我国氟化工现状及发展方向

我国氟化工现状及发展方向李大志(中国氟硅有机材料工业协会专家委员会) 氟化工产业在20世纪30年代崛起,因其产品性能优异,应用领域不断扩大,使之成为迅速发展的化工行业,广泛用于军工、航天航空、冶金、电子、纺织、轻工、医药和农业等方面。

目前,全球氟化工产品总量约250万t,销售额已超过200亿美元,近几年年平均增长率达3.5%。

美国始终在氟化学研究和氟化工生产方面处于领先地位,至今其生产能力及消费水平占世界的33%和44.5%。

日本自50年代末起步,但发展很快,后来居上,其生产能力及消费水平已占世界总量的25%和13%。

欧洲的氟化工主要在英国、法国、德国、意大利等国家的一些化工公司中,前苏联氟化工工作为军事工业的配套材料在70年代已形成一定规模,但自90年代起基本停滞不前。

国外氟化工经过几十年发展竞争,目前已基本形成了7家跨国公司为主的局面。

这七家公司分别为Dupont 、I C I 、Dyneon 、大金、旭硝子、A t ofina 、Ausi m ont 。

以含氟材料为例,这七家跨国公司的生产能力占世界总生产能力的80%以上;含氟化学品其他生产领域,其生产能力占世界总生产能力的70%以上。

这7家跨国公司各自有自己的独特技术和性能优异的产品,垄断了世界的氟化学工业。

我国氟化工始于50年代后期。

为满足国防工业的需要,当时自力更生开发出基础氟化工原料AHF 、HCFC -22及PTFE 、氟橡胶生产技术,并生产出了一定量的产品。

尽管当时的生产技术比较落后,但对我国尖端科学技术的发展,发挥了重要作用。

“六五”期间,我国为打破国际上氟化工公司的垄断,组织了千吨级氟聚合物的开发,取得了可喜的成果,分别获得了国家科技进步一等奖和三等奖,为我国氟化工的发展打下了坚实的基础。

在改革开放各种因素的驱动下,我国氟化工有了突飞猛进的发展。

近5年来,我国氟化工平均增幅达30%,需求增长幅度远远高于全球平均水平。

目前,我国大大小小的氟化工基地如雨后春笋般地建立了起来,大大推动了我国氟化工的发展,繁荣了我国氟化工产品市场。

但不可否认的是,我国污染环境较严重、消耗氟资源多、附加值低的一些基础氟化物发展迅速,而高附加值、技术含量高的产品发展较慢。

因此,正确认识我国氟化工的现状,把握我国氟化工的发展方向,是保证我国氟化工健康可持续发展的战略要求。

1　我国氟化工发展现状1.1　无机氟化工产品形成规模生产(1)氟化氢随着国内工艺技术的日趋先进,其发展非常迅速。

2007年底,我国氟化氢装置总能力达85万t,产量超60万t 。

预计今年年底,我国氟化氢装置总能力可达110多万t 。

生产厂主要分布在拥有或靠近萤石资源及经济发达的地区,如浙江、福建、江苏、山东、内蒙古等省。

近5年,我国氟化氢的消费增长速度年平均为12%,生产能力年增长速度超过18%。

需求的增长主要来自有机氟产品的生产,即氟烃原料HCFC -22与氟聚合物PTFE 的高速增长。

目前,我国有机氟工业占氟化氢消耗量的56%,其次是金属铝行业消耗占30%,其他如无机氟、石油烷烃催化、金属酸洗等消耗约占14%。

“十五”期间,我国氟化氢出口增速很快,2001年为17200t,2002年为28000t,2003年为45500t,2004年为68780t,2007年为127200t 。

这与日本、韩国、法国等厂商来华投资建氟化氢生产装置并大量出口有关。

(2)无机氟化盐主要产品为氟化铝、冰晶石、氟化铵等。

我国氟化铝和冰晶石随着炼铝工业的飞速发展和工艺技术已达先进水平,近年来发展很快。

据有关资料报道:我国氟化铝和冰晶石2004年总装置生产能力为・82・有机氟工业O rgano -Fluorine I ndustry 2009年第1期38.5万t,其中氟化铝产量为12.6万t,冰晶石产量为9万t。

而经过短短的几年发展,2006年仅氟化铝产能即达到40万t,预计2008年底,我国氟化铝和冰晶石总装置生产能力将达到80万t。

另外,我国氟化铵和氟化氢铵的生产能力,2004年为2.5万t,预计2008年底将达到6万t。

此外,我国还生产少量的三氟化硼、氟化钠、氟硼酸、氟钛酸、六氟化钨、五氟化碘、六氟化铀等。

(3)元素氟和特种含氟气体我国元素氟最早用于国防工业,单套生产规模偏小,主要消耗指标如AHF消耗和电耗等均达到国外平均水平。

目前,我国元素氟的装置生产能力已超过5000t。

我国特种含氟气体近几年发展较快,已有十几个品种,其中六氟化硫生产能力目前约为5200t,特别是高纯六氟化硫通过了用户试用,质量可以和美国、日本、韩国等国公司相媲美。

我国三氟化氮2005年生产能力为200t,2007年市场需求量为750t,根据下游领域的发展规划来看,预测2007年～2010年我国年均增长率将保持在20%以上。

另外,我国四氟化碳已有工业化装置,四氟化硫、三氟化氯等也有少量生产。

1.2　含氟高分子材料快速发展全球每年含氟高分子材料总产能约22万t,而我国每年在该领域的产能已超过5万t,占到世界总产能的18%,成为世界第二大氟聚合物生产国。

含氟高分子材料的生产能力与消耗需求快速同步增长,全球消耗增长率约为4%,而我国的年增长率超过15%。

在“十五”期间,我国含氟高分子材料得到了快速发展,国内形成了上海三爱富、浙江巨化、江苏梅兰、四川晨光、山东东岳、济南三爱富6家国内生产企业。

目前,我国含氟高分子材料在产品总量、品种以及质量上已基本满足了国内机械、石化、航空航天、汽车、电子工业等行业的需求,与美国、日本、欧盟形成了国际上的四大产地及消耗地。

“十五”期间,我国含氟高分子材料生产企业通过技术进步与成果产业化,以及与国外氟化工企业技术合作或合资的形式改进工艺,已形成了单套10000t/a TFE、1000t/a HFP及1000t/a VDF 的生产工艺,装置规模已接近或达到国际水平,另外,单耗降低、质量提高。

我国含氟高分子材料在国际市场上已具备了较大的影响力。

我国主要含氟高分子材料近年产量如下表:主要含氟高分子材料产量(单位:t)产品2005年2006年2007年PTFE266003120048000FEP7007201500P VDF200270362～400FK M2300260037001.3　含氟精细化学品发展方兴未艾含氟精细化学品包括含氟芳香族化合物、酯类化合物、氟醇类产品等。

自80年代中期尤其是90年代以来,我国含氟精细化学品研究异常活跃,已有150多家企业从事此类研究和生产,开发出百余种各类芳香族含氟中间体及含氟精细化学品。

含氟中间体在含氟精细化学品中占有重要的位置,“十五”期间,国内含氟中间体发展较快,2004年其生产能力就已达到25000t,不仅大量出口,在全球亦有一定影响力。

同时,国内含氟精细化学品开始从含氟中间体转向下游产品含氟农药、含氟医药、含氟染料的开发。

已经完成含氟医药如氟喹诺酮类药和氟哌酸、环丙氟哌酸等;含氟农药如乙氧氟草醚、四氟丙酸钠等的工业化生产,并大量出口,成为世界主要生产国和供应国。

另外,氟碳表面活性剂国内也在迅速开发,其中最大的用途是作为纤维整理剂。

目前,国内齐聚型含氟阴离子表面活性剂、含氟阳离子表面活性剂及电解法全氟辛磺酸表面活性剂有少量生产,此前国内所需的纤维整理剂全部依赖进口。

含氟涂料是重要的含氟精细化学品,广泛用于建筑、防腐、铁路桥梁、交通车辆、船舶等领域。

我国氟涂料在建筑领域的需求量每年为100多万t,在铁路桥梁领域的需求量每年为30多万t,防腐涂料市场的需求量每年约22万t,船舶及海洋工程使用的表面涂料需求量每年为5万多吨。

可见,含氟涂料有较大的潜在市场。

国内FE VE室温固化含氟涂料在“十五”期间取得了很大发展,陆续开发、建设了年产千吨级至1万t的装置,合计产能在2万t/a以上。

目前,我国氟碳涂料年用量约1万t,每年以20%～30%的速度增长,但国内氟碳涂料所用的树脂主要为聚三氟氯乙烯,年用量约0.5万t,而以P VDF为基础的热塑性氟树脂涂料用氟树脂大多数依赖进口。

1.4　含氟ODS替代品发展喜人・92・2009年第1期 李大志・我国氟化工现状及发展方向 ODS 对臭氧层的破坏作用已经得到多方面的证实,1986年的蒙特利尔协议具体规定了发达国家与发展中国家淘汰限制ODS 的日期,我国政府及相关的企业正严格按照蒙特利尔协议书及补充协议的规定内容执行。

我国ODS 替代品的生产从20世纪90年代中期开始,十几年来得到快速发展,特别是近些年,其发展速度颇为喜人,年增长幅度接近30%。

目前,我国HCFCs 和HFCs 的生产企业已有20多家,年生产能力大于40万t,产量大于30万t (不含HCFC -22)。

下表列出了我国主要ODS 替代品生产能力。

主要ODS 替代品生产能力(单位:t/a )替代品生产能力HFC -134a 120000HFC -152a 80000HFC -3230000HFC -227ea 6000HFC -12530000HFC -143a 10000HCFC -141b 100000HCFC -142b 22000HCFC -12315000 我国目前ODS 替代品已经形成了具有相当水平、一定规模的开发、生产能力,掌握了主要ODS 替代品的生产技术,有些企业如浙江蓝天环保、常熟中昊、山东东岳的ODS 替代品开发、生产水平和规模,已相当于20世纪90年代初期的国外氟化工公司。

生产、消费基本上完成从CFCs 转向HCFCs 的过渡替代。

ODS 替代品品种较为齐全,某些ODS 替代品如HCFC -141b 、HFC -152a 、HFC -227ea 、HFC -32、HCFC -123、HFC -143a 、HFC -125等出口数量均超过国内销售量,一些高科技含量品种如HFC -245和HFC -365mfc 、HFC -236等尚处在技术、市场的开发阶段。

另外,一些企业也研制了十几种具有自主知识产权的混合工质,如清华大学1～5号、上海中豹1～3号、格林柯尔411、415等。

ODS 替代品质量也逐渐接近甚至超过国际标准,达到了国外著名公司的水平,微量毒害杂质及烯烃含量允许值经过不断的努力和提高,大多数可保持在ppm 数量级。

HCFC -22目前既是ODS 替代品含氟制冷剂,也是有机氟化工的重要原料。

我国由于氟化工与家电的发展,“十五”期间HCFC -22以25%以上的年增长率发展。

据报导,2007年我国HCFC -22的年生产能力超过50万t,产量约40万t,出口12.3万t 。

我国是发展中国家,哥本哈根修正案允许我国在2015年底继续采用与发展HCFC,在2016年1月1日起开始逐步削减,到2040年底实现全部淘汰。