尼龍(Nylon)是一種聚酰胺類熱塑性樹脂,又稱 PA,美國杜邦公司在1929年研究開發(fā)成功,1939年實現(xiàn)工業(yè)化生產。由于其高強度,高韌性、耐磨及耐沖擊性等特點,在工程塑料、合成纖維、塑料薄膜、涂料和黏合劑等領域應用廣泛,在世界五大工程塑料中,產量和消費量位居首位。
全球尼龍以聚己內酰胺(PA6)和聚己二酰己二胺(PA66)為主,產能、產量占比均達到95%左右。尼龍產品除 PA6 和 PA66 外 , 還有 PA11、PA12、PA610、 PA612、PA1010、PA46,以及近幾年開發(fā)的半芳香族尼龍PA6T、PA9T等新品種。
一、
全球尼龍產能情況
2018 年全球 PA6 的總產能為 875 萬噸,主要集中在歐洲、亞洲。目前全球共有 120 余家生產廠家,主要產能集中在巴斯夫、臺灣力鵬等,其中前十大生產商的總產能為 301.1 萬噸,占全球產能的 34.3%。表1為全球PA6前十生產廠家的產能情況。
表1 2018年全球PA6主要生產廠家
2018年全球 PA66的總產能為 282萬 噸,主要集 中在北美、東北亞、西歐等地。目前全球生產企業(yè) 20 多家,主要有英威達(48 萬噸)、杜邦(41.2 萬噸)、 奧升德(53 萬噸)、巴斯夫(11 萬噸)等。其中,全球主要生產廠家產能合計為225.9萬噸,占全球總產能的 80%,產能集中度較高。中國神馬集團的PA66產能為14萬噸,居全球第五。
二、
國內尼龍產能情況
近年來,國內尼龍產能逐年增加,2011 年產能約為 222.9 萬噸,2018 年達到 537 萬 噸。目前中國已成為全球最大的 PA6 生產國,而國內 PA66 的消費需求也在提高,PA66 的國際巨頭們正不斷在中國進行產能布局,如圖1所示。
圖1 2011—2018年國內尼龍產能
從2011—2018年國內尼龍產能圖中可以看出,國內尼龍產能仍以PA6 和 PA66 產能為主,2011 年 PA6 和 PA66 占尼龍總產能的 95.3%,2018 年 PA6 和 PA66 產能占尼龍產能的93%。近年來由于尼龍?zhí)胤N產品和生物基產品的不斷開發(fā),其產能也在逐年增長,由2011年占比不足5%,增加到2018年的7%左右。
國內尼龍產業(yè)中,由于己內酰胺已實現(xiàn)國產化生產,故PA6產能逐年增加,2018年產能為450萬噸,占全國尼龍產能的83.8%;2018年PA66產能為51.2萬噸, 增長有限,主要原因是為國內無成熟的己二腈生產技術,受國外壟斷;除PA6、PA66以外的其他尼龍品種,統(tǒng)稱為特種尼龍,產能由 2011年的 10.4萬噸增加到 2018年的 35.8萬噸,特種尼龍主要作為工程塑料使用。
三、
PA6、PA66產業(yè)鏈介紹
國內尼龍產業(yè)主要以 PA6 和 PA66 產品為主。PA 產業(yè)鏈的基本原料以石油的下游產品苯為主,其次是丁二烯、苯酚、甲苯等,中間產品有環(huán)己酮、己內酰胺、己二酸、己二胺、己二腈等,下游產品主要是 PA 纖維、PA 薄膜和 PA 工程塑料。圖2為國內尼龍上下游產業(yè)鏈結構。
圖2 尼龍上下游產業(yè)鏈
由圖 2 可以看出:環(huán)己酮、環(huán)己醇等是該產業(yè)鏈中重要的中間產物。目前國內環(huán)己酮(環(huán)己醇)的工業(yè)生產方法主要有苯酚加氫脫氫工藝、苯加氫環(huán)己烷氧化工藝、苯部分加氫環(huán)己烯水合工藝。國內的主流工藝是后兩種工藝。
PA6生產技術現(xiàn)狀
PA6是由己內酰胺聚合生成,目前國內己內酰胺的生產工藝主要有甲苯法和苯法兩種。 甲苯法不經過環(huán)己酮肟自己可制成己內酰胺,但工藝條件較為復雜苛刻,副產物較多,基本屬于淘汰工藝。
苯法制備己內酰胺主要包含環(huán)己酮制備、環(huán)己酮肟制備以及己內酰胺合成。環(huán)己酮制備方法主要有苯酚加氫法、環(huán)己烯水合法、環(huán)己烷氧化法。
目前廣泛應用的是環(huán)己烯水合法,該方法系統(tǒng)安全性較高, 相對清潔、經濟。
環(huán)己酮肟主要是由環(huán)己酮和羥胺制得,根據(jù)不同類型的羥胺分類,主要有硫酸羥胺法(HSO)、一氧化氮還原法(NO)和磷酸羥胺法(HPO),另外還有環(huán)己酮肟化。目前國內的主流工藝為環(huán)己酮-羥胺法、環(huán)己酮氨肟化技術。近幾年新建廠家較少采用環(huán)己酮-羥胺法,多采用環(huán)己酮氨肟化的新工藝。
環(huán)己酮肟化經貝克曼重排生成己內酰胺,工業(yè)上主要包括液相重排和氣相重排。貝克曼液相重排工藝相對成熟,催化劑廉價,性能穩(wěn)定。 目前世界上己內酰胺98%均采用液相重排法,我國己內酰胺生產企業(yè)也均采用該技術。
氣相貝克曼重排工藝反應中沒有硫酸銨生成,相對綠色環(huán)保,但需采用貴金屬催化劑,目前也是高校和研究機構研究的熱點。
PA66生產技術現(xiàn)狀
PA66 是由己二酸和己二胺通過縮聚反應制得,其中己二酸生產技術有環(huán)己醇硝酸氧化法、環(huán)己烯直接氧化法、丁二烯羰基合成法等。 環(huán)己醇硝酸氧化法工藝是國內生產己二酸的主流工藝。
己二胺是由己二腈加氫制得,而己二腈的生產工藝有:丁二烯法、丙烯腈電解二聚法、己二酸催化氨化法。目前工業(yè)化應用較好的是丁二烯法。
由于我國 PA66 上下游產業(yè)鏈缺少己二腈的生產工藝,致使“己二腈—己二胺—PA66”產業(yè)鏈被寡頭高度壟斷,己二腈完全依靠進口,國內 PA66 生產企業(yè)均需進口己二腈或己二胺或PA66鹽作為原料。
20世紀70年代,中石油遼陽分公司引進 2 萬噸/年己二酸催化氨化法生產己二腈的技術,但 2002 年停產;2015 年,山東潤興化工采用丙烯腈電解法生產 10 萬噸/年己二腈,在試生產時發(fā)生爆炸,項目停滯。
目前英威達和上海化學工業(yè)區(qū)(SCIP)簽署合作備忘錄——啟動 40 萬噸己二腈生產基地的設計規(guī)劃,英威達正在有序推進該項目, 項目總投資將超過人民幣 84 億元。 2020 年 1 月,該項目已通過了環(huán)境影響評價和安全預評價,目前項目的詳細設計和設備采購正在進行,工藝設備采購訂單已完成 90%,計劃于2022年完成建設并投產。
2020年7月, 中國天辰工程有限公司和山東齊翔騰達采用天辰自有技術,規(guī)劃建設20萬噸/年己二腈裝置,預計 2023 年建成。
另外,河南峽光高分子材料有限公司引進瑞典國際化工技術,5萬噸/年己二腈項目已完成可行性論證。如果以上項目順利投產,有望改變國內尼龍產業(yè)格局。
四、
國內PA6、PA66市場現(xiàn)狀
PA6市場情況
2018年我國PA6產能 450 萬噸,產量 317 萬噸,占全球產量的 52.8%,是全球最大的 PA6 生產國和消費國。目前國內 PA6 生產企業(yè)有 50 多家,其中年產能在15萬噸以上的企業(yè)有12家,如表2所示。
表2 2018年國內PA6 (15萬噸/年以上)生產企業(yè)
由表 2可以看出,目前國內 PA6 生產企業(yè)主要集中在華南和華東地區(qū),以民營企業(yè)為主,排名前 12 家企業(yè)的產能合計237萬噸,占全國范圍總產能的 52%。據(jù)統(tǒng)計,未來 PA6 的新增產能約 400 多萬噸, 大部分是原有生產裝置的改擴建。未來國內PA6的發(fā)展主要是生產裝置規(guī)模大型化、上下游一體化, 且生產集中度不斷提高。
目前國內PA6的下游主要用于纖維生產,占消費量的80%左右。由于國內產能不斷擴張,PA6產品勢必會形成激烈的競爭,屆時市場競爭力主要在于先進技術和低成本,以及高附加值產品,如:工程塑料、改性塑料的生產。
PA66市場情況
2018年全球 PA66總產能為 282萬噸,我國是全球 PA66 第二大生產國,產能為51.2萬噸,占全球產能的23.3%。國內現(xiàn)有7家PA66生產商,具體產能如表3所示。
表3 2018年國內PA66生產企業(yè)
PA66 在工程塑料的應用約占消費量的 60%, 由于其具有強度高、剛性好、抗沖擊、耐油、耐磨的特點,產品主要用于汽車部件、電力和電子器件。目前中國是世界第一汽車生產、消費大國,未來國內 PA66 的需求仍處于增長狀態(tài),與國外相對成熟的產業(yè)相比,國內 PA66 市場的競爭也將趨于激烈。
五、
結語
目前我國尼龍產業(yè)正處于高速發(fā)展階段,產量和消費量逐步提升,在此第一要不斷技術更新,發(fā)展高附加值特種尼龍,以提高國內尼龍產品的競爭力;第二要拓寬產品下游應用范圍,不斷開發(fā)新的應用領域,搶占工程塑料市場;第三,未來PA6行業(yè)供需逐步平衡,產能集中度不斷提高,競爭凸顯,新增產能和擴產需謹慎。