比其他过氧化物引发剂稳定,而且能在各种pH值的水溶液中和低温下使用。使用过氧化叔丁基特戊酸酯引发剂生产出的聚合物热稳定性好、电绝缘性能佳、无毒,且在结构上具有产品分子量大和线性度好等优点。
②酰化剂
特戊酰氯也是一种重要的酰化试剂,用于胺、希夫(Schiff)碱和吡咯烷酮的N-酰化剂,以及醇、内酯和糖的O-酰化剂。
2020年我国特戊酰氯在其他领域的消费量约为0.1万吨,占特戊酰氯总消费量的3%。
未来预测
1、供应预测
截至2021年8月,国内有2个特戊酰氯拟在建项目,规划总产能约3000吨/年。若这些装置全部投产,以及不考虑现有装置的淘汰,我国特戊酰氯产能将在3年内达到6.0万吨/年。我国特戊酰氯拟/在建项目统计见表2。
2、需求预测
预计未来3年特戊酰氯在国内的消费将保持稳定增长,由2020年的3.1万吨递增到2023年的3.4万吨,消费平均增长速度将在3.6%。
农药和医药领域的应用对特戊酰氯的消费量支撑巨大。在农药领域,随着行业调整接近尾声,农药生产状况迎来改善,需求方面不断增加。对特戊酰氯而言,下游农药需求进入缓慢向上的发展时期。预计未来3年,特戊酰氯在农药行业的消费量将保持约2.8%的增长率,至2023年需求量将达到1.8万吨。
在医药领域,化学合成药物市场正在经历变革,未来向天然原材料、绿色合成等方向发展,将进入快速发展期。对特戊酰氯而言,下游医药需求进入中速增长时期。预计未来3年,特戊酰氯在医药行业的消费量将保持约4.5%的增长率,至2023年需求量可达1.5万吨。
特戊酰氯在其他下游化工产品的消费占比很小。虽然在引发剂、酰化剂等领域的研究开发还有很大潜力,其用途和市场需求量有不断扩大的趋势,但预计在2023年消费量仍不超过0.1万吨。
2023年特戊酰氯消费结构预测见图2。
结论
综上所述,特戊酰氯产品主要用于农药和医药行业,市场规模仅3万~4万吨。未来数年消费增长速度均不高,总消费增速低于4%。目前主要生产企业有10家,分布在山东省和河北省。行业整体开工率不高,还有企业新建或扩产,但因技术含量偏低,导致供应侧竞争激烈,产品市场吸引力不高。若有企业想进入该领域,建议持相对谨慎的态度,可以适当关注有关企业开工或退出的动态,观察是否存在新的机会。
苏兆桐 中国化工信息中心咨询事业部咨询顾问,毕业于墨尔本大学,拥有化学工程硕士学位和学士学位,拥有2年化工咨询行业从业经验,专注于精细化工行业信息研究与咨询。曾在《中国动力电池回收利用行业发展趋势报告》《先进材料业务在中国的发展前景分析》《苯甲酸及其衍生物的市场评估》等20余个咨询项目中担任咨询顾问的角色。