有機(jī)硅產(chǎn)業(yè):上下而求索
2016-04-21
中國氟硅有機(jī)材料工業(yè)協(xié)會近日提供的一份資料顯示:2013年有機(jī)硅單體產(chǎn)能已達(dá)到220萬噸,產(chǎn)量達(dá)到160萬噸,占全球總產(chǎn)量的30%以上;表觀消費(fèi)量為160萬噸,成為世界最大有機(jī)硅產(chǎn)品消費(fèi)國,自給率超過95%。顯然,我國已成為有機(jī)硅產(chǎn)品生產(chǎn)大國,但與此同時,有機(jī)硅單體產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品匱乏、自主創(chuàng)新能力薄弱等問題依然制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對此,業(yè)內(nèi)專家建議從“上下”兩頭入手解決。
提高效率上新技術(shù)
據(jù)中國氟硅有機(jī)材料工業(yè)協(xié)會有機(jī)硅專委會秘書長楊曉勇介紹,我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)50年代,經(jīng)過60多年的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都取得長足進(jìn)步,主要產(chǎn)品從大部分依賴進(jìn)口到可以自給自足,且部分產(chǎn)品還有出口。特別是近10年,行業(yè)技術(shù)水平提升較快,與國外先進(jìn)水平的差距不斷縮小。
“雖然我國主要有機(jī)硅產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,但許多高性能的專用產(chǎn)品仍缺乏,特別是應(yīng)用在國防軍工等高技術(shù)領(lǐng)域的材料依舊被國外公司所壟斷,極大阻礙了我國高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。”楊曉勇表示。
如何化解基礎(chǔ)、通用型產(chǎn)品過剩與高端產(chǎn)品不足的矛盾,提升產(chǎn)業(yè)競爭力?楊曉勇認(rèn)為,從技術(shù)角度講,首先是要在上游有機(jī)硅單體的合成上做工作,開發(fā)新型高效流化床反應(yīng)器、開展單體合成工藝的技術(shù)研究,提高初級產(chǎn)率和氯甲烷轉(zhuǎn)化率、降低物耗能耗。
楊曉勇表示,我國在有機(jī)硅單體生產(chǎn)上,無論是流化床的設(shè)計還是合成工藝,都與國外先進(jìn)水平存在巨大差距,特別是體現(xiàn)在初級產(chǎn)率和單體轉(zhuǎn)化率上。比如,我國氯甲烷的單體轉(zhuǎn)化率普遍只有30%左右,而國外先進(jìn)水平卻能達(dá)到60%-70%。同樣進(jìn)去一批原料,我國裝置產(chǎn)出的產(chǎn)品量只有國外的一半,這就意味著我們要對氯甲烷進(jìn)行反復(fù)回收,消耗大量能源。具體看,我國中等偏上的有機(jī)硅裝置綜合能耗水平比國外高出30%,水平低的甚至比國外高出2倍以上。
另據(jù)了解,我國目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技術(shù),在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生多氯聯(lián)苯,分離提純困難,而其純度不高也會影響下游的硅膠在一些高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,開發(fā)非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路線勢在必行。
如果說有機(jī)硅單體技術(shù)還只是在原來合成路線上做些改動,更具挑戰(zhàn)性的則是國際上正悄然興起的一個全新的顛覆性合成工藝——它不需將硅石高溫還原成單質(zhì)硅,再與鹵代烴反應(yīng)制得硅鹵烷,而是在常溫下將硅石電解與甲醇反應(yīng)直接合成硅氧烷單體。
“這方面的信息我們早就關(guān)注到了,協(xié)會也一直在考慮成立一個產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟開展相關(guān)工作。但沒想到的是,國外的研究工作進(jìn)展這么快,而且合成條件這么溫和簡單?!睏顣杂卤硎荆拔覀円欢ㄒ叨戎匾曔@一技術(shù)的進(jìn)展情況,盡快組織起研究所、高校和企業(yè)共同參與的產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟,開展相關(guān)研究工作。這是一項(xiàng)戰(zhàn)略性和前瞻性的研究課題,是節(jié)約資源、綠色環(huán)保、降低成本的重大技術(shù)創(chuàng)新,是有機(jī)硅行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須做好的工作?!?/div>
據(jù)中國氟硅有機(jī)材料工業(yè)協(xié)會有機(jī)硅專委會秘書長楊曉勇介紹,我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)50年代,經(jīng)過60多年的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都取得長足進(jìn)步,主要產(chǎn)品從大部分依賴進(jìn)口到可以自給自足,且部分產(chǎn)品還有出口。特別是近10年,行業(yè)技術(shù)水平提升較快,與國外先進(jìn)水平的差距不斷縮小。
“雖然我國主要有機(jī)硅產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,但許多高性能的專用產(chǎn)品仍缺乏,特別是應(yīng)用在國防軍工等高技術(shù)領(lǐng)域的材料依舊被國外公司所壟斷,極大阻礙了我國高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。”楊曉勇表示。
如何化解基礎(chǔ)、通用型產(chǎn)品過剩與高端產(chǎn)品不足的矛盾,提升產(chǎn)業(yè)競爭力?楊曉勇認(rèn)為,從技術(shù)角度講,首先是要在上游有機(jī)硅單體的合成上做工作,開發(fā)新型高效流化床反應(yīng)器、開展單體合成工藝的技術(shù)研究,提高初級產(chǎn)率和氯甲烷轉(zhuǎn)化率、降低物耗能耗。
楊曉勇表示,我國在有機(jī)硅單體生產(chǎn)上,無論是流化床的設(shè)計還是合成工藝,都與國外先進(jìn)水平存在巨大差距,特別是體現(xiàn)在初級產(chǎn)率和單體轉(zhuǎn)化率上。比如,我國氯甲烷的單體轉(zhuǎn)化率普遍只有30%左右,而國外先進(jìn)水平卻能達(dá)到60%-70%。同樣進(jìn)去一批原料,我國裝置產(chǎn)出的產(chǎn)品量只有國外的一半,這就意味著我們要對氯甲烷進(jìn)行反復(fù)回收,消耗大量能源。具體看,我國中等偏上的有機(jī)硅裝置綜合能耗水平比國外高出30%,水平低的甚至比國外高出2倍以上。
另據(jù)了解,我國目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技術(shù),在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生多氯聯(lián)苯,分離提純困難,而其純度不高也會影響下游的硅膠在一些高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,開發(fā)非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路線勢在必行。
如果說有機(jī)硅單體技術(shù)還只是在原來合成路線上做些改動,更具挑戰(zhàn)性的則是國際上正悄然興起的一個全新的顛覆性合成工藝——它不需將硅石高溫還原成單質(zhì)硅,再與鹵代烴反應(yīng)制得硅鹵烷,而是在常溫下將硅石電解與甲醇反應(yīng)直接合成硅氧烷單體。
“這方面的信息我們早就關(guān)注到了,協(xié)會也一直在考慮成立一個產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟開展相關(guān)工作。但沒想到的是,國外的研究工作進(jìn)展這么快,而且合成條件這么溫和簡單?!睏顣杂卤硎荆拔覀円欢ㄒ叨戎匾曔@一技術(shù)的進(jìn)展情況,盡快組織起研究所、高校和企業(yè)共同參與的產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟,開展相關(guān)研究工作。這是一項(xiàng)戰(zhàn)略性和前瞻性的研究課題,是節(jié)約資源、綠色環(huán)保、降低成本的重大技術(shù)創(chuàng)新,是有機(jī)硅行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須做好的工作?!?/div>
加快石油基材料替代
在化學(xué)元素周期表中,碳(C)和硅(Si)屬同族元素,但在石油資源被人類利用了100多年后的今天,有機(jī)碳材料和有機(jī)硅材料卻面臨完全不同的命運(yùn):以石油基為原料的碳基高分子材料正受到原油供應(yīng)緊張的威脅,產(chǎn)品價格逐年上漲,資源匱乏的壓力越來越大;而以二氧化硅(主要來自于石頭和沙子)為原料的硅基高分子材料,受益于技術(shù)進(jìn)步和新工藝開發(fā),產(chǎn)品價格逐步下降,而材料性能卻不斷提升。在高分子材料上,Si元素對C元素的競爭性替代已經(jīng)拉開帷幕。早在8年前就有人指出,有機(jī)硅將成為未來高分子材料的王者。這樣的預(yù)言,目前正轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。
楊曉勇認(rèn)為,替代石油基合成材料是有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)的一個重要發(fā)展方向。2013年我國石油對外依存度達(dá)到58.1%,石油供應(yīng)安全風(fēng)險不言而喻。而有機(jī)硅以金屬硅、煤炭和海鹽為原料,完全不依賴石油和天然氣,而且有機(jī)硅高分子材料的許多性能與石油基合成材料相近或存在優(yōu)勢互補(bǔ),是后者理想的替代品。目前,我國已在有機(jī)硅密封材料、導(dǎo)熱材料和絕緣材料以及通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進(jìn)展,未來在醫(yī)療用品、運(yùn)動器材以及導(dǎo)熱、絕緣、密封等領(lǐng)域?qū)⒅鸩桨l(fā)揮作用。
楊曉勇進(jìn)一步強(qiáng)調(diào),以硅石為原料直接合成有機(jī)硅單體的工藝一旦開發(fā)成功,有機(jī)硅合成材料的價格將大幅下降,現(xiàn)在賣十幾元1千克的產(chǎn)品將來可能降到幾元錢,這會極大刺激下游需求的增長,為有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)在石油基替代領(lǐng)域的發(fā)展打開巨大空間。
石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院院長助理張方則認(rèn)為,目前硅材料與石油基材料融合發(fā)展已是大勢所趨,用有機(jī)硅對丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂進(jìn)行共聚改性,可節(jié)省部分石油基材料,又可大幅提升石油基材料的耐溫性、韌性、自潔性,一舉兩得。
在化學(xué)元素周期表中,碳(C)和硅(Si)屬同族元素,但在石油資源被人類利用了100多年后的今天,有機(jī)碳材料和有機(jī)硅材料卻面臨完全不同的命運(yùn):以石油基為原料的碳基高分子材料正受到原油供應(yīng)緊張的威脅,產(chǎn)品價格逐年上漲,資源匱乏的壓力越來越大;而以二氧化硅(主要來自于石頭和沙子)為原料的硅基高分子材料,受益于技術(shù)進(jìn)步和新工藝開發(fā),產(chǎn)品價格逐步下降,而材料性能卻不斷提升。在高分子材料上,Si元素對C元素的競爭性替代已經(jīng)拉開帷幕。早在8年前就有人指出,有機(jī)硅將成為未來高分子材料的王者。這樣的預(yù)言,目前正轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。
楊曉勇認(rèn)為,替代石油基合成材料是有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)的一個重要發(fā)展方向。2013年我國石油對外依存度達(dá)到58.1%,石油供應(yīng)安全風(fēng)險不言而喻。而有機(jī)硅以金屬硅、煤炭和海鹽為原料,完全不依賴石油和天然氣,而且有機(jī)硅高分子材料的許多性能與石油基合成材料相近或存在優(yōu)勢互補(bǔ),是后者理想的替代品。目前,我國已在有機(jī)硅密封材料、導(dǎo)熱材料和絕緣材料以及通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進(jìn)展,未來在醫(yī)療用品、運(yùn)動器材以及導(dǎo)熱、絕緣、密封等領(lǐng)域?qū)⒅鸩桨l(fā)揮作用。
楊曉勇進(jìn)一步強(qiáng)調(diào),以硅石為原料直接合成有機(jī)硅單體的工藝一旦開發(fā)成功,有機(jī)硅合成材料的價格將大幅下降,現(xiàn)在賣十幾元1千克的產(chǎn)品將來可能降到幾元錢,這會極大刺激下游需求的增長,為有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)在石油基替代領(lǐng)域的發(fā)展打開巨大空間。
石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院院長助理張方則認(rèn)為,目前硅材料與石油基材料融合發(fā)展已是大勢所趨,用有機(jī)硅對丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂進(jìn)行共聚改性,可節(jié)省部分石油基材料,又可大幅提升石油基材料的耐溫性、韌性、自潔性,一舉兩得。
加強(qiáng)高端產(chǎn)品開發(fā)
如果說有機(jī)硅上游面臨的更多的是挑戰(zhàn),那么下游面對的則是更多的機(jī)遇。
據(jù)楊曉勇介紹,近10年來我國硅氧烷消費(fèi)量年均增長率約為20%。2013年,中國硅氧烷表觀消費(fèi)量達(dá)81.2萬噸,同比增長15.5%,銷售額約300億元,我國已成為全球有機(jī)硅材料最大消費(fèi)國。盡管如此,我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)才剛剛進(jìn)入高速增長期,未來不僅傳統(tǒng)領(lǐng)域?qū)ζ湫枨筮€將持續(xù)較快增長,新產(chǎn)品和新用途也會層出不窮,為有機(jī)硅行業(yè)提供巨大發(fā)展空間。
據(jù)悉,有機(jī)硅的下游產(chǎn)品分為硅油、硅橡膠、硅樹脂和硅烷偶聯(lián)劑四大類,產(chǎn)品品種達(dá)數(shù)千個,而應(yīng)用領(lǐng)域除了建筑、電力、機(jī)械加工、紡織、皮革、日用品、個人護(hù)理用品、醫(yī)藥等傳統(tǒng)領(lǐng)域外,近年在太陽能、風(fēng)電、高鐵、汽車、電子信息技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生以及高端制造、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也不斷拓展。而且,這些新興領(lǐng)域大多采用高性能、專用化、精細(xì)化的有機(jī)硅產(chǎn)品,這部分產(chǎn)品恰恰集中在我們尚未涉足且潛力巨大的細(xì)分市場上,大多數(shù)產(chǎn)品國內(nèi)還不具備自主開發(fā)能力和生產(chǎn)能力。因此,加快對下游高技術(shù)領(lǐng)域的滲透,已成為國內(nèi)有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)界的共識。
“目前中國有機(jī)硅行業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端市場,而高科技含量的高端產(chǎn)品大部分被國外公司壟斷,國內(nèi)少有企業(yè)涉足。未來中國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)應(yīng)在這方面下功夫。”成都硅寶科技股份有限公司總經(jīng)理王有治表示。
王有治以汽車密封膠為例,介紹了其市場前景。他說:“汽車上用到的密封膠材料有20多種,國產(chǎn)硅膠只在車燈和發(fā)動機(jī)上有少量應(yīng)用,而擋風(fēng)玻璃、內(nèi)飾、車邊膠、底盤等部件上用到的全部是國外品牌?!?br/> 王有治還給出了一組數(shù)據(jù),通常情況下,一輛轎車上用到的有機(jī)硅密封膠占轎車重量的5%左右。以一輛轎車重1噸計算,有機(jī)硅材料用量約幾十千克,而2013年中國汽車產(chǎn)銷量超過2000萬輛,這樣算下來,僅汽車行業(yè)每年消費(fèi)的有機(jī)硅就超過100萬噸??上У氖?,如此大量的下游市場卻鮮有中國企業(yè)的身影。
“國際上大的汽車生產(chǎn)商對于材料的性能、質(zhì)量、安全性等要求十分苛刻,要通過他們的全程考察和認(rèn)證至少要3-5年。可一旦進(jìn)入供應(yīng)商的名單,別的廠商想替代也是很難的。因此這個行業(yè)的收益非常好,毛利率一般在50%以上。國內(nèi)有志于做大做強(qiáng)的企業(yè)應(yīng)該在這方面努力?!蓖跤兄稳缡钦f。
如果說有機(jī)硅上游面臨的更多的是挑戰(zhàn),那么下游面對的則是更多的機(jī)遇。
據(jù)楊曉勇介紹,近10年來我國硅氧烷消費(fèi)量年均增長率約為20%。2013年,中國硅氧烷表觀消費(fèi)量達(dá)81.2萬噸,同比增長15.5%,銷售額約300億元,我國已成為全球有機(jī)硅材料最大消費(fèi)國。盡管如此,我國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)才剛剛進(jìn)入高速增長期,未來不僅傳統(tǒng)領(lǐng)域?qū)ζ湫枨筮€將持續(xù)較快增長,新產(chǎn)品和新用途也會層出不窮,為有機(jī)硅行業(yè)提供巨大發(fā)展空間。
據(jù)悉,有機(jī)硅的下游產(chǎn)品分為硅油、硅橡膠、硅樹脂和硅烷偶聯(lián)劑四大類,產(chǎn)品品種達(dá)數(shù)千個,而應(yīng)用領(lǐng)域除了建筑、電力、機(jī)械加工、紡織、皮革、日用品、個人護(hù)理用品、醫(yī)藥等傳統(tǒng)領(lǐng)域外,近年在太陽能、風(fēng)電、高鐵、汽車、電子信息技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生以及高端制造、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也不斷拓展。而且,這些新興領(lǐng)域大多采用高性能、專用化、精細(xì)化的有機(jī)硅產(chǎn)品,這部分產(chǎn)品恰恰集中在我們尚未涉足且潛力巨大的細(xì)分市場上,大多數(shù)產(chǎn)品國內(nèi)還不具備自主開發(fā)能力和生產(chǎn)能力。因此,加快對下游高技術(shù)領(lǐng)域的滲透,已成為國內(nèi)有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)界的共識。
“目前中國有機(jī)硅行業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端市場,而高科技含量的高端產(chǎn)品大部分被國外公司壟斷,國內(nèi)少有企業(yè)涉足。未來中國有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)應(yīng)在這方面下功夫。”成都硅寶科技股份有限公司總經(jīng)理王有治表示。
王有治以汽車密封膠為例,介紹了其市場前景。他說:“汽車上用到的密封膠材料有20多種,國產(chǎn)硅膠只在車燈和發(fā)動機(jī)上有少量應(yīng)用,而擋風(fēng)玻璃、內(nèi)飾、車邊膠、底盤等部件上用到的全部是國外品牌?!?br/> 王有治還給出了一組數(shù)據(jù),通常情況下,一輛轎車上用到的有機(jī)硅密封膠占轎車重量的5%左右。以一輛轎車重1噸計算,有機(jī)硅材料用量約幾十千克,而2013年中國汽車產(chǎn)銷量超過2000萬輛,這樣算下來,僅汽車行業(yè)每年消費(fèi)的有機(jī)硅就超過100萬噸??上У氖?,如此大量的下游市場卻鮮有中國企業(yè)的身影。
“國際上大的汽車生產(chǎn)商對于材料的性能、質(zhì)量、安全性等要求十分苛刻,要通過他們的全程考察和認(rèn)證至少要3-5年。可一旦進(jìn)入供應(yīng)商的名單,別的廠商想替代也是很難的。因此這個行業(yè)的收益非常好,毛利率一般在50%以上。國內(nèi)有志于做大做強(qiáng)的企業(yè)應(yīng)該在這方面努力?!蓖跤兄稳缡钦f。