氟化工行業“十一五”發展規劃
中國氟硅有機材料工業協會
一、編制依據與指導思想
1. 編制依據
(1)中氟硅(2004)27號“請盡快落實《關于做好石油和化工行業‘十一·五’規劃思路編制工作的通知》的函
(2)中國氟硅有機材料工業協會氟化工行業“十五”規劃
(3)氟化工行業會員、骨干企業和院校調查問卷回函
(4)氟化工行業專家對氟化工發展的建議
(5)行業統計資料
(6)國外氟化工現狀與發展動態調研資料
2. 指導思想
以鄧小平理論、“三個代表”的重要思想和十六大精神為指導,按照可持續發展和循環經濟理念的要求,立足于我國的螢石資源,在保護中開發,用先進技術改造含氟基礎化工,延伸產業鏈,調整產業結構,提升產品價值,向高產出、低消耗、少污染、精細化、可持續發展的方向推進。
二、氟化工行業的現狀
氟化工產業自二十世紀三十年代崛起,因其產品性能優異,品種不斷增加,應用領域不斷擴大,使之成為迅速發展的化工領域,廣泛應用于軍工、航天航空、冶金、電子、紡織、輕工、醫藥和農業等方面。同時,氟化學工業技術含量高、經濟效益較好,社會效益顯著,是新興的高技術產業,是其它工業門類不可或缺的配套材料,已被中國政府列入《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》,在化學工業中占有重要的地位。
目前,全球氟化工產品總量約250萬噸,銷售額已逾200億美元,近五年來,年平均增長率達3.5%。氟化工產品主要分為四大類,即無機氟化物、ODS及其替代品、含氟聚合物、含氟精細化學品。
擁有高品位的螢石資源是我國發展氟化工的有利條件,我國是世界上最大的螢石開采國,2001年和2002年中國螢石產量分別占世界總產量的51%和56%。中國也是世界上最大的螢石出口國。螢石是不可再生的戰略資源,長期大量開采和大量出口,使其面臨資源枯竭的局面。保護和合理利用有限的寶貴資源是我國氟化工可持續發展的必然要求。目前國家已經采取措施保護螢石資源并將規范資源開發,從2000年起,中國的螢石出口量逐年降低,這對于國內氟化工的健康發展是十分有利的。
1. 無機氟化物:
氟化氫(HF)
作為氟化工的基礎原料,氟化氫(或氫氟酸)在“十五”期間得到快速發展。主要分布在擁有或靠近螢石資源及經濟發達的地區,如浙江、福建、江蘇、山東等省。
近五年間,我國氟化氫的消費增長速度年平均為12%,生產能力年增長速度超過18%,需求的增長主要來自有機氟產品的生產,即氟烴原料F22與氟聚合物PTFE的高速增長。
2004年,我國有機氟工業占氟化氫總消耗量的56%,其次是金屬鋁行業占30%,再其次是其它的無機氟化鹽、石油烷烴催化、金屬酸洗等。
我國化工行業現有的氟化氫生產企業中,單套生產能力達一萬噸及以上的裝置占氟化氫總生產能力的50%。2004年國家發改委會同氟硅行業協會等制定了《當前部分行業制止低水平重復建設項目》,已將單套1萬噸/年以下的氟化氫生產裝置列為限制項目。
“十五”期間,中國的氟化氫出口增速很快,2001年為17200噸,2002年為28000噸,2003年為45500噸,2004年為68780噸,預計2005年將超過80000噸。
無機氟化鹽
無機氟化鹽主要產品為氟化鋁與人造冰晶石,以及氟化氫銨、氟化鉀、氟硅鹽酸等。
氟化鋁和人造冰晶石是電解制鋁的重要原料,用以降低熔點和提高電解質的電導率。
氟化氫銨用于化工、冶金、食品等行業,用于殺菌劑、特種玻璃和建筑物的清洗劑、工業清潔劑、酸中和劑等。氟化鉀則主要用在有機氟化合物生產中作氟化劑,如氟苯等。還用于焊接劑、除銹劑等。近幾年,我國含氟醫藥和農藥發展很快,使KF需求增長。氟硅酸鈉是生產磷肥過程中的副產物來合成,主要用于建筑業中耐酸混凝土和耐酸膠泥凝固劑。
其它還有用于石油化工催化劑的三氟化硼(BF3)、合成碘代烷的IF5用于濃縮鈾,如六氟化鈾等。
目前,我國的無機氟化鹽的生產能力約47萬噸/年,產量近30萬噸/年。
元素氟與特種含氟氣體:
中國在氟氣的開發、應用研究上與國外先進國家相比差距很大。元素氟的單套生產規模偏小,主要消耗指標均大大超過國外平均水平。
三氟化氮(NF3)是半導體和液晶面板制備中普遍使用的清潔劑。
四氟化碳(CF4)是目前微電子工業中用量最大的等離子蝕刻氣體,紅華公司有四氟化碳的生產線。
六氟化硫(SF6)主要用于高壓絕緣,也用于干蝕劑與清洗劑,國內有幾家單位在生產如黎明化工研究院,產品有一定量出口。
其它還有四氟化硫、三氟化氯、六氟化鎢等。
2. 含氟精細化學品:
含氟中間體在含氟精細化學品中占有重要的位置,“十五”期間,國內含氟中間體發展比較快。其中,含氟芳香族化合物已大量出口,在國際市場上有較大的比例。國內主要的芳香族氟化物有氟苯、3-氯-4-氟苯胺,鄰、對-氟苯胺,2, 4-二氯氟苯等。生產能力已達二萬五千噸以上。其中浙江、江蘇二省的生產能力占全國的80%以上,目前普通品種的含氟芳香族化合物已過剩,且生產過程中三廢嚴重,近年來,一些有實力的廠家,轉向脂肪族或脂肪族氟化物中間體的開發。
含氟醫藥以前特有的生理活性和高活性,日益受到生命工程學科的關注,國外已有幾百種含氟藥物投放市場,以雜環和芳香族為多。重要的含氟藥物有:氟消炎劑、含氟中樞神經藥物、含氟吸入麻醉劑、抗癌劑、抗憂郁藥、減肥藥及人造血液等。
我國已開發的醫藥有氟哌酸、氟康唑等十多種,生產能力約7000噸,生產廠家有幾十家。
含氟農藥以其特有的高活性和高選擇性,可以減少施藥量,盡量抑制農藥對環境的影響。國外已開發有近200個品種,其中70多種已工業化,國內有伏草隆、氟樂靈、乙氧氟草醚、除蟲脲等實現了工業化生產,但在含氟農藥的品種、數量都滿足不了市場需求,目前每年均大量進口。
含氟染料中氟元素的引入能增強染料的光澤和艷度,提高其耐曬、耐水、耐有機溶劑的性能。國內在含氟染料方面有大紅色基VD,桔紅色基RD,熱敏染料等品種。
含氟表面活性劑是含氟精細化學品中的用途十分廣泛的產品,其表面張力很低,有優秀的疏水疏油性。其中主要產品有:織物整理劑、脫模劑、消泡劑、金屬表面處理劑、滅火劑、塑料改質劑、石油開采滲透劑等。
中國是個紡織品生產與消費大國,隨著生活水準的提高,對紡織品進行表面整理以提高抗污、抗油能力,織物整理劑的需求量約5000噸/年,現在完全依賴進口。
其它含氟精細化學品還有四氟丙醇、三氟乙醇、六氟丙酮、氟醚油、氟酯等。
3. ODS及替代品:
ODS對臭氧層的破壞作用已經得到多方面的證實,1986年的蒙特利爾協議具體規定了發達國家與發展中國家淘汰限制ODS的日期,中國政府及有關的企業按照蒙特利爾補充協議的規定在執行。同時,ODS替代品在近十年中得到了較快的增長。
根據蒙特利爾協議書,中國1999年ODS基數為44853噸,2005年底,ODS物質將削減到18748噸,2007年6月30日,將停止生產有關CFCs的ODS物質,提前兩年多實現淘汰限制ODS的目標(原料與必要用途產品除外)。同時,ODP值不為零的過渡替代品(HCFCs)也將從2016年起凍結。中國ODS削減及替代的總體速度快于議定書的要求。
中國ODS替代品的生產從上世紀90年代中期開始,近五年中得到快速發展,年增長幅度接近30%。2005年中,中國ODS替代品的總生產能力已超過20萬噸/年,部分產品的單套裝置能力也已經超過萬噸,國際上主要的ODS替代品品種都已經在我國實現了規模生產。
4. 含氟高分子材料
含氟高分子材料包括氟樹脂與氟彈性體兩大類,氟樹脂又分為非熔融加工的聚四氟乙烯(PTFE),可熔融加工的聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯等均聚物或共聚樹脂。氟彈性體中包括以偏氟乙烯和六氟丙烯共聚的二元氟橡膠和偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚的氟橡膠,以及四氟乙烯與丙烯共聚的四丙橡膠、氟硅橡膠、氟醚橡膠等。
在“十五”期間,中國含氟高分子材料得到了快速的發展,國內形成了上海3F、浙江巨化、江蘇梅蘭、四川晨光、山東東岳、濟南3F六家國內生產企業及常熟大金一家日資企業,與2000年相比,氟高分子材料的生產能力從8200噸/年擴大到43000噸/年,到2004年底,產量已達到26500噸/年。出口的氟材料由2000年2700噸,增長到2004年的8800噸。
目前,中國的氟高分子材料在產品總量、品種以及質量上已基本滿足了國內機械、石化、航空航天、汽車、電子工業等行業的需求,中國的含氟高分子材料與美國、日本、歐盟形成了國際上的四大產地及消費地。
“十五”期間,國內氟材料生產企業通過技術進步與成果產業化,以及與國外氟化工企業技術合作或合資的形式改進工藝,國內已形成了單套10000噸/年的四氟乙烯(TFE)、1000噸/年HFP及1000噸/年的VDF的生產工藝,生產規模已接近國際水平,單耗降低,生產設備與控制手段日益進步,質量上升。中國的含氟高分子材料在國際市場上已具備了較大的影響力。
中國氟高分子材料進步是明顯的,但“十五”期間主要依賴于外延擴張,而對產品質量的穩定與提高,擴大產品品種與國內市場的不斷增長的需求還有一段距離,與杜邦、大金、3M等公司相比,品質上差距較大。以PTFE為例,2004年,中國出口量已達7915噸,但進口量也達5559噸。且進口額為5329萬美元,出口額為3993萬美元,平均每噸進口PTFE價格為9586美元,出口PTFE每噸平均價格為5045美元。
由于氟聚合物生產對技術要求高,目前,中國的主要生產企業的科研投入少,自主知識產權少,產品標準不先進,已經制約了氟聚合物的進一步發展。
另外要指出的是,可熔融加工的氟樹脂及制品國內需求量已超過了4000噸/年,而國內產量不足,需大量從國外進口,對中國的電氣、汽車等行業發展已產生了一定的影響。
5. 氟材料的加工應用
鑒于歷史上的原因,氟塑料、氟橡膠的加工企業大多數歸口輕工系統,如中國氟塑料加工協會等,故本規劃僅就氟硅協會管理與掌握的情況來進行闡述。
中國是氟聚合物的生產大國,更是消費大國。以PTFE為例,2002年,消費量13000噸,2003年消耗17300噸,2004年,消耗21000噸,預計2005年為24000噸以上,PTFE以制品形式的出口2004年已達3900噸。
中國的氟材料加工業的發展是驚人的。據不完全統計,有1100多家企業在從事氟塑料、氟橡膠的加工,可基本上滿足各個行業對氟制品的需求。我們也應當看到,目前加工應用的層次與國外相比還有距離,中國大型、裝備先進的加工型企業不多,因此氟制品質量還不穩定,產品檢測手段有待提高,同時,原料生產企業與加工應用型企業的交流還不夠,影響了總體的發展與提高。
氟碳涂料性能優異,是近十幾年發展起來的一類新型涂料,氟碳涂料具有防粘、耐高溫、防腐蝕、電絕緣性好等特點,廣泛應用于炊具、食品加工機械、建筑裝飾等方面。目前國外氟碳涂料用量已超過10萬噸/年,每年以10%以上的速度增長。中國的氟碳涂料用量已達1萬噸/年,每年以20%~30%的速度增長。
氟碳涂料當前的主要問題是涂料專用的樹脂國內所能提供的產品質量達不到要求,主要靠進口(如PVDF、專用PTFE微粉等)。同時,氟碳涂料用于戶外建筑缺乏基本試驗數據,如耐候性數據。國外在各種自然環境中試驗了近30年,而國內試驗數據不足,影響了推廣應用。
有關氟碳樹脂及原料,涂料與涂裝的技術標準也待修訂。
三、“十一·五”發展環境分析
1. 有利條件和制約因素:
(1)有利條件
中國擁有發展氟化工的資源優勢,作為氟化工基礎原料的螢石礦資源,中國位于世界儲量的前三之列(另兩國是南非與墨西哥)。而且,近兩年來,中國政府制訂的“在保護中開采,在開采中保護”的規定,為螢石資源的有效利用與氟資源價值的提升創造了很好的政策環境。
由于氟化學品的特殊的物化性質和機械性能,已成為不可缺少的一類新材料,是國家重點支持發展的產品門類。中國經濟的持續高速發展,特別是汽車、電子信息、建筑與石油化工業的迅猛發展,為氟化工提供了廣闊的市場空間。
中國已經成為國際制造業的主要基地,良好的投資環境、廣闊的市場、相對低廉的制造成本,使得國際氟化工企業及加工型企業紛紛進入中國,為中國的氟化工產品提高品級、提高質量、采用國際標準、進入國際市場提供了良好的外部環境。
中國氟化工的快速持續的發展,使得中國逐漸成為國際氟化工原料,精細氟化工中間體及氟聚合物的主要生產國,與國際上很多深加工企業已建立起較穩固的合作關系。這種聯系隨著氟化工進一步的發展還將深入與持續,特殊的資源和環境條件使得中國氟化工能夠較全面地進入國際市場。
(2)制約因素
由于中國氟化工產品在國際市場中的份額逐漸加大,導致國際上一些氟化工企業關注并采取了反傾銷等方式保護其市場地位與份額,在過去的一年多時間已發生多起,今后會制約中國氟化工產品在國際市場上的增長。
國際氟化工巨頭對中國氟資源與生產企業給予很大關注,形成了一大批合資與合作企業或項目,他們帶來的資金和技術幫助了中國氟化工的快速成長,但也對未來中國的氟化工的發展帶來了很多制約因素。
國內氟化工的發展以外延型發展為主,生產規模仍在進一步擴大,但品種較少,品級不高,在中低端的同類產品中的競爭導致資源浪費。而高品級的產品因科研投入不足,難以在近期內成長為主導產品,仍需要進口產品來滿足特殊要求。
另外,在含氟精細化學品與高端無機氟化物方面信息不準確,導致對國際市場缺乏了解,無法自主研發與生產。
氟化工的重復建設現象較普遍,在以后幾年里,競爭將可能導致部分企業開工不足,影響投資的回報。
2. 國內外市場環境分析與需求預測
隨著中國經濟的持續健康的發展,國內市場對氟化工產品的需求增長幅度遠高于全球平均水平。氟聚合物的需求增加,又刺激了包括F22與HF在內的氟化工基礎原料的增長。
從無機氟化工與精細氟化工來看,國內鋁工業發展很快,大幅增加了對氟化鋁等的需求;紡織品配額限制的逐步取消與高檔紡織品的需求增長,對高性能的含氟織物整理劑與活性含氟染料的需求也有快速增長;電子信息產業的發展,期盼著電子級高純氟化氫、氟試劑及特殊氟化物的支撐;生命工程的崛起,對生理活性的含氟醫藥寄以很大的希望;綠色農業則對環境友好的高級低毒的含氟農藥越來越有興趣;發達國家迫于環境要求及人工成本的壓力一些基礎氟化物與中間體向中國和南亞國家轉移,為氟化工的發展業帶來了機遇。
氟聚合物的消費主要為美國,歐洲,日本,中國,從產能與消費來看,美國為凈進口國,日本為凈出口國,歐洲和中國則部分進口,部分出口。
PTFE仍將是最大宗的產品,主要應用于汽車、石油化工、機械、不粘涂層,對細粒料,造粒料與預燒結料的需求隨著加工方式的進步而有增加。
可熔融氟樹脂在建筑材料、汽車、電子、化工領域中將得到廣泛應用。國產的樹脂將部分替代進口料,并有一定量的出口(如PVDF與FEP等)。總體增長幅度將超過PTFE。
氟橡膠的60%應用于汽車工業,隨著汽車工業的發展及國產氟橡膠的質量提升以部分代替進口料。
含氟涂料在建筑、船舶、汽車、火車及化工防腐中的應用將更廣泛,年增長率將大于12%。
3. 氟化工的發展趨勢
(1)氟化工原料的生產規模將進一步擴大,以滿足各行業的發展需求。
中國作為氟化工原料的主要生產國,其生產規模的擴大將大于其它國家,鑒于中國氟化工近十年來的發展所積累的生產與技術經驗,氟化工的工程放大能力明顯提高,單套裝置的產能將接近國外水平。同時,控制手段也日益先進,人為影響質量穩定因素逐漸降低。
(2)新技術新產品的開發與應用將成為中國氟化工發展的趨勢
這是提升資源價值的關鍵,也是中國氟化工產品走向國際市場的關鍵。同時國際氟化工的發展趨勢也表明,世界各大公司紛紛投資新建高品級的氟聚合物與特殊的含氟醫藥農藥,以滿足不斷進步的各行業的需求。
(3)氟化工企業間的購并與整合
氟化工行業是一個比較特殊的精細化工行業,互相間的連接與影響遠大于其它化工行業。國外氟化工行業在前三年中有很多這方面的例子。在中國,梅蘭與Dyneon在PTFE方面的合作,Dupont與常熟中昊在ODS替代品業務的合資,鷹鵬公司與日本、韓國公司在氟化氫方面的合資……同樣的方式在氟塑料氟橡膠制品加工領域更多。
四、“十一·五”發展目標
1. 發展方針
以科學發展觀為指導,按照可持續發展和循環經濟理論,加大螢石資源的保護力度,提升以資源為基礎的中國氟化工的產品價值,加快產品結構調整與升級,增強技術創新能力,以市場需求為導向,積極參與國際分工,促進中國氟化工健康與快速的發展。
2. 發展目標
"十一五"期間,我國氟化工的年均增長率將保持在12%左右;其中氟化氫9%,無機氟化物8%,含氟精細化學品12%,ODS替代品18%,HCFC-22 7.5%,PTFE 7%,可熔性氟樹脂23%,氟橡膠12%。
3. 發展重點與鼓勵研究方向
"十一五"期間,氟化工產業發展的重點是以調整產品結構為主線,大力發展中高檔產品,提高產品的自給率,側重于提高含氟精細化學品的比例,加快發展高附加值的含氟材料,可熔性氟聚合物和新型ODS替代品的規模化生產,以及符合循環經濟、可持續發展的新工藝、新品種的開發上。