甲苯二异氰酸1

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1、甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯(TDI)生产技术进展及市场现状分析生产技术进展及市场现状分析【报告名称:】 甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯(TDI)生产技术进展及市场现状分析生产技术进展及市场现状分析【关 键 词:】 甲苯二异氰酸酯 【报告来源:】PUWORLD【释放日期:】2008 年 11 月报告内容报告内容化工市场 TDI 是甲苯二异氰酸酯的简称,有 2,4-甲苯二异氰酸酯和 2,6-甲苯二异氰酸酯两种异构体。分子式 C9H6N2O2,分子量 174.16,是一种十分重要的有机化工原料。TDI 商品多为两种异构体的混合物,由这两种异构体可以组成三个 TDI 品种,即 TDI-65/35、TD

2、I-80/20 和TDI-100(2,4-异构体/2,6-异构体)。 TDI 为无色透明至淡黄色液体,有刺激性气味,遇光颜色变深,沸点均为 251。相对密度 1.220.01(25),凝固点 3.55.5(TDI-65);11.513.5(TDI-80),闪点 132(闭杯)。蒸气密度 6.0,蒸气压 1.13Pa(20)。蒸气与空气混合物可燃限 0.9%9.5%。不溶于水,溶于丙酮、乙酸乙酯和甲苯等。性质活泼,能与端基是羟基的树脂如聚酯(二元酸与多元醇的缩合物)、聚醚(二、三、四、六等多羟基聚醚)等进行交联;极易与水反应产生二氧化碳气体。容易与包含有活泼氢原子的化合物:胺、水、醇、酸、碱发生

3、反应,特别是与氢氧化钠和叔胺会发生难以控制的反应,并放出大量热。与水反应生成二氧化碳是聚氨酯泡沫塑料制造过程中的关键反应之一,应避免受潮。在常温下聚合反应速度很慢,但加热至 45以上或催化剂存在下能自聚生成二聚物。能与强氧化剂发生反应,遇热、明火、火花会着火,加热分解放出氰化物和氮氧化物。 TDI 是制造聚氨酯的基本原料。而聚氨酯广泛用于制造聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯弹性体(广泛应用于实芯轮胎、胶带、胶辊衬里、油封、密封圈、模垫、电器元件灌封、粘合剂及涂层等)、涂料、粘合剂,还可用于乙烯基聚合物的薄膜、天然橡胶的表面加工、涂料的耐药品性添加剂、纺织加工等方面。 1.TDI 生产工艺 生产 TDI

4、的方法主要有光气法和非光气法两种。目前,国际上拥有 TDI 自主知识产权制造技术的只有巴斯夫、拜耳、三井武田、陶氏化学等少数公司。虽然垄断性不如 MDI 高,但是也属于高技术壁垒行业。目前国内 TDI 产能主要集中在中国化工集团、中国兵器工业集团、巴斯夫等 3 家企业,具体如下:中国化工集团控股的沧州大化和蓝星清洗目前共拥有 6 万 t 产能,沧州大化新建的 5 万 t2008年底投产后产能将达到 11 万 t;中国兵器工业集团控股甘肃银光和锦州 TDI,目前拥有 7.4 万 t 产能(甘肃银光),2008 年计划扩至 10 万 t,待锦州 TDI2009 年投产后,总产能达到 15 万 t;

5、外资企业巴斯夫在上海拥有 16 万 t 能力。此外,烟台巨力拥有 3 万 tTDI 年生产能力。从国际 TDI 制造的工艺技术上看,主要分为两条工艺路线:一是以瑞典、美国杜邦技术为主的传统工艺;二是以德国巴斯夫技术为代表的改进型工艺。从国内厂家的情况看,甘肃银光公司采用的是巴斯夫工艺,沧州大化和中国蓝星采用的是杜邦工艺。通过对两种工艺的比较,可以看到,在 TDI 工艺氢化反应(TDA 合成)的核心技术上:巴斯夫工艺采用透平式搅拌器高速搅拌负压吸氢技术,反应使用乙醇做溶剂,用镍催化剂催化加氢。其优点是反应均匀、催化剂分离工艺简捷、催化剂损耗低,缺点是反应器搅拌装置机封容易损坏、材料质量要求高。而

6、杜邦工艺采用大功率大流量循环泵逆向喷淋吸氢工艺,使用钯碳催化剂催化加氢,其优点是反应不使用溶剂,缺点是能耗高、催化剂分离工艺繁琐、催化剂损耗大。 在 TDI 制造工艺光化反应(TDI 合成)的核心技术上:巴斯夫工艺采用高沸点 DEIP(间苯二甲酸二乙酯)溶剂、喷射塔式两部反应工艺,优点是混合均匀、反应完全、副产物少、产品纯度高;缺点是高沸点 DEIP 溶剂在反应过程中将与光气发生副反应,消耗较大,而且生产的副产物随溶剂返回反应系统,容易造成反应系统堵塞。而杜邦工艺采用的是 ODCB(邻二氯苯)轻溶剂的一步法生产工艺,优点是工艺流程相对简化、溶剂消耗低、不发生副反应,缺点是一步法反应收率低、原材

7、料消耗较大、容易造成 TDI 成本高。 TDI 产品的主要质量要求为高纯度(99.5%以上,上海 BASF 产品纯度高达 99.86%,2,4TDI801,2,6TDI201)低可水解氯含量(0.01%,上海 BASF 产品达到 0.005%)、低酸度(0.004%)和低色度(30APHA,上海 BASF 产品达到 20APHA)。 1.1 光气法 光气法包括气相光气法和液相光气法两种。迄今为止,国内外工业生产 TDI 的方法大多采用液相光气化法的工艺。当 2010 年 Bayer在上海的 30 万 t/aTDI 装置投产时,这将是第一套应用该公司开发的气相法新工艺生产 TDI 的世界级装置。

8、国内的中国蓝星、烟台巨力、甘肃银光等公司均采用液态光气化技术。 光气法反应大致由 5 个工序组成:一氧化碳和氯气反应生成光气;甲苯与硝酸反应生成二硝基甲苯(DNT);DNT 与氢反应生成甲苯二胺(TDA);处理过的干燥的 TDA 与光气反应生成甲苯二异氰酸酯(TDI);TDI 的提纯。1.2 非光气化法 目前代替光气制造异氰酸酯的工艺有三种,分别是:(1)伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯制造异氰酸酯;(2)伯胺和一氧化碳进行氧化羰基化制造异氰酸酯、硝基苯;(3)一氧化碳还原羰基化制造异氰酸酯。比较有希望和前途的是伯胺和碳酸二甲酯在催化剂的作用下生成氨基甲酸酯,氨基甲酸酯再热分解生成 TDI,其副产品

9、甲醇可再利用生产碳酸二甲酯,由于碳酸二甲酯是一种无毒低污染的基础化学品,它取代了光气,对环保、安全有利,又因它在反应过程中不含氯根,腐蚀性小,对设备材质要求低,因而是一种绿色、清洁的生产过程。但目前这三种工艺成本高、收率低、正处在研究开发过程中,还不能实现工业化生产。 2.生产现状 2.1 全球 TDI 产需情况 2.1.1 全球 TDI 生产情况 目前世界上有 30 多家公司,40 多套装置在生产 TDI,总生产能力为 200 万 t/a 左右。主要的国外生产商有:DOWChemical(产能 16 万t)、BayerAG、BASFAG、日本三井武田化学株式会社(生产能力 24 万 t/a)

10、、日本聚氨酯工业公司、韩国 KFC 公司(产能 10 万 t/a)和OCI 公司(产能 5 万 t/a)、中国台湾南亚化学(产能 3 万 t/a)、波兰等。 表 1 全球 TDI 主要生产厂家及产能统计 万 t/a2.1.2 全球 TDI 的供需情况 就全球供应来看,由于欧美地区 TDI 下游需求略有放缓,加上环保方面的限制,导致欧洲、美洲地区的 TDI 产能近几年不断减少。消费量连年增加与产能持续减少的双重压力,使得 TDI 供应商及下游行业不得不改变市场策略,逐渐将生产及销售向亚洲地区转移。因此,近几年 TDI 的新增产能都集中在亚洲地区,亚洲地区的供应量及市场份额也随之逐年增加。全球及亚

11、洲近几年的产需情况见表 2。 表 2 世界及亚洲地区 TDI 需求和产能 万 t/a由表中可看出,2005 年以后全球 TDI 供需情况变化较大,主要是由欧美产能的转移及一些大型装置的停产检修所致。亚洲地区的需求呈现稳步增长趋势,产能也随之迅速增长,但是 2005 年起增长相对较快,TDI 供需基本达到平衡。形成这种趋势的原因有两个,一是欧美产能向亚洲的转移,二是中国的几个 TDI 厂家尤其是沧州大化和甘肃银光,将原有工艺不断改进,TDI 技术取得了较大进步,使得开工率提高。 2.2 国内 TDI 生产和供需情况 2.2.1 国内 TDI 生产情况 2007 年,我国 TDI 产能达到 29

12、万 t/a,产量约为 21 万 t,国产货源供应量达到 20 万 t 左右,约占总消费量的 50%,市场国产化率有所提高。尽管由于沧州大化爆炸事故使得 TDI 产品供应量有所减少,但国内其他 TDI 供应商的供应量同比均有所增加。目前国内有 4 个 TDI 生产厂家,产能及技术来源情况见表 3。 表 3 国内 TDI 生产情况一览表 万 t/a我国 TDI 市场需求正处于上升期,国内供应商山西蓝星、甘肃银光、沧州大化、烟台巨力等在 2008 年均有扩能计划,BASF 在上海漕泾的 16 万 t/aTDI 装置也计划扩充至 30 万 t/a,而一些新建装置也将陆续投产,如锦化氯碱的 5 万 t/

13、a 新装置将于 2008 年投产,拜耳上海工厂 30 万 t/aTDI 装置计划于 2009 年投产。届时,国内产能几近翻番,国产货源市场份额将占到极大比例,TDI 市场供不应求的局面也将得到很大程度的缓解。综上所述,按企业规划量计,到 2010 年我国 TDI 产能将达 60 多万 t/a,以开工率 85%计,总产量约 51 万 t;预计 2010 年我国对 TDI 的市场需求量 60 多万 t,由此看来,即使企业按规划量全部投产,届时,供需还将有缺口。 2.2.2 国内 TDI 的供需情况 2007 年,我国共进口 TDI12.84 万 t,同比减少 20.99%,总进口金额 3.9 亿美

14、元,平均进口单价 3057 美元/吨,平均每月进口量在 1.07 万 t左右。预计 2010 年之前我国 TDI 产品仍处于 TDI 净进口的局面。这种供求偏紧的局面将对 TDI 价格形成较为有利的支撑,进而对相关生产 TDI 企业业绩提升起到较为重要作用。20032007 年我国 TDI 供需情况统计见表 4。 表 4 近几年国内 TDI 供需平衡表 万 t/a、万美元2004 年以前我国 TDI 生产严重不足,每年都需要大量的进口产品来满足下游生产的需要,进口依存度很高。2004 年以后进口数量有所下降,主要是由国内 TDI 产能的扩张以及国内 TDI 技术的不断成熟所致,另外,拜耳公司进

15、驻中国使得国内产能大幅增加。3 应用领域 我国下游消费主要集中在软泡、聚氨酯弹性体、涂料及胶粘剂等领域,其中软泡占 TDI 消费总量的近 74.88%,涂料占 15.85%,其他约占 9.27%。 从目前 TDI 在国内下游的应用领域上看,巴斯夫的 TDI 产品在软泡、弹性体等领域认可度高,其针对国内油漆和涂料市场的开发较为成功,客户比较认可;兵器集团 TDI 产品在软泡领域深受用户的青睐,在油漆和涂料领域尚处于开拓阶段;中国化工集团的 TDI 产品几乎集中在软泡领域,在涂料和油漆市场几乎尚未涉足,而且客户的认可度普遍不及兵器集团和巴斯夫的产品,其品质与前两者有较为明显的差异。4.发展建议 T

16、DI 的价格受下游需求及国外货源的影响比较明显,国外供应商的运营情况直接影响 TDI 的供应和价格。随着国内新装置的建成投产,在货源充足的情况下,TDI 的价格将主要受原油价格的影响。目前国内 TDI 的产能不足,TDI 国内市场缺口较大,年进口量在 16 万 t以上,自给能力仅 50%左右,现在国内迫切需要增加产能,减小进口依存度。另一方面 TDI 下游产品聚氨酯行业发展较快,TDI 需求将快速增长是不争的事实。综合以上因素考虑,本项目有一定市场风险,但市场前景看好。TDI 的工艺技术经过多年的发展和工业化生产应用,技术本身已经成熟可靠。但此技术工艺复杂、技术含量高、行业封锁严重,此技术的消化吸收有一定困难。