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傅向升:化工新材料产业创新与发展之思考

来源:广东石油化工咨询网作者:佚名发布时间:2019-11-12

??? 化工新材料发展之现状

  化工新材料通常指工程塑料、特种工程塑料、高性能纤维、功能性膜材料,有时还把聚氨酯材料、氟硅材料、高端聚烯烃、电子化学品也包括在内。五大工程塑料即聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、PBT、聚苯醚,五大特种工程塑料即聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮,随着技术的进步和不断创新,尤其是特种工程塑料的种类近几年得到拓展,品种和性能都不断增强。

  汽车的轻量化,特别是新能源汽车和无人驾驶技术的发展;民用客机的大型化,譬如A380、梦幻787以及我们的C929等;电子信息、人类宇宙探索和太空行走、国防军工的隐形技术、航母潜艇等深海远洋,都离不开化工新材料为之配套。

  美欧日等发达国家及全球化工50强的跨国公司,都把化工新材料作为发展重点。很多知名跨国公司把化工新材料当作转型的首选,一边加大化工新材料领域的创新力度,一边加快传统化工材料的高性能化,近十几年以来基本已完成由传统化工向化工新材料领域的转型。

  最典型的是陶氏、杜邦的发展,以及近年的合并与再拆分。今年41日拆分的新陶氏定位为一家新材料为主业的公司,年销售额约480亿美元。成立217年的杜邦上个世纪就实现了由化学品公司向材料科学的转型。61日拆分的新杜邦定位是特种化学品,其主导产品也属于我们通称的新材料领域,年销售额约250亿美元。

  三菱化学重点发展的也是化工新材料,摆在首位的是功能材料包括高功能薄膜、工程塑料、碳纤维及其复合材料、锂离子电池材料等。三井化学的核心业务也是功能性材料,其茂金属聚合LLDPEHDPE以及聚氨酯材料等都居世界领先水平。三井化学把未来研发的重点也放在新材料领域。

  跨国公司都把在中国的发展定位在新材料领域,三菱、三井、旭化成、阿科玛、朗盛等公司都在中国建设和投产了新材料项目,其中最典型的案例就是巴斯夫和埃克森美孚宣布各投资100亿美元,分别在湛江和大亚湾建设新材料基地。

  中国作为制造业大国,对化工新材料的市场需求大,而我国化工新材料的产量和种类都难以满足高端制造业的实际需求,化工新材料一直是我国化工领域的一个短板和弱项。

  据工信部对全国130多种关键基础材料调研的结果,其中32%在中国是空白,52%的材料依赖进口。有些材料被一些公司垄断,如东丽和帝人垄断高性能纤维及其复合材料市场,杜邦、帝人控制全球对位芳纶90%的产能,信越、瓦克、住友、三菱等占据国际半导体硅材料80%的市场。

  据新材料专委会统计,我国2018年化工新材料产量约2210万吨,自给率约65%.其中,工程塑料产量306万吨,消费量548万吨,自给率约55.9%;功能性膜材料产量约50亿平方米,消费量超过60亿平方米,自给率超过80%;电子化学品消费量约90万吨,国内产品占有率低,如光刻胶、高分子封装材料等部分产品的进口依存度高达80%以上,尤其是高端产品几乎全部靠进口。

  化工新材料创新与发展之挑战

  化工新材料一直是新中国成立以来国民经济的重点发展领域,开始主要是为国防军工领域配套,原化工部时期设有二局,专门负责化工新材料的研发与生产配套。改革开放以后,随着电子信息、汽车制造、航空航天等高端制造业的发展,化学工业的每个五年发展规划和年度计划都把化工新材料作为重点,期间很多工程塑料、特种工程塑料品种以及氟硅材料、聚氨酯材料、芳纶和碳纤维材料、膜材料等获得技术突破,实现规模化生产,并被大量推广到民用领域。

  尤其是走进很多“三线”企业,我们体会到化工新材料产业也是我国独立自主、自力更生的一个缩影。化工新材料产业的创新与发展成绩是显著的,尤其是新世纪以来,我国化工新材料产业的快速发展,成绩是主要的。但是,站在今天的视点上,对照党中央提出高质量发展的根本要求,我国化工新材料产业的创新与发展还面临着一些挑战。

  关键技术难以突破一直是化工新材料最严峻的挑战。聚碳酸酯、聚甲醛、PBT、有机硅、碳纤维以及聚氨酯材料等很多化工新材料品类,都是国家自“七五”计划就开始组织重点技术攻关的品类。其中,PBT、聚甲醛、有机硅等通过自主攻关和消化吸收相结合最早取得技术突破。近几年,尼龙新材料、聚碳酸酯、PMMA、聚氨酯用异氰酸酯、有机氟材料、聚酰亚胺等领域的核心技术相继取得突破,并达到世界先进水平。

  但是,很多高端型号的化工新材料产品生产技术还未能掌握,如用于高端膜的茂金属聚乙烯专用树脂、茂金属聚合的乙烯与α-烯烃共聚产品、茂金属均聚聚丙烯树脂、高性能聚烯烃弹性体等。还有一些是技术取得重大突破而关键设备未掌握的,如碳纤维生产过程中的氧化炉和碳化炉。

  最典型的是茂金属聚合技术,茂金属烯烃聚合工艺具有更高的灵活性和可控性,广泛应用于通用塑料、弹性体以及工程塑料等,是当前烯烃聚合过程中发展很快的新工艺。埃克森美孚、陶氏、利安德巴塞尔、北欧化工等跨国公司在该领域均处领先地位,我国从上世纪90年代开始组织国家级技术攻关,还专门组建了国家工程技术中心。20多年过去了,齐鲁石化、大庆石化、独山子石化等尚有产品供应市场,但是产业化规模、产品型号等都难以满足市场需求,茂金属聚烯烃消费量的自给率不到30%.

  另一个例子是尼龙66的主要单体己二腈的生产技术。尼龙66既可以做工程塑料也可以做化学纤维,应用于汽车、电子电气、机械仪表仪器、航空航天工业、轮胎帘子线、民用制品等。2018年,我国尼龙66的产能为43万吨、产量30万吨、表观消费量约50万吨。但是我国尼龙66的生产严重受己二腈的制约,由于不掌握己二腈的生产技术,国内尼龙66的生产企业只能外购己二腈,致使利润的大头被跨国公司获取。辽阳石化曾引进法国己二腈技术,但由于消耗高、流程长、经济不过关而停产。后来山东润兴建设了丙烯腈电解法工艺装置,但在开车时发生了爆炸,至今未复产。目前,己二腈生产技术最具代表性的是英威达公司的丁二烯法和奥升德公司的丙烯腈电解二聚法,这两种工艺各有优缺点,但都是成熟工艺。

  今年3月,我带队访问了奥升德公司,他们非常重视在中国的发展,但是近期没有技术转让的想法。英威达近期也没有技术许可的可能,虽然其早前曾宣布在上海化工园区建设40万吨/年己二腈装置。可见,国内己二腈生产技术还将长期被跨国公司垄断,国内尼龙66产业的发展还将严重受制于人。但值得高兴的是,天辰公司的己二腈中试装置已经取得突破,正在与齐翔腾达合作建设产业化装置,一期规模为20万吨/年。

  还有就是膜材料的制备技术,如烧碱工业用离子膜,我国也是自“七五”计划就开始组织国家级技术攻关,但始终难以工业化。今年,东岳集团从树脂到制膜都已取得重大技术突破,但产品的市场占有率还不高,现在我国每年需要的30~40万平方米离子膜还几乎全部依靠进口。

  此外,新能源用高端膜、高端显示屏用膜、医疗用膜,目前也都是由于核心技术不掌握,主要依靠进口满足市场需求,如医疗透析用膜、国内透析膜及组件的70%都是从德国和日本进口。

  高端产品短缺一直是化工新材料创新发展的一大短板。石化全行业“低端产品过剩,高端产品缺乏”的结构性矛盾一直比较突出。近3年来虽然全行业淘汰落后产能、加快转型升级都取得了明显成绩,但是这一问题始终没有解决。

  2018年,石化全行业贸易逆差达2833亿美元,增长42.5%,其中合成树脂、合成橡胶和合成纤维单体三类合计逆差567亿美元,占比超过20%.进口量和贸易逆差较大的品种有:聚乙烯进口1402.5万吨,比上年增长18.9%.其中,HDPE进口673万吨,增长5.2%LLDPE进口436.7万吨,增长44.3%.聚乙烯贸易逆差171亿美元,增长23.7%;聚丙烯贸易逆差37亿美元,增长

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