当维生素遇上石油化工
维生素是维持生命活动所必需的营养素之一,也是保持健康的必要有机物质。近年来,随着物质文化生活水平的提高,人们日益重视并追求健康,维生素软糖、维生素泡腾片等合成维生素类产品受到追捧。但鲜为人知的是,维生素这种不可或缺的“健康元素”,其实是由石油化工产品制成的。本版推出专题,带您探秘作为化工品生产原料的异戊二烯和丙酮,是如何将“朋友圈”拓展至维生素领域的。
本版文图由 陈思琪 高卫洪 贺 娜 徐峥辉 臧华锋 霍思雨 张大鹏 牛 瑾 陆 莹 李英豪 唐泽伟 奚 喆 提供
异戊二烯在常温下为无色易挥发、刺激性油状液体,具备良好的溶解特性,化学性质活泼,易发生均聚和共聚反应。
异戊二烯的主要应用领域是合成异戊橡胶、丁基橡胶和热塑性弹性体等。但随着近年来精细化工行业的发展,异戊二烯也开始应用于维生素、医药、农药和固化剂等领域。应用在维生素领域的异戊二烯,可生产甲基庚烯酮、异戊烯醇、柠檬醛等中间体,这些中间体再进一步用来生产维生素A、维生素E等。
中国石化碳五分离生产工艺技术以石油裂解制乙烯过程中的副产品——碳五馏分为原料,经过预脱轻预脱重和热二聚反应,除去部分炔烃和双环戊二烯等轻重组分,采用二甲基甲酰胺(DMF)萃取精馏法,经过一级和二级萃取精馏,分别获得化学级和聚合级异戊二烯产品。
随着全球经济复苏和化工行业快速发展,全球异戊二烯市场需求量和生产量呈现稳步增长趋势,亚太地区是全球最大的生产和消费市场。近年来,我国新能源汽车、光伏等新兴产业发展迅速,国内异戊二烯产能规模逐渐扩大,产量稳定增长。预计2024年,我国异戊二烯总产能将达38万吨/年。当前,我国异戊二烯市场年需求量大约为25万吨,基本保持供需平衡,但市场竞争激烈。中国石化异戊二烯总产能约8.5万吨/年。
上海石化自20世纪80年始,开展国家“八五”重点攻关项目——碳五分离综合利用技术的自主研发,建成国内首套2.5万吨/年碳五分离工业试验装置,成功开发具有中国石化自主知识产权碳五分离成套技术,获得国家科技进步二等奖。
此后,上海石化具有自主知识产权的15万吨/年碳五分离装置建成投用,标志着中国石化的碳五综合利用开发技术达到世界先进水平,打破了国外技术垄断,引领了国内碳五产业的发展。截至目前,上海石化围绕碳五综合利用开发,已取得专利授权66件,碳五资源实现100%利用。
上海石化已形成较为完整的碳五系列产品产业链。其中,异戊二烯产能约4.2万吨/年,占全国总产能的8.66%,产品质量可媲美国外同类产品。近年来,上海石化抢抓市场机遇,及时调整异戊二烯排产计划,并针对产品质量波动问题成立攻关小组,及时进行工况调整,加强精细化操作,加大巡检和排查力度,实现异戊二烯产品量质齐升。
该公司充分发挥产销研一体化优势,整合技术、渠道、品牌、平台等资源,持续加大技术攻关力度,不断开发新产品,满足客户差异化需求。他们组建专业销售团队,积极开展市场调研和商情分析,持续优化产品结构,通过“内贸+外贸”联动,做好异戊二烯产品产销平衡。今年一季度,该公司累计生产异戊二烯近8000吨,实现满产满销。目前,上海石化的碳五分离成套技术工艺包已成功转让燕山石化、中韩石化等多家企业。其中,燕山石化碳五分离装置于2013年一次开车成功,生产的聚合级异戊二烯产品具有品质高、能耗物耗低、运行周期长等优势。
孙春水:目前,我国碳五分离技术正处于高速发展阶段。2023年,国内碳五加工量达248万吨。随着乙烯装置不断建成投产,副产物碳五馏分大部分得到一定程度的利用,碳五加工量进一步增加。但是,国内下游装置产品附加值不高,产业链需要进一步向下游延伸、向高端产品延伸。
孙春水:异戊二烯的生产可以从两个方面优化。从技术上看,可以通过优化工艺操作、提高设备利用率和降低能耗等方式,降低生产成本。通过严格的生产工艺控制,建立有效的质量控制体系,确保异戊二烯产品符合客户的期望。从服务上看,针对橡胶、固化剂等领域客户的特定需求,及时提供异戊二烯产品定制化生产服务,提高客户的满意度。此外,还可以与客户共同开展研发项目,推动异戊二烯产品的创新与应用拓展,实现共赢。同时,要密切关注国内外新兴市场和新兴领域对异戊二烯的需求变化,及时调整生产策略,为客户提供更多元化的异戊二烯产品。
李祝荣:当前,异戊二烯的市场需求量不断增加,但行业也面临一些挑战。首先,全球经济增长放缓及部分地区、经济不稳定因素,可能对市场需求带来影响。其次,原材料价格的波动和环保政策的制约,可能对生产和市场供给带来影响。从长远看,随着全球塑料和橡胶工业快速发展,以及合成橡胶、弹性体、光学材料等合成材料广泛应用,异戊二烯的需求量还将持续增长。未来,异戊二烯行业将继续保持良好发展势头,市场前景广阔。
丙酮在常温常压下为一种有薄荷气味的无色易流动液体,易燃易挥发,化学性质活泼,是基本的有机原料和低沸点溶剂。
丙酮通常作为溶剂应用于塑料、橡胶、纤维、医药等领域,还可作为有机合成原料,用来生产环氧树脂、聚碳酸酯、有机玻璃、医药和农药。在精细化工领域,丙酮是生产维生素A、维生素E和维生素C等产品的重要原料。
目前,异丙苯法是世界上最重要的苯酚-丙酮生产工艺,以苯和丙烯作为装置原料,采用无污染的沸石催化剂进行烷基化反应生产异丙苯,然后氧化制得过氧化氢异丙苯,之后水解为苯酚与丙酮。该生产工艺具有能耗物耗低、产品质量高等特点。
国际原油价格高位震荡对化工市场起到一定的利好支撑作用,丙酮下游产业链的部分产品价格呈现上涨态势,全球化工市场对丙酮的需求量持续增长。2023年,全球丙酮消费量达756万吨,其中,中国丙酮消费量约300万吨,占全球总消费量约40%,是全球最大的丙酮消费国家。
相较国外,我国丙酮行业发展尚处于上升期,市场需求不断攀升,一体化装置持续扩能。截至目前,国内丙酮整体产能突破390万吨/年,从丙酮产业分布来看,华东区域是国内丙酮主产区。目前,中国石化丙酮总产能约36万吨/年,占全国丙酮总产能的9.2%。
“我们从2013年开始使用中国石化生产的原料用于生产维生素。他们原料供应稳定、产品质量过硬,与其他生产原料有很好的相溶性,能够满足我们的生产需求。现在中国石化已成为我们独家的生产原料供应商,我们生产的维生素产品质量位居国内领先水平,并有90%以上的产品出口到欧美、日本和东南亚等国家和地区,深受国内外客户好评。”
燕山石化拥有两套苯酚-丙酮装置,一套引进日本“异丙苯法生产苯酚、丙酮专利技术”。之后,燕山石化开发了分子筛法生产异丙苯技术,并实现了广泛应用,2000年后,开发了负压分解技术。在此基础上,燕山石化简化了丙酮生产流程,将原三塔精制工艺革新为两塔精制工艺,形成了自有技术。另一套引进“异丙基甲苯合成间甲酚工艺”。燕山石化对这套装置进行了改造,转产苯酚、丙酮,之后也采用了负压分解、两塔丙酮精制工艺。2010年前后,燕山石化进一步优化工艺条件、调整工艺流程,丙酮产品质量进一步得到提升。
高桥石化在丙酮生产装置催化剂国产化应用取得了突破。2012年,该公司丙酮生产装置采用上海院开发的国产新型催化剂,整体运行性能达到设计值,在节省生产成本的同时,实现了反烃化催化剂的国产化。此外,高桥石化还通过建设丙烯进料系统优化项目、蒸汽节能项目、新增蓄热式热氧化炉及开展循环水系统整体优化改造等,有效减少了蒸汽、天然气和电量等能耗,实现了丙酮生产的降本增效。
华东区域是国内丙酮主产区。化销华东组建丙酮销售团队,合理规划产品销售半径,着力提升产品竞争力。他们了解到位于漕泾化工园区的高桥石化具有管道输送的优势后,立即与该化工园区的丙酮客户沟通协商,调整水路、管输采购比例,不仅为客户减少了物流费用,而且提升了产品销售的安全性。此外,该公司还积极走访市场,挖掘客户潜在需求,有针对性地制定“一户一案”销售策略,成功将丙酮拓展到制药、电子芯片清洗等领域,实现扩销增效。
全丹丹:异丙苯法生产苯酚丙酮工艺技术生产过程能耗低,在安全纪录、开工率、污染预防等方面处于行业领先水平,生产的丙酮产品具有褪色时间长的优势。我们可以充分发挥这些生产优势,在向市场保供高品质丙酮产品的同时,紧盯客户需求,加强与科研院所合作,建立定期沟通交流机制,快速响应市场、满足客户需求。
孙学礼:未来,我国丙酮消费量将呈现增长态势,产业链一体化发展趋势更加明显,下游双酚A、MMA(甲基丙烯酸甲酯)新增装置将继续增加。新增产能的脉冲式增长与下游需求渐进式推进必然会带来产品价格、装置运行负荷及生产效益的波动,未来市场竞争将更加激烈。随着国内丙酮产能持续增加,自给率不断提高,进口资源将逐年减少,我们应重点关注海外市场的供需变化,积极拓展出口市场,做大国际贸易规模。
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