我国甲烷氯化物运用生产方法及其市场发展分析.doc

. . 我国甲烷氯化物运用、生产方法与其市场发展分析一、概述甲烷氯化物用途甲烷氯化物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种甲烷氯化物的总称，是重要的化工原料和溶剂。自本世纪30年代工业化以来，经过半个多世纪的发展，以形成了氯碱工业后加工的一个重要耗氯产品。甲烷氯化物是重要的化工原料，在工业生产中用途广泛。一氯甲烷为无色气体，可压缩成无色液体。用于生产甲基纤维素、甲硫醇、甲基铅的原料和某些农药的甲基化试剂；制备二、三氯甲烷和四氯化碳；用作有机溶剂、致冷剂、发泡剂、局部麻醉剂等。目前主要用于生产甲基氯硅烷，氯甲烷与硅粉反应可制得有机硅单体,甲基氯硅烷包括二甲基二氯硅烷、一甲基三氯硅烷、三甲基一氯硅烷、甲基氢二氯硅烷等, 它们是氯甲烷的最重要的衍生物, 用它们可以生产硅油、弹性体和硅树脂中间体。其氯甲烷的消耗量占氯甲烷产量的一半以上。其中, 一甲基三氯硅烷主要用于生产有机硅油, 硅橡胶、硅树脂、发泡剂等。二甲基二氯硅烷用于生产二甲基硅醚油、硅酮橡脂、硅酮树脂等产品。二氯甲烷为无色液体，主要用作溶剂和发泡剂，少量用于生产HFC-32（二氟甲烷），且使用在增长。在制药工业中做反应介质，用于制备氨苄青霉素、羟苄青霉素和先锋霉素等；还用作胶片生产中的溶剂、石油脱蜡溶剂、气溶胶推进剂、有机合成萃取剂、FridelClalts反应的溶剂，有机合成和热不稳定性物质的萃取剂，也可作低温热载体、矿物油的闪点升高剂、灭火剂、烟雾和气溶胶的推进剂、聚氨酯等泡沫塑料生产用以与金属表面油(漆)清洗(脱膜)剂。三氯甲烷为无色透明液体，是重要的有机合成原料。主要用于生产致冷剂、染料、聚四氟乙烯、医药等产品。医学上常用作麻醉剂，还用作抗生素、香料、油脂、树脂、橡胶合成的溶剂和萃取剂等。四氯化碳是无色透明液体，广泛用于生产氯氟烃(CFC)，可作溶剂、灭火剂、有机物氯化剂、香料和药物萃取剂、织物干洗剂等。四氯化碳为ODS（破坏大气臭氧层物质），国对四氯化碳的生产和使用严格实行许可证制度。甲烷氯化物生产装置副产的四氯化碳除用于非ODS的生产原料外，多余部分均要求进行无害化处理。氯甲烷是一种很好的甲基化试剂, 用它可以生产农药与一些季胺盐类。氯甲烷与十二烷基二甲叔胺反应生成十二烷基三甲氯化铵（DTAC）, （DTAC）具有优良的渗透、乳化、抗静电与杀菌性能, 主要用一于工农业杀菌剂、合成纤维抗静电剂、硅油乳化剂等。在农药方面, 可用来生产一些除草剂, 如百草枯、甲胂一钠、甲胂胺、甲胂酸钙。此外尚有一些农业方面的应用。在溶剂方面, 用于生产丁基橡胶。同时还可作为致冷剂、麻醉剂、萃取剂等使用。同时氯甲烷还是合成氟化工材料的中间体。二、氯甲烷的生产方法氯甲烷生产有二条途径：甲醇氯化法和甲烷氯化法。全球能力的约15基于甲烷，其余则居于甲醇。甲醇法已成为甲烷氯化物生产的主导方法，与甲烷法相比，其具有明显的优势，例如甲醇原料易得、甲醇与氯的利用率高、副产品氯化氢量少、产品比例调节围大、产品质量高等。甲醇氢氯化法生产氯甲烷介绍。2.1、生产原理甲醇氢氯化制一氯甲烷有液相法和气相法。液相反应时，将甲醇蒸气和氯化氢通入氯化锌水溶液中，在100150下进行反应生成气态一氯甲烷，产物经水洗、冷却、干燥、压缩冷凝等后处理即得产品。气相反应用氧化铝作催化剂(见固体酸催化剂)，在300350、0.30.6MPa下进行。后处理与液相法相同。2.1.1液相法液相法是甲醇与盐酸反应，反应式如下：CH3OH + HClCH3Cl + H2O反应过程中有少量二甲醚生成：CH3OH（CH3）2O + H2O一氯甲烷可制得二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，即：CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HClCH2Cl2 + Cl2CHCl3 + HClCHCl3 + Cl2CCl4 + HCl2.1.2气相法气相法是气化后的甲醇与氢气在氯化器中反应，反应式为：CH3OH + Cl2 + H2CH3Cl + H2O + HCl一氯甲烷再与氯气反应制二氯甲烷、三氯甲烷与四氯化碳。采用液相法，其操作温度约为130150；而气相法的操作温度大约300350。气相法比液相法具有较高的设备生产能力。液相法通常是HCl和甲醇气态鼓泡通过液体催化剂，由于接触时间短，生产能力受到限制。工业生产中，液相法和气相法都被采用。这两种方法，除了反应器外，其它过程非常相似。液相法催化剂是以氯化铁、氧化锌一类的金属氯化物的水溶液。气相法的催化剂通常是氯化锌、氯化铜和铝，沉积在硅胶等载体上。2.2、甲醇法工艺技术方案的比较与选择 甲醇氢氯化可分为气固相催化法、气液相非催化法和气液相催化法三种。 气固相催化法气固相催化法是以甲醇和氯化氢为原料，在固体催化剂硅胶或三氧化二铝作用下，反应温度在250300下生成一氯甲烷和水。甲醇的单程转化率为98.5%，选择性为99.8%。该法的优点是适合于大规模生产，甲醇的有效利用率较高；缺点是反应器制造技术较复杂，对原料中的水含量控制较严格，设备投资较大，不适合中小规模生产。 气液相非催化法气液相非催化法由美国Du Pont公司开发成功，即在温度120、压力1.06MPa下，液体甲醇和氯化氢反应生成一氯甲烷和水。甲醇的单程转化率不高，需分离后进一步反应。该法的优点是适合于大规模生产，甲醇经进一步反应后，总转化率较高，产品纯度高，甲醇单耗低；缺点是对设备材质要求较高，不适合中小规模生产。 气液相催化法 气液相催化法是以甲醇和氯化氢为原料，在液相催化剂75%ZnCl2溶液作用下，反应温度在140150下反应生成一氯甲烷和水。该法的优点是工艺流程简单，反应条件缓和，适合于小规模生产；缺点是消耗定额较高，有一定腐蚀。2.3、工艺流程甲醇氢氯化制甲烷流程如图1所示。图1 甲醇制甲烷氯化物流程图1-氯化器；2-骤冷塔；3-精制；4-汽提塔；5-氢氯化反应器；6-洗涤塔；7-干燥塔；8-压缩机；9-精馏塔注：表示四氯化碳；表示三氯甲烷表示二氯甲烷表示一氯甲烷液相法是将一定比例的甲醇和盐酸以氯化锌为催化剂在氢氯化反应器（5）中反应，生成一氯甲烷，未反应的甲醇和HCl在洗涤冷凝塔（6）中形成含甲醇的酸性溶液，经精馏后回收的甲醇循环使用，经水洗后的一氯甲烷在干燥塔（7）中用硫酸洗涤反应过程中的二甲醚，并干燥一氯甲烷，纯净的一氯甲烷经压缩到0.758MPa送氯化器（1）。一氯甲烷在氯化器中与氯气反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。通过改变进料比，可得到不同产物产量分布。气体在骤冷塔（2）冷却，再分离出大部分HCl，未分离的HCl和Cl2在HCl气提塔中（4）分离，HCl去氢氯化段，未反应的Cl2返回氯化器。甲烷氯化物送入精馏塔（9），经精馏后得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。2.4、氯化铵与甲醇制取氯甲烷工艺由氯化铵与甲醇制氯甲烷和氨的反应式为：NH4Cl + CH3OHCH3Cl + NH3 + H2O反应在催化剂存在下进行，催化剂可以是活性Al2O3，也可以是活性炭或活性炭载碱金属化合物或锌化物等。氯甲烷是主要反应产物，但也有少量甲胺和二甲醚生成。在20世纪50年代，国外就发表了由NH4Cl和CH3OH反应制CH3Cl 和NH3的专利。80年代，日本三菱瓦斯化学公司进一步研究催化剂的选择性和产物分离方法，将该工艺向工业化推进了一大步。在我国开发氯化铵和甲醇制氯甲烷的研究，对我国联碱工业将起到推进作用。三、我国甲烷氯化物的市场分析与其发展2005年我国甲烷氯化物产能约66.2万吨/年，产量为57.04万吨。我国2007年甲烷氯化物装置生产能力为100.2万t/a，总的需求量为92.5万t/a，其中一氯甲烷42万t/a、二氯甲烷21万t/a、三氯甲烷42万t/a（作为HCFC原料，出口量1214万t/a，国消费量为2830万t/a）、四氯化碳4万t/a。2008年产能将达108.2万吨/年，预计2010年产能将达161.2万吨/年。从国目前在建和拟建项目情况来看，二氯甲烷的市场缺口最大，其次是三氯甲烷，一氯甲烷则基本上可以满足需要，而四氯化碳则被淘汰。我国最早生产甲烷氯化物的鸿鹤化工总厂是从甲烷法开始的，随着我国甲烷氯化物工业的发展，甲醇法在我国也已居主导地位。国目前的甲醇法装置多采用从国外引进的技术，但近年国自行开发的甲醇法技术也取得了实质性的进步。如已有数套装置采用了天一科技股份公司的技术。近年梅兰化工股份自主开发利用甲醇加工甲烷氯化物的工艺，取得成功。近期，该公司与大学研制成功了年产10万吨级高纯度甲烷氯化物分离装置，标志着我国已具备自行开发设计大型高纯度甲烷氯化物分离装置整套技术的能力。目前我国90的甲烷氯化物装置为引进甲醇法技术和引进关键设备，产品纯度均能达到9996，质量指标、原材料消耗和生产成本均达到国际水平。引进装置的原材料成本约为3500-3800元t，生产成本为4500-4700元t。目前国销售和使用的甲烷氯化物主要是二氯甲烷和三氯甲烷，本文中分析的就是这两种甲烷氯化物的国前景。“十一五”期间我国经济连续高速增长，下游产品的需求的快速增长拉动了甲烷氯化物的发展。特别是在“十五”期间对进口的二氯甲烷、三氯甲烷实施反倾销措施，扼制了国外甲烷氯化物低价倾销的势头，为国甲烷氯化物行业争得了公平竞争的机会，国甲烷氯化物行业迎来飞速发展的黄金时期。“十一五”前3年，不但国甲烷氯化物生产企业纷纷扩大生产能力，而且一批新上马的氯碱企业为平衡氯气，也相继建设甲烷氯化物生产装置。在此期间，甲烷氯化物的生产能力由“十五”末期的65.7万t/a迅速增加至2008年的107.0万t/a，3年增加41.3万t，增长了62.86%。目前甲烷氯化物生产能力已经大于市场需求量，再加上每年进口的18万t，国市场供应量远大于消费量。市场供求的不平衡造成国甲烷氯化物市场竞争非常激烈，生产装置开工率降低。从2006年开始，甲烷氯化物市场行情一直在低位徘徊，价格在盈亏线上下波动。特别是进入2008年10月份以后，受到国际金融风暴的影响，全球经济增长速度放缓，甲烷氯化物的价格跌入谷底，二氯甲烷、三氯甲烷市场价格跌破2 000元/t，最低为1 500元/t，国生产装置的开工率不足60%。2009年12月份是甲烷氯化物周期性旺季阶段，虽然市场需求量和价格有所反弹，但力度与往年同期相比，仍有很大幅度的回落。企业开工率不足、产品价格倒挂，使企业生产经营面临很大的困难。根据甲烷氯化物行业当前生产情况和市场消费趋势，分析甲烷氯化物的市场前景，为甲烷氯化物生产企业调整生产能力适应市场需求，调整发展思路提供参考。3.1、“十一五”期间国甲烷氯化物的基本情况3.1.1甲烷氯化物生产能力发展状况2005年国有家甲烷氯化物生产企业，总生产能力为65.7万t/a，20062008年新增了常熟理文化工等4家生产企业，全国甲烷氯化物生产企业为11家，总生产能力已达到122.2万t/a。生产厂家与其生产能力见表1。表1：2005-2008年我国甲烷氯化物主要企业与生产能力统计表(单位：万吨)序号生产企业2005年2006年2007年2008年2009年2010年1梅兰化工集团16.020.020.02424262巨化股份14.014.020.02626263金岭化工股份12.012.020.02020204东岳氟硅材料4.08.014.02026265鸿鹤精细化工#公司13.013.013.01313156格林艾普化工股份4.04.04.04447海化氯碱0.04.04.04488北方化学1.52.02.02259天玄化工#公司1.21.21.2停产停产10鑫福化工0.02.02.01.22511天原化工0.00.00.044412常熟理文化工有限公卫司0.00.00.04812合计65.780.2100.2122.2133151*2010年为预测值2008年，国甲烷氯化物生产能力达到122.2万t/a，同比2007年增加了22%。从表1可以看到：2010年国甲烷氯化物生产能力将达到151.0万t/a，在2008年的基础上增加44万t，增长率达到41%。“十一五”后两年，梅兰化工集团、巨化股份电化厂、东岳氟硅材料等拥有甲烷氯化物产品链的企业的甲烷氯化物生产能力增幅较大，其他企业明显放缓了甲烷氯化物的扩产。尽管如此，20082010年国甲烷氯化物的生产能力仍有大幅的增长，而且其增长速度明显高于市场需求的增长速度。估计在2009年、2010年因市场需求原因，已计划的甲烷氯化物扩建装置的建设速度将放缓，部分装置将停建。 2008年和均有企业计划建设8万t/a甲烷氯化物生产装置，并分别完成了可行性研究报告编制和项目报批工作；美国氏化学公司计划在建设20万t/a甲烷氯化物生产装置，针对该项目已向国家环保部进行环保政策咨询。表1中的2010年生产能力未统计上述项目的36万t/a，预计这些项目也将因国际金融风暴和国甲烷氯化物市场需求的饱和而缓建。3.1.2甲烷氯化物进出口情况甲烷氯化物进口量在“十五”期间增长最快， 2005年分别达到28.46万t。进入“十一五”由于国新建甲烷氯化物生产装置投产，因此甲烷氯化物进口量减少10万t/a左右，保持在17.5万t18.5万t，2008年进口量为18.17万t，比2007年增加0.7万t，增长4.0%。2008年甲烷氯化物出口量为1.53万t，比2007年减少0.71万t，降幅为31.7%。近期因国家修改了来进料加工贸易政策，国外三氯甲烷将以加工贸易方式大量进口，预计2009年二氯甲烷、三氯甲烷进口量将与2008年持平，全年甲烷氯化物进口量进口将达到18.6万t左右。表 20002009年我国甲烷氯化物进出口情况(单位：万吨)年份二氯甲烷三氯甲烷合计进口出口进口出口进口出口20054.800.4623.660.0028.460.4620061.521.6117.150.0018.671.6120071.372.2416.100.0017.472.2420081.601.4516.570.00818.171.532009（预计）1.601.8017.000.0018.601.803.1.3甲烷氯化物产量、进出口量和表观消费量2008年，受到国际金融风暴的影响，全年甲烷氯化物总产量为77.76万t，比2007年的83.17万t减少5.41万t，同比降低6.50%；表观消费量为94.40万t，比2007年减少4万t，同比降低4.07%。2009年因受到全球金融风暴蔓延影响，预计全国表观消费量将继续下降。因近期国家政策调整，受进口产品冲击，预计全国甲烷氯化物产量将在2008年基础上继续下滑约3万t。详见表、表4。表3 20082010年甲烷氯化物总量需求(单位：万吨)年份二氯甲烷三氯甲烷2008年359702009年396782010年43688表420052010年我国甲烷氯化物供需情况统计(单位：万吨)年份产量进口量出口量表观消费量开工率200547.3028.400.4775.2972%200666.8918.661.6183.9483%200783.1717.472.2498.4083%200877.7618.171.5394.4064%200975.0018.601.8091.8056%201081.0018.001.8097.2054%3.1.4国甲烷氯化物价格情况2008年，国甲烷氯化物价格仍在较低位徘徊，上半年二氯甲烷价格在3 200元/t4500元/t间波动，三氯甲烷价格在3800元/t4700元/t间波动。虽然与2007年相比，价格略有上升，但主要原材料甲醇价格的上涨幅度远比甲烷氯化物价格上升幅度大得多，给甲烷氯化物企业的生产经营带来了很大的压力。进入下半年，受国际金融危机的影响，甲烷氯化物价格大幅下降，特别是11月份、12月份二氯甲烷、三氯甲烷价格均跌至2 000元/t以下，最低价格低于1500元/t。进入2009年1季度，甲烷氯化物开始进入周期性的消费旺季，产品售价虽上升到了2 200元/t左右，但仍低于2008年同期的3 500元/t。都在成本线以下挣扎。特别是受主要原料甲醇采购价格达2000元/t，氯气采购价格达1200元/t以上。表5 2010年各原料与成品的价格如下（网上查询）：原料与成品t/元液氯甲醇一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷时间2010年180020002200250038005500400070007600左右74008100表6 2011年各原料与成品的价格如下（网上查询）：原料与成品t/元液氯甲醇一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷时间2011年150017002500350038005500400060004600570060007600从近两年的原料与成品价格走势图来看，液氯的价格有所降低，但是甲醇的价格有所上升，而甲烷氯化物的价格都有所下降。从走势图曲线来看还有价格下降的趋势。由于原料成本上升，产品价格下降，甲烷氯化物的利润空降将越来越小。可能出现亏损。3.2、国甲烷氯化物市场前景3.2.1 目前二氯甲烷、三氯甲烷主要消费构成二氯甲烷 目前国二氯甲烷的消费以黏结剂、医药、聚氨酯发泡、清洗剂、氟制冷剂为主，其消费结构见表7。表7： 国二氯甲烷消费结构消费领域黏结剂医药聚氨酯发泡清洗剂R22制冷剂其他比例/%353220832三氯甲烷 国三氯甲烷的消费领域以R22（二氟一氯甲烷）为主，其他消费领域为医药、农药、清洗剂等。其消费结构见表8。表8： 国三氯甲烷消费结构消费领域R22（二氟一氯甲烷）医药、农药清洗剂其他比例/%888223.2 市场前景分析消费增长速度低于生产装置的扩能速度国甲烷氯化物产量在2007年达到83.17万t，为历史最高产量，生产装置开工率为83.7%。根据第1季度产量预计2008年全年产量为89.67万t，但受到世界金融风暴的影响，2008年实际产量为77.76万t，比预计减少了11.91万t，全年开工率仅为71.9%，同比下降11.8%。进口量略有增加，但进口的三氯甲烷基本上是国外企业来料加工生产R22。如果国家来料加工贸易政策发生变化，乐观估计进口三氯甲烷可能保持2008年水平。预计2009年国甲烷氯化物产量将继续减少，降为75.00万t，生产能力却达到133.0万t/a，全年开工率将会进一步降至56%，较2008年下降8个百分点。3.3 市场前景分析3.3.1二氯甲烷消费与市场2008年二氯甲烷表观消费量为36.92万t。二氯甲烷在国的消费领域主要为黏结剂、医药和聚氨酯发泡，占消费总量的87%。其中，占35%的黏结剂全年消费的二氯甲烷为12.91万t。黏结剂主要用在皮鞋和运动鞋制造上，中国是一个皮鞋和运动鞋的出口大国，国际金融危机和人民币的升值使皮鞋和运动鞋出口量大幅减少，二氯甲烷的用量也随之减少，2009年是国际金融危机继续加重的一年，中国出口形势仍然十分严峻，所以皮鞋和运动鞋出口量的减少，使二氯甲烷的用量继续减少。 3.3.2三氯甲烷消费与市场2008年三氯甲烷的表观消费量为57.48万t，其中用于生产R22的三氯甲烷约为50.58万t，占全年消费量的88%。2008年R22产量约为36.13万t（1t R22消耗1.4 t三氯甲烷），其中来料加工的三氯甲烷（约为16.57万t）生产的约12万t R22基本用于出口，国的R22消费量约为24.13万t。2008年国用于PTFE（聚四氟乙烯）、氟橡胶消耗的R22约10.86万t（折合三氯甲烷约为15.20万t）；实际用于R22制冷剂为13.27万t（折合三氯甲烷18.58万t）。也就是说作为生产原料用消耗三氯甲烷约为15.20万t，这部分将不受限制；用于制冷剂消耗三氯甲烷约为18.58万t，这部分将随着R22制冷剂的削减、淘汰而使三氯甲烷的消费将逐年减少，所以 2010年后三氯甲烷消费递减量是很大的。根据上述对国外甲烷氯化物消费情况的分析，可以得出结论：国甲烷氯化物产业已经走过了发展期而正在进入过渡期，特别是随着2015年我国R22（二氟一氯甲烷）的削减，国甲烷氯化物消费市场将开始逐渐萎缩。预计未来数年我国甲烷氯化物国消费量将维持在90万100万t/a，生产能力远远大于消费量，20092010年生产企业的扩产势头因市场消费量而减缓速度。看好甲烷氯化物产业并想进入这一产业的企业在决策时一定要慎重，以免因甲烷氯化物市场和消费原因而使企业受到不必要的损失。4、 技术来源4.1 华陆工程公司5、 规模匹配5.17万吨有机硅建设7万吨甲基氯机硅烷，需要6万吨一氯甲烷，因此要消耗3.8万吨甲醇、3.9万吨氯气。5.2 3000吨聚四氟乙烯3000吨聚四氟乙烯需要5850吨二氟一氯甲烷，需要8775吨三氯甲烷，因此，需要消耗2350吨甲醇，1.043万吨氯气。若建设8万吨氯甲烷则需要消耗甲醇3.04万吨，耗氯为9.04万吨液氯，耗硫酸6400吨。，2000吨十二烷基三甲基氯化铵就基本能消耗完8万吨甲烷氯化物。6、 原料消耗5.1 8万吨氯甲烷主要原料单耗、年耗表序号 名称 规格 单位 吨耗 年耗/万吨1甲醇一级品t0.38 3.042液氯Cl99.6%，H2O600ppmt1.13 9.043硫酸H2SO498%kg80 0.6411 / 11