内容摘要……………………………………………………………….…………….2
一、我国甲醛产业综述……………………………………………………………..3
二、我国甲醛产业现状分析………………………………………………………..3
1、我国甲醛产业需求分析…………………………………………………..3
2、我国甲醛产业产能和开工率分析………………………………………..4
3、我国甲醛产业技术分析…………………………………………………..6
4、我国甲醛产业经济性分析………………………………………………..8
三、我们甲醛产业下一步发展的思考……………………………………………..9
1、我国甲醛产业下一步发展技术层面上的思考…………………………..9
2、我国甲醛产业下一步发展经济层面上的思考………………………….10
内 容 摘 要
甲醛产业是我国化工行业的基础产业之一,在整个国民经济发展中有着举足轻重的地位。本文对我国甲醛产业进行了需求、产能、开工率、生产技术以及经济性进行了分析,并对我国甲醛产业下一步发展中技术和经济层面提出了一些建议。
关键字:甲醛产业 需求 产能 开工率 生产技术 经济性
我国甲醛产业分析及思考
甲醛属用途广泛、生产工艺简单、原料供应充足的大众化工产品,是甲醇下游产品树中的主干,30%左右的甲醇都用来生产甲醛,主要应用于木材行业、下游化学品(多聚甲醛、聚甲醛、乌洛托品、季戊四醇、MDI等)的生产(约占甲醛使用量的97%)。甲醛行业既是我国化学工业的基础,也是保障汽车工业、农业、医药业和房地产业发展的重要组成部分,在整个国民经济的发展中有着举足轻重的地位。
我国甲醛产业综述
1956年,中国第一套甲醛生产装置由苏联专家指导在上海溶剂厂(现名中国蓝星集团上海新材料有限公司)兴建,装置生产能力为年产3000吨工业甲醛溶液,开启了中国的甲醛产业。伴随国民经济的快速发展,我国的甲醛产业得到了飞速的发展。根据中国甲醛行业协会调查显示,2012年全国共有甲醛生产企业560家,总产能3157万t(占世界甲醛总产能的52.18%),为世界第一甲醛生产和消费大国。2005至2012年,我国甲醛产能的年均增长率为14.6%。2005-2012年我国甲醛产量的年均增长率为12.1%。相比于消费量增长速度,产能增长过快,产能过剩形势更加严峻。我国的甲醛生产装置主要采用的两类技术,一类是以瑞典Formox公司(现为英国庄信万丰(Johnson Matthey)集团成员)为代表的铁钼法生产工艺技术,另一类是以国内江苏恒茂公司为代表的新型银催化剂生产工艺技术。铁钼法催化剂生产工艺主要应用于大型连续化装置(如:10万吨/a)上,其主要的特点为装置自动化程度高、甲醇单耗较低(<430kg/t37%甲醛)、副产蒸汽量大(>0.7t/t37%甲醛),但一次性设备投资较大,电耗较大,催化剂投资较大。新型银催化剂生产主要应用在中小型生产装置(目前的技术也可以做成大型生产装置),其主要的特点为甲醇单耗稍高(>440kg/t37%甲醛)、副产蒸汽量少(<0.6t/t37%甲醛),但一次性设备投资较少,电耗较低,催化剂投资费用较低。
我国甲醛产业现状分析
我国的甲醛产业需求分析
我国甲醛主要用于生产三醛树脂(包括脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂),占甲醛消费总量的50%以上。此外,甲醛还用于生产季戊四醇、新戊二醇、1,4-丁二醇((BDO)、三羟甲基丙烷、甲缩醛、乌洛托品、多聚甲醛、二苯基甲烷二异氰酸酯、吡啶及其化合物等化工产品,以及长效缓释肥料(添加到尿素中提高其颗粒度等)、医药、日用化学品等。在今后相当长时期里,我国甲醛产品消费仍将主要供应给板材制造业,以及酚醛树脂、多聚甲醛、乌洛托品、甲缩醛、聚甲醛、新戊二醇、季戊四醇、密胺树脂、农药、萘系混凝土减水剂等传统产品。不过,新兴的甲醛下游产品正悄然出现,新的消费市场正在兴起。如在聚甲醛(POM)、多聚甲醛(PF)、甲缩醛、1,4—丁二醇(BDO)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、吡啶及其化合物的生产应用上增长较快,这对甲醛消费需求将起到积极推动作用。
表1 2012年我国甲醛消费结构数据
用途
三醛树脂
多元醇
甲缩醛
多聚甲醛
乌洛托品
医药
农药
聚甲醛
MDI
其他
比例(%)
56
11
9
6
4
3
3
2
2
4
根据中国甲醛行业协会2013年度调查数据,我国2012年的总需求量在3000万吨左右。
我国甲醛产业产能和开工率分析
根据中国甲醛行业协会调查显示, 2012年全国共有甲醛生产企业560家,总产能3157万t(占世界甲醛总产能的52.18%),共有728套甲醛装置(5万t/a及以上有338套),2012年在建产能17万t,停产产能199万t,实际运行产能2941万t。2012年比2011年增加甲醛企业12家,增加产能165万t,年增长5.5%。 2.1 产能分布情况 2012年全国各省、市、自治区甲醛产能分布情况,见表1。
表2 2012年全国各省、市、自治区甲醛产能分布情况
序号
省份
产能(万t)
占全国比例(%)
序号
省份
产能(万t)
占全国比例(%)
1
山东
535.0
16.94
16
云南
60.5
1.92
2
江苏
299.5
9.49
17
上海
57.5
1.82
3
河北
279.5
8.85
18
山西
53.0
1.68
4
广东
216.0
6.84
19
重庆
51.0
1.62
5
四川
204.5
6.48
20
黑龙江
50.7
1.61
6
安徽
178.0
5.64
21
辽宁
49.0
1.55
7
广西
162.5
5.14
22
吉林
42.5
1.35
8
河南
157.5
4.99
23
内蒙古
33.7
1.07
9
湖北
141.0
4.46
24
陕西
26.0
0.82
10
福建
100.0
3.17
25
天津
23.0
0.73
11
浙江
98.3
3.11
26
宁夏
22.0
0.70
12
新疆
87.0
2.75
27
贵州
16.0
0.51
13
江西
64.0
2.03
28
海南
11.5
0.36
14
湖南
62.0
1.96
29
北京
10.0
0.32
15
港澳台
61.0
1.93
30
甘肃
5.0
0.16
合计
3157
100
随着甲醛下游产品用途的推广,甲醛需求量仍在缓步增长,我国甲醛的产能和产量较上年仍呈增长趋势,主要增长地区为华东、华北、华中部,如江苏、河北、湖北等。甲醛产能前十位分别是:山东省535.0万t,江苏省299.5万t,河北省279.5万t,广东省216.0万t,四川省204.5万t,安徽省178.0万t,广西自治区162.5万t,河南省157.5万t,湖北省141.0万t,福建省100.0万t。前十位省区的甲醛产能2237.5万t,占到了全国的72%。 2.2 产能分布情况 2012年全国各区域甲醛产能分布情况,见表3。 表3 2012年全国各区域甲醛产能分布情况
序号
区域
产能(万t)
占全国比例(%)
1
华北区
900.5
28.52
2
华中区
602.5
19.08
3
华南区
490.0
15.52
4
华东区
455.3
14.42
5
西南区
332.0
10.52
6
东北区
175.9
5.57
7
西北区
140.0
4.44
8
港澳台
61.0
1.93
截止到2013年年底,我国青海省和西藏自治区仍未建设甲醛装置。我国甲醛产能延续了上年度分布状况,主要集中在华北、华中和华南地区,其中华北区2012年甲醛产能约占全国的28.52%,位居各区第一,华中区发展较快,约占全国的19.08%,位居第二位。 2.3 全国各区域甲醛产量分布情况 2012年行业各区甲醛产量分布和开工率情况,见表4。 表4 2012年行业各区甲醛产量分布和开工率情况
序号
省份
产量(万t)
占全国比例(%)
开工率(%)
1
华北区
604.82
28.49
67.16
2
华南区
414.0
19.50
84.49
3
华中区
380.2
17.91
63.10
4
华东区
362.8
17.09
79.68
5
西南区
154.2
7.26
46.44
6
东北区
91.7
4.32
52.13
7
西北区
80.3
3.78
57.36
8
港澳台
35.0
1.65
57.38
9
合计
2123.02
100
平均67.24
2012年全国开工率普遍有所上升,但总体的开工率不高,平均仅67.24%。从区域来看,长三角、珠三角等经济发达地区甲醛消费需求较旺盛,开工率较高;内陆地区产能仍在继续增长,如华中的湖北地区,主要为下游产品配套新建甲醛装置,单独新建甲醛装置生产商品甲醛的企业已为数极少,甲醛产能已进入理性更新调整阶段。
我国甲醛产业技术分析
甲醛生产传统工艺由甲醇蒸发、混合气过热、过滤、阻火后,甲醇进行氧化、吸收,生产的甲醛浓度为37%的甲醛溶液。目前,国外和中国的工业甲醛生产均使用甲醇作原料。利用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺,其一是采用银催化剂(浮石银、发泡银、电解银等)的“甲醇过量法”,也称“银催化法”(简称“银法”);其二是采用铁钼氧化物催化剂的“空气过量法”,也称“铁钼催化法”(简称“铁钼法”)。“银法”和“铁钼法”在竞相发展过程中都在不断改进催化剂和生产工艺。用铁钼催化剂工艺的甲醛装置一般生产能力较大,甲醇转化率可达95%-99%,甲醇消耗低,不需要蒸馏装置,可以生产高浓度甲醛,甲醛成品中醇含量低、催化剂使用寿命长、一次性投资大、电耗高。银法工艺简单,投资省、调节能力强、产品中甲酸含量少,但是甲醇转化率低、单耗高、催化剂寿命短、对甲醇纯度要求高,甲醛成品中甲醇含量高,只能生产低浓度甲醛。其中铁钼法生产工艺技术以瑞典Formox公司为代表,新型银法生产工艺技术以江苏恒茂公司为代表。
3.1 瑞典Formox公司铁钼法技术
Formox是甲醛领域的一家专业公司,总部位于瑞典。公司在美国、中国、新加坡和俄罗斯均设有办事处,提供覆盖全球的销售和技术支持。Formox拥有的氧化法甲醛生产技术于1953年开发成功。1959年,采用该技术生产的催化剂,在瑞典建成了第一套氧化法甲醛工业化装置。1966年,Formox转让了第一套铁钼法装置并开始向市场销售催化剂。自此,Formox成为世界上最大的铁钼催化剂供应商,并在世界甲醛领域占有举足轻重的地位。多年来,Formox一直致力于向世界各地的客户提供成套甲醛生产技术,包括成套生产装置、催化剂以及技术支持。
迄今为止,公司已向世界上30多个国家的客户提供了100多套甲醛装置,全球范围内装置总产能超过700万吨/年,占世界总产能20%以上。从1996年Formox向中国提供的第一套甲醛装置投产至今,中国客户已向Formox订购了30套甲醛装置,总产能已达到300万/吨。尤其在需要高浓度甲醛产品的1,4-丁二醇(BDO)和聚甲醛(POM)领域,Formox工艺占有较大的优势。中国目前已成为Formox甲醛装置的最大市场。下表为Formox公司单套10万吨/年甲醛生产技术的典型技术数据。
表5 Formox公司单套10万吨/年甲醛生产技术的典型技术数据
序号
项目
典型技术数据
1
日产量(t)
359
2
产品甲醛浓度(wt %)
37-55
3
产品甲醇浓度(wt %)
≤1
4
产品甲酸浓度(wt %)
≤0.03
5
甲醇单耗(kg/t37%甲醛产品)
≤426
6
电力单耗(kwh/t37%甲醛产品)
≤70
7
副产蒸汽(t/t37%甲醛产品(1.2MPa,192℃)
≥0.7
8
催化剂寿命(月)
12-18
3.2 江苏恒茂公司新型银法技术
江苏恒茂机械制造有限公司,始建于1990年,坐落在无锡市滨湖区太湖镇,。 “恒茂”公司是从事石油化工、煤、气化工以及生物化工、冶金矿山机械、环境工程等非标及压力容器设备专业制造企业,具备特种设备A1、A2类压力容器的加工制造资格。其通过与国内多所著名高校的合作和自主研发,拥有新型银法甲醛、及甲醛下游产品乌洛托品、甲缩醛、多聚甲醛等成套工艺技术和设备制造能力。下表为江苏恒茂公司新型银法技术的典型技术数据。
表6 江苏恒茂公司单套10万吨/年甲醛生产技术的典型技术数据
序号
项目
典型技术数据
1
日产量(t)
359
2
产品甲醛浓度(wt %)
37-50
3
产品甲醇浓度(wt %)
≤0.5
4
产品甲酸浓度(wt %)
≤0.01
5
甲醇单耗(kg/t37%甲醛产品)
≤440
6
电力单耗(kwh/t37%甲醛产品)
≤26
7
副产蒸汽(t/t37%甲醛产品(0.45MPa,165℃)
≥0.5
8
催化剂寿命(月)
1-3
我国甲醛产业经济性分析
以瑞典Formox公司为代表的铁钼法生产技术(本节以下简称铁钼法)和以国内江苏恒茂为代表的新型银法(本节以下简称银法)在生产技术上各有千秋,经济指标上的比较见下表:
表7 铁钼法和银法的经济指标比较表(以每吨37%甲醛计)
铁钼法
银法
铁钼法比银法成本高(元/吨37%甲醛)
备注
工艺装置内投资:万元
3304.96
1038.09
6万吨/年
甲醇单耗 kg/t甲醛
~426
~440
-35
2500元/吨甲醇
电耗 kwh/t甲醛
26
70
30.8
0.7元/kwh
副产蒸汽 t/t甲醛
0.5
0.7
-40
200元/t
折旧 元/t甲醛
10.96
34.86
23.9
以15年生产期计
贷款利息 元/t甲醛
12.7
0
12.7
合计
7.6
从上表可以看出,铁钼法和银法的经济指标差异很小,在10元/吨37%甲醛以内。但甲醛本来就属于低价值的大宗产品,在投资决策上要充分考虑技术上的适应性(如银法甲醇耗量较低等)以及经济性。
甲醛容易聚合,含量为37%的常规产品其有效成份低、运输费用高、长期贮存易聚合变质。甲醛性质的这一特殊性决定了它是一个属地产品,只能就地生产和消费。同时,甲醛也是受地域以外影响最小的产品之一,其销售半径较小。因此,甲醛生产厂适宜于建在甲醛下游市场发达或有发展前途的地区,这在一定程度上制约了甲醛工业的发展。
甲醛产品成本中约90%左右的费用是原料甲醇的费用。因此,原料甲醇的价格对甲醛的生产与经营有着十分重要的影响。未来甲醛市场的发展在相当程度上取决于甲醇价格的定位,甲醛与甲醇的发展将相辅相成,互为依托。
我们甲醛产业下一步发展的思考
我国甲醛产业下一步发展技术层面上的思考
我国的甲醛产业生产技术主要集中在银法上,涌现出代表世界一流水平的以江苏恒茂公司为代表的新型银法工艺技术及临沂市和平贵金属催化剂有限公司为代表的银催化剂技术。同时江苏瑞雪公司的甲醛阻聚剂技术也很有特色,达到了国际一流的水平。
由于铁钼法生产工艺的在生产工艺技术及经济技术指标上存在一定优势,特别是在生产高浓度甲醛上,所以我国甲醛铁钼法生产工艺的研究以及高效铁钼法催化剂的研究上需要投入大量的人力、财力和物力进行发展,以摆脱关键技术对Formox公司等的依赖。同时,部分铁钼法的关键设备如控制系统、大型罗茨风机、大型离心风机目前均需要从国外进口,加大此类设备的国产化研究和实现同样对国内甲醛行业的发展同样具有举足轻重的作用。
生产装置大型化是目前世界甲醛装置的发展的趋势,单系列10万吨/年的装置目前成为的技术主流,这也是我国下一步甲醛产业技术进一步发展的方向。
对于目前国际甲醛工业中技术发展的方向进行相应的跟踪也是我国甲醛产业技术发展的重要举措。如目前Formox重点发展进一步降低电力消耗的尾气推动涡轮替代电机作为增压风机的动力,以及目前正在逐步开发的通过改进铁钼催化剂的装填方式进一步提高装填的纯催化剂的量以进一步减低单套装置催化剂更换周期的技术等。同时,日本知名的聚甲醛生产商旭化成公司将聚甲醛生产工艺中的约14%的稀甲醛工艺与甲醛生产工艺结合,开发出将14%稀甲醛溶液与甲醇反应生产甲缩醛,并浓缩成精甲缩醛后,将精甲缩醛引入经过改造的甲醛装置中直接生产高浓度的甲醛溶液,可以大大的节省将14%稀甲醛回收浓缩成浓甲醛工艺的蒸汽消耗,也是值得我国聚甲醛企业关注的甲醛生产技术。
我国甲醛产业下一步发展经济层面上的思考
由于市售的甲醛产品均为37%的甲醛溶液,其价值较低,目前的西南地区价格约为1200元/吨,长期储存容易发生聚合变质,所以不易长途运输,特别是目前国家对货运车辆超载的严厉打击及高速公路过路费用较高造成物流费用较高,一般采用汽车运输销售半径以200公里以内为宜。鉴于目前甲醛企业开工率较低(根据中国中国甲醛行业协会的数据,2014年上半年的开工率仅为51%),新建的甲醛企业做好能与下游生产装置如多聚甲醛、1,4-丁二醇、新戊二醇等配套,以保证甲醛装置的开工率。同时新装置尽可能根据下游用户的产品需求采用经济技术水平较好的新型银法甲醛或铁钼法甲醛生产工艺技术,以提高装置的运行效率和经济型。同时对目前的经济水平、环保水平较低、开工率较低的小型甲醛装置(1~3万吨/年)设立边际效应界限,及时进行有计划的关停工作。
由于甲醛的成本90%为原料甲醇的费用,所以我国甲醛装置设立时即要考虑上述下游需求及运行的方面,同时也要考虑原料甲醇的来源及价格。对于原料甲醇方面,首选当然是用自己工厂的甲醇,对于价格和质量均便于控制,其次为靠近甲醇生产厂家集中的地区,以降低甲醇采购的价格和物流成本。如重庆地区就有大量的甲醇产能,且每年通过长江运输到长三角地区的量较大。
由于甲醛装置无论采用新型银法还是铁钼法在正常生产时均能外供蒸汽,在能源价格日益高企的今天,甲醛装置外供蒸汽的综合利用就显得尤为重要,可以进一步的降低甲醛的制造成本。外供蒸汽的综合利用可以根据其蒸汽的品位并入其他装置的蒸汽管网进行利用,或者直接选在合适的客户进行外卖。
甲醛装置新技术的运用对甲醛产品成本的降低也起着至关重要的作用,对于新建装置根据对甲醛产品质量的需求选择工艺技术水平较高的装置;对于现有装置,可能逐步的进行新技术应用的改造,以逐步的提高装置工艺技术水平,提高装置运行的经济指标。
参 考 文 献
李峰,《我国甲醛行业发现现状及趋势》,期货日报,2011年11月7日
中国甲醛行业协会,《2013年年会暨国内外技术交流会会议纪要》,2013年12月11日
中国甲醛行业协会,《七届八次理事会会议纪要》,2014年8月7日