7月9日,赢创宣布其在德国马尔化工园区的全新聚酰胺12(PA12)一体化生产装置已完成建设,预计将于年内投入运营。该项目已投资近5亿欧元,是赢创迄今为止在德国最大的投资项目。
赢创于3年前宣布在鲁尔工业区新建生产装置,提升PA12的产能,以服务全球市场。目前,各生产单元将逐步投入正常运营,预计将于第四季度实现全面投产。该生产装置将赢创PA12总产能提高50%以上。该基地也将成为赢创全球最大的PA12一体化生产基地。
PA12:兼具性能及成本优势
PA12又名聚十二内酰胺、聚月桂内酰胺,是应用最为广泛的长碳链尼龙,兼具性能及成本优势。它除了具备一般尼龙的大多通用性能之外,吸水率较低,并且具有较高的尺寸稳定性、耐高温、耐腐蚀、韧性好、易于加工等优点。与另一长碳链尼龙材料 PA11 相比,PA12 的原材料丁二烯的价格仅为 PA11 原料蓖麻油的三分之一,可代替 PA11 应用于大部分场景,在汽车燃油管、气制动软管、海底电缆、3D 打印等诸多领域都有广泛的应用。
表 1 不同品种尼龙性能比较
PA12材料在3D打印中也表现出色。相比其他材料,PA12粉末具有高流动性、低静电、低吸水性、熔点适中及制品的高尺寸精度等优异的特性,耐疲劳性和韧性也可满足需要较高机械性能的工件,因此PA12逐步成为工程塑料3D打印的理想材料。
生产技术高度垄断
1966年,Emser公司和Huls公司首次成功开发PA12。20世纪70年代,PA12首先由赢创工业集团(Evonik)的前身德国德固赛公司在Marl率先实现工业化生产,随后瑞士 EMS、法国阿科玛(Arkema)和日本宇部兴产(UBE)也陆续宣布工业化生产的消息,四大生产商已经牢牢掌握尼龙12的生产技术近半个世纪。
PA12主流生产工艺为氧化肟化法,技术壁垒较高。PA12通常采用丁二烯为原料,由环十二碳三烯(CDT)和月桂内酰胺开环缩聚制得,工艺包括氧化肟化法、光亚硝化法和斯尼亚法,其中氧化肟化法是主流工艺。氧化肟化法生产PA12需经三聚、催化加氢、氧化、酮化、肟化、贝克曼重排、开环聚合等 7 个步骤, 且整个过程中要使用苯、发烟硫酸等有毒、腐蚀性较大的原料, 开环聚合温度需 270℃~300℃, 生产步骤操作难度较大。目前以赢创公司为代表的大部分生厂商都使用以丁二烯为原料的主流工艺路线,而日本宇部兴产公司取得英国石油化学公司的技术许可后,采用以环己酮为原料的工艺路线实现了PA12的工业化生产。
目前全球PA12的产能超过10万吨/年,其中赢创产能约4万吨/年,位列首位。2014年,英威达提交了多项尼龙12原料的专利申请,希望进入尼龙12树脂市场,但截至目前未有投产消息。
国内企业积极布局
国内企业也在布局PA12。1977年,江苏淮阴化工研究院与上海合成材料研究所合作以丁二烯为原料进行PA12的合成研究工作。随后巴陵石化有限责任公司(原岳阳石油化工总厂)以环已酮为原料进行了PA12小试合成研究。
万华化学在PA12领域经历了厚积薄发的过程,自2012年开始公司即开始PA12材料相关专利的申请。PA12的生产中有两个难点,首先肟化反应工艺流程复杂,反应效率低且反应结束存在油液两相分液困难的问题,此外贝克曼重排是最重要的生产环节,对产品质量的影响起到了关键作用。针对这两个生产难点,万华也在不断积极尝试以寻求突破,并取得了一些相关的生产专利。
截至目前,万华拥有的专利已经覆盖丁二烯氧化肟化制备PA12中的所有关键步骤。2013 年万华PA12小试项目正式启动,由于尼龙项目全产业链流程复杂,万华成立多个并列研发小组,各反应单元同时开展研究,以提升研究的效率。同时项目组研发工作还联合高校建立产学研项目,对外考察交流超百次,最终选择了一条收率较高且三废更少,工艺更温和的工艺路线,为PA12技术的突破奠定了扎实的基础。
经过多年的研发积累和小试中试,万华的PA12技术经中国石化联合会组织成果鉴定,已经达到国际领先水平。
2019年底,万华年产4万吨PA12项目得到环评批复,进入工业化实施阶段。该项目位于山东烟台工业园,将充分利用国内原材料价格低和园区内灵活自主开发的优势。此外,公司延续了一直以来的一体化发展思路,该项目主要原料丁二烯为在建的百万吨乙烯项目的副产物,不仅提高了整个产业链的附加值,还有望有效降低PA12的生产成本。
根据统计,2019年全球PA12市场规模超过11亿美元,年产量超过9.2万吨,其中欧洲的产量占比超过70%,占据全球市场的主导地位。同时,欧洲也是PA12的主要消费区域,年需求量超过3万吨。
中国作为PA12第三大的消费市场,2019年PA12消费量约1.6万吨。随着4万吨PA12产能投产,万华将成为国内最大的PA12生产商,降低PA12的价格,打破国外的技术垄断,未来中国也有望从PA12进口国变为出口国。
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