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1、环保与经济发展论文环境保护可持续发展论文：乙丙橡胶生产技术发展的趋势及市场分析摘要：介绍了乙丙橡胶(EPR)生产技术的最新发展趋势及进展,分析了国内外乙丙橡胶的生产消费现状及发展前景。2009年世界乙丙橡胶的总生产能力约为1277万t ,总消费量约为1150万t。预计2014年总消费量将达到1350万t。2009年,我国乙丙橡胶的总生产能力为20万t ,消费量为190万t ,预计到2014年总消费量将达到约240万t。针对我国乙丙橡胶的生产状况及未来发展所面临的挑战,提出了今后的发展对策。关键词:乙丙橡胶,生产技术,市场分析乙丙橡胶(EPR)是由乙烯和丙烯为主要单体共聚而得的聚合物,依据分子链
2、中单体组成的不同,有二元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)。乙丙橡胶具有优异的耐臭氧性、耐老化性、耐化学品腐蚀性以及电绝缘性能等,加之单体价廉易得,在汽车部件、建材用防水卷材、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂以及聚烯烃改性等方面具有广泛的应用。目前,世界乙丙橡胶的生产能力总体过剩,但我国的生产能力和产量却不能满足国内实际生产的需求,每年都得大量进口,开发利用前景广阔。1生产技术的发展趋势随着聚烯烃弹性体技术的发展,乙丙橡胶的生产技术己从单一的Ziegler-Natta催化体系及其相应的溶液聚合工艺发展成现在的Ziegler-Natta系-茂金属系-单点催化等系列
3、催化体系及其相应的溶液聚合工艺-悬浮聚合工艺-气相聚合工艺组成的多元化技术格局。同时,新产品的不断开发,使得其应用领域更加宽广。1.1溶液聚合工艺仍将处于主导地位在今后一个相当长的时期内,合成乙丙橡胶的3种工艺,即溶液聚合、悬浮聚合体系和茂金属催化体系溶液聚合将会并行发展,其中传统催化剂体系的溶液聚合工艺技术成熟,产品质量好,品种牌号覆盖面广,仍将是近期合成乙丙橡胶的基础技术。茂金属催化剂体系有望逐步应用于溶液聚合以至悬浮聚合,成为更加重要的催化剂体系之一。气相聚合法是乙丙橡胶生产技术的重要进展,而且其催化剂体系从Ziegler-Natta经典型的预聚合型发展到茂金属型。同时生产工艺得到不断优
4、化和完善。但是,由于该工艺本身的一些缺陷,尤其是产品牌号较少,无法更好地满足实际生产的需求,因此,在未来大规模发展的可能性较小,尤其是最近世界上惟一一套由美国陶氏化学公司拥有的气相法乙丙橡胶生产装置的关闭,有可能会延缓该技术的进一步推广1。1.2聚合催化体系不断更新(1)茂金属催化技术优势明显。茂金属催化剂应用于乙丙橡胶合成并实现工业化,标志着乙丙橡胶合成技术进入一个崭新的发展阶段,具有里程碑意义。茂金属催化乙丙共聚技术的优点是催化活性效率高,用量少,催化剂残余物极少, 不需要脱催处理,可采用高温溶液聚合。聚合反应液中乙丙橡胶浓度高(16.4%),热能利用率高,产品颜色浅,聚合物结构均匀,链的
5、长度均一,堆积密度小,相对分子量分布及化学组成较窄,尤其可通过改变茂金属结构可以准确地调节乙烯、丙烯和二烯烃的组成,在很大范围内调控聚合物的微观结构,从而合成出新型链结构的不同用途的产品牌号。这种既可生产二元乙丙橡胶,也可生产三元乙丙橡胶的特点使之成为乙丙橡胶具有发展潜力的催化剂类型2。(2)非MAO茂金属催化体系成为热点。助催化剂是茂金属催化剂的重要组成部分,目前使用最多的助催化剂是MAO。由于生产MAO的生产成本较高,且在茂金属催化体系中的使用量大,因而在很大程度上限制了茂金属催化剂的发展速度。因此,近年来,积极开发不使用MAO助催化剂的高活性茂金属催化体系成为国内外乙丙橡胶研发领域的一个
6、热点发展趋势。(3)非茂单活性中心催化剂倍受关注。在乙丙弹性体的合成发展史中,继传统的Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂之后,非茂单中心(也称单活性中心)催化剂在乙丙橡胶合成中得到应用,并取得突破性进展。目前有竞争力的新一代非茂单点催化剂包括镍-钯系催化剂、铁-钴系催化剂等类型的单点催化剂。这类催化剂的某些性能已达到或超过茂金属催化剂,有些非茂单点催化剂已经应用于聚烯烃的生产中。荷兰DSM公司2008年底采用Nova化学公司的非茂单点催化剂在其荷兰Geleen的一套三元乙丙橡胶装置生产新一类弹性体产品ACE,2009年初第一批特种三元乙丙橡胶KeltanACE产品面世,其中包括一类
7、含高选择性乙烯基降冰片烯(VNB)作为第三单体的新型三元乙丙橡胶3。1.3其它单体进入乙丙弹性体近年来,除了目前常用的乙叉降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)以及1,4-己二烯(1,4-HD)等作为第三单体外,一些新的其他烯烃单体如5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)、1,7-辛二烯、7-甲基-1-6-辛二烯等也逐渐进入到乙丙橡胶聚合物中。这些烯烃化合物作为第三或第四单体参与乙烯和丙烯的共聚反应,制备出如乙烯-辛烯二元共聚物(EOC)、乙烯-丙烯-VNB三元共聚物、乙烯-丙烯-ENBVNB四元共聚物等新产品,从而赋予乙丙弹性体新的功能,使乙丙橡胶的性能更具有专门化、更具完善化。1.4需求结
8、构不断发生变化乙丙橡胶产品结构正在发生变化,传统的乙丙橡胶已受到其它更廉价热塑性弹性体的冲击。如乙丙橡胶基TPO、TPV等在汽车、聚合物改性等方面将成为乙丙橡胶的主要替代品。以改善下游制品加工性能、降低下游加工成本等为目的的各种新结构乙丙橡胶(双峰、长链支化等)、改性乙丙橡胶、专用乙丙橡胶已成为重要的乙丙橡胶品种,向着特性化、功能化、专用化方向发展,成为乙丙橡胶新产品的发展趋势。此外,低分子量、超低黏度乙丙橡胶和液体乙丙橡胶已作为热塑性弹性体的拳头产品进入聚合物改性领域,各种化学改性乙丙橡胶以及各种乙丙橡胶专用料等越来越受到应用者的青睐。采用新型单体合成的新型乙丙橡胶成为新的市场需求。总之,随
9、着环保理念的进一步强化,环保化工艺以及环保型乙丙橡胶将成为乙丙橡胶生产和需求结构的重要变化4。1.5新型应用技术不断得到发展近年来,乙丙橡胶工业化生产技术的发展已经步入一个相对稳定的完善时期,而应用开发则成为乙丙橡胶的研发热点,也是乙丙橡胶今后的发展方向。各种改性、共混、并用的新产品的开发研究,为乙丙橡胶应用拓展了新的领域。在改性研发上,主要有各种接枝(如Lion公司的Royal therm 系列有机硅改性乙丙橡胶)、卤化(氯化、溴化)、环氧化、离子化等改性乙丙橡胶;在并用研发上,乙丙橡胶与各种塑料(如PP等)、橡胶(如NBR等)共混或并用后得到的新型特种弹性体、复合材料,使乙丙橡胶的功能性得
10、到广泛的延续和发展。2世界乙丙橡胶的供需现状及发展前景21生产现状近几年,世界乙丙橡胶工业的发展呈现以下主要发展特征。(1)生产能力及产量总体呈现缓慢增长的趋势,新增装置的扩大与装置的减荷、关、停同时存在成为世界乙丙橡胶生产的最新发展现状;(2)合成技术以溶液聚合法为主,尤其是其中以茂金属为催化剂的溶液法得到了快速的发展,新建装置基本上都采用该方法;(3)新产品开发迅速,如高乙烯含量的高生胶强度乙丙橡胶、高不饱和的三元乙丙橡胶、液体乙丙橡胶以及热塑性乙丙橡胶等,使得应用领域不断拓展;(4)生产趋于集中。生产能力和生产技术主要控制在DSM弹性体公司、陶氏化学公司以及埃克森美孚化学公司等少数几个跨
11、国公司手中;(5)市场竞争日益激烈。与其他合成橡胶品种相比,乙丙橡胶的市场竞争比较激烈,尤其是在亚洲的中国和东南亚地区,乙丙橡胶需求近年来一直保持较高的增长率,因而也成为全球乙丙橡胶未来装置和市场开拓的焦点5。截止到2009年年底,全世界乙丙橡胶的总生产能力为1277万t,生产装置主要集中在北美、西欧和亚洲地区,其中北美的生产能力占世界乙丙橡胶总生产能力的3798%,西欧占3132%,亚洲占2506%。埃克森美孚化学公司是目前世界上最大的乙丙橡胶生产厂家,生产能力为265万t/a,占世界乙丙橡胶总生产能力的2075%;其次DSM弹性体公司,生产能力为20.2万t/a,占总生产能力的1582%。
12、其中采用溶液聚合法的生产能力为1122万t/a,占总生产能力的8786%;采用悬浮聚合法的生产能力为155万t/a,占总生产能力的1214%。随着亚洲(尤其是中国大陆)多套新建或扩建装置的建成投产,预计到2014年,全世界乙丙橡胶的总生产能力将达到约1450万t,增长主要来自亚洲地区,而北美地区的生产能力将出现负增长,其他地区的生产能力基本保持不变。2009年世界乙丙橡胶的主要生产厂家情况见表1。22消费现状及发展前景从总体上说,近年来世界乙丙橡胶的需求比较稳定。2004年,全世界乙丙橡胶的消费量为1075万t,2008年为1095万t, 2009年消费量约为1150万t,同比增长约502%。
13、其中北美地区的消费量占世界乙丙橡胶总消费量的2522%,拉丁美洲占400%,西欧占2391%,中东欧占600%,亚洲占3678%,世界其他国家和地区占409%。预计今后几年,世界乙丙橡胶的消费量将以年均约32%的速度增长,到2014年总消费量将达到约1350万t,其中亚洲地区是消费增长的主要驱动力,消费量的年均增长率将达到50%,其次是拉丁美洲地区,年均增长率将达到37%,而北美和西欧地区的消费量虽然也有所增长,但年均增长率分别只有10%和07%左右。在消费结构上,世界各主要国家和地区存在一定的差异。美国汽车部件对乙丙橡胶的需求量占乙丙橡胶总消费量的260%,聚合物改性占216%,防水卷材占1
14、72%,油品添加剂占88%,电线和绝缘电缆占103%,机械部件占29%;软管(不含车用)占22%,其它方面占110%;西欧地区汽车部件对乙丙橡胶的需求量占总消费量的494%,聚合物改性占11.4%,防水卷材占113%,电线和绝缘电缆占92%,油品添加剂40%,机械部件40%,其它方面占121%;日本工业橡胶制品的需求量占乙丙橡胶总消费量的526%,塑料掺混制品占263%,防水卷材占32%,电线和绝缘电缆占28%,汽车轮胎及软管占19%,其它方面占133%。3我国乙丙橡胶的供需现状及发展前景31生产现状我国乙丙橡胶的研究开发始于20世纪60年代。1997年吉林石油化工公司引进日本三井化学公司溶液
15、聚合法技术,建成1套20万t/a的乙丙橡胶生产装置。该装置是目前我国唯一的一套乙丙橡胶生产装置。随着技术的不断进步和生产装置的稳定生产,我国乙丙橡胶的产量稳步增加。2001年产量为150万t,2007年达到201万t。2008年由于受到世界经济危机的影响,产量下降到185万t,同比下降7.96%。2009年产量为180万吨,同比下降270%。32装置新建或扩建情况为了弥补国内市场需求空缺,进一步抢占国内市场,吉林石油化工公司正在新建一套5.0万t/a乙丙橡胶生产装置,其中第一期25万t/a装置已经建成,正在试车当中,全部装置将于2010年底建成投产。另外获悉,美国协和石油集团计划在浙江宁波投资
16、建设一套40万t/a乙丙橡胶生产装置,日本三井化学公司计划与中国石油化工集团公司合资在上海化学工业园区内投资200亿日元新建一套75万t/a三元乙丙橡胶生产装置,装置计划在2013年第四季度建成投产;南京化工园区计划新建一套50万t/a乙丙橡胶生产装置,德国朗盛公司拟在抚顺高新技术产业开发区新建一套50万t/a乙丙橡胶生产装置。预计到2014年,我国乙丙橡胶的总生产能力可能达到150万200万t,届时将大大缓解我国乙丙橡胶的供需矛盾6。3.3进出口情况近年来,我国乙丙橡胶的供应主要由中石油吉林石油化工公司产品和国外进口产品构成,且以进口产品为主,国内产品为辅。根据海关统计,2004年我国乙丙橡胶的进口量只有711万t,2007年突破10万t大关,达到
