聚乙烯醇调研报告.docx
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聚乙烯醇调研报告
聚乙烯醇(PVA)项目
1.1概述
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高聚合物,性能介于塑料和橡胶之间,用途相当广泛。
由于聚乙烯醇具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨耗性,以及经特殊处理具有的耐水性,因此除了作维纶纤维外,还被大量用于生产涂料、粘合剂、纤维浆料、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品,应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业,具有十分优良的应用前景。
聚乙烯醇的物理性质
性质
数值
性质
数值
外观
乳白色粒状粉末
电阻率
(3.1×3.8)×107
比热容/[J/(g.K)]
1.5
低碱工艺相对密度
0.45
熔融温度(未增塑)/OC
230(完全醇解型)
高碱工艺相对密度
0.27
180—190(部分醇解型)
热稳定性
在100OC时开始慢慢变色
Tg/OC
75-85
150OC以上是极具变黑
储存稳定性(固体)
干燥环境下可无限期储存
200OC以上时很快分解
燃烧性
与普通纸张相同
折射率(20OC)
1.55
曝光稳定性
非常好
热导率/[W/(M.K)]
0.2
PVA的性能由其聚合度、粘度和醇解度决定,一般情况下,聚合度与粘度指标成正比例变化。
中低粘度的常规牌号如1799、1899、1788等主要应用于乳化剂、分散剂、织物浆料、维纶纤维等下游产品,高粘度牌号如2099、2299、2499等则侧重应用于对此有较高要求的高粘合剂、水泥改良剂、建筑涂料等方面。
目前世界PVA产业的发展趋势是向高低两极发展,即高聚合度(高粘度)、高醇解度的高精细化产品与低聚合度、低醇解度的特种产品发展态势突出,前者在高标号胶粘剂、高强高膜纤维、水泥增强剂等领域有良好表现,后者则为有特别要求的水溶性胶粘剂与水溶性纤维所使用。
PVA产业在中国过去长期以维纶为主要目标消费市场,近年来随着维纶消费的相对萎缩和产业用途的开拓,PVA非纤应用已得到长足开发。
国家近年启动的开发中西部、兴建基础设施和培育建筑与房地产产业的一系列重大战略举措将有力推动PVA产业应用的进一步拓展。
1.2市场需求预测
国外市场分析
国外生产情况
自1926年工业化以来,聚乙烯醇(PVA)生产能力发展较快,1970年为30万吨/年,1980年达到66.5万吨/年,1990年超过了80万吨/年,1996年达到90万吨/年以上,2004年超过100万吨/年,达到120万吨/年,2005年和2006年产能分别达到130万吨/年和138万吨/年。
全世界的PVA生产能力中,亚洲占74%,美国占16%,西欧占8%,其他国家和地区占2%。
世界主要聚乙烯醇生产公司与生产能力
公司
生产地
生产能力
可乐丽
西欧、日本、新加坡
21.4
长春石化
中国台湾
9.6
塞拉尼斯
美国
9.1
日本合成化学工业
日本、新加坡
9.0
杜邦
美国
6.5
日本VAMPovL
日本
4.0
首诺
美国、西欧
3.8
注:
中国大陆除外。
消费情况
2007年,世界PVA产量约118万吨,消费量113万吨。
PVA主要用于生产PVB、粘合剂、维尼纶纤维等领域。
2007年世界主要国家和地区PVA的消费情况如下表所示:
2007年世界主要国家和地区聚乙烯醇的消费情况(单位:
万吨)
消费领域
美国
西欧
日本
PVB
5.5
4.2
2.5
粘合剂
2.9
2.5
3.0
纺织型浸润剂
2.7
1.6
0.9
纸张涂层
1.2
2.8
2.0
维尼纶纤维
--1
--1
5.5
聚合助剂
1.4
3.5
--2
其他
0.9
1.0
1.43
合计
26.3
15.6
15.3
1:
包含在其他消费中。
2:
在日本,PVA在聚合助剂方面的消费包含在粘合剂和其他消费中。
3:
包括1万吨的PVA薄膜消费。
聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)是美国和西欧地区最大的PVA消费领域,在日本PVA的主要消费领域是维尼纶纤维。
PVA的大多数应用已经比较成熟。
美国PVA快速增长的消费市场来自PVB的生产,预计2007-2012年期间在PVB领域消费PVA的年均增长速率为4%。
在美国纺织型浸润剂对PVA的消费将略有下降。
美国纸张涂层对PVA的消费将随着纸张工业对除去低质量纤维的高品质纸张的需求的增长而增长。
预计粘合剂对PVA消费的年均增长速率为2.6%。
预计2007-2012年美国整体PVA消费的年均增长速度为2.2%。
西欧对PVA需求的增长主要依靠PVB树脂的消费,PVB是该地区最大的也是增长速度最快的PVA消费市场。
预计PVA其他传统的消费市场将持续最近的增长速率。
一些新的应用领域,例如陶瓷粘合剂、水溶性生物降解热塑料,可以提高PVA的消费增长速度。
PVA在纺织型浸润剂的总体消费将略有下降。
预计2007-2012年期间年均消费增长速率为2.1%。
预计到2012年日本PVA整体的年均消费速率为1.7%。
PVA在纤维、粘合剂、造纸工业以及PVA薄膜领域的消费将会增加,而在纺织过程中的消费将会下降。
从全球范围来看,2007-2012年,PVA需求量将保持年均4%的增长速度,2012年世界PVA需求量将达到137万吨,预计2015年,世界PVA需求量将达到146万吨左右。
国内市场分析
国内生产情况
1965年,我国第一套PVA生产装置在吉林省四平联合化工厂建成投产,规模为0.1万吨/年。
同年8月从日本可乐丽公司引进万吨级PVA装置在北京有机化工厂投产,随后又有装置陆续投产,目前我国已经成为世界PVA生产能力及产量最大的国家,据统计,到2003年PVA全国产量为39.69万吨,2004年达到42.24万吨左右,2005年和2006年分别达到48.5万吨和50。
6万吨,2006年国内聚乙烯醇的总生产能力已达到58万吨/年左右。
我国PVA主要生产厂家
企业名称
乙烯路线
生产方法
产能/(Kt/a)
2005年产量/Ka
2006年产量/Ka
中石化上海石化公司
石油乙烯
低减法
46
45.5
46.2
北京东方石油化工公司
石油乙烯
低减法
35
19.4
22.3
中石化四川维尼纶厂
天然气乙炔
低减法
60
61.5
62.0
安徽皖维高新公司
电石乙炔
高减法
100
78.4
82.0
山西三维集团有限公司
电石乙炔
高减法
70
64.1
66.3
广西维尼纶厂
电石乙炔
高减法
35
25.6
27.8
贵州水晶有机化工集团
电石乙炔
高减法
34
27.8
28.5
云南维尼纶厂
电石乙炔
高减法
30
26.1
27.6
福建纺织化纤集团公司
电石乙炔
高减法
35
32.6
33.4
湖南湘维有限公司
电石乙炔
高减法
45
42.1
43.2
江西化纤化工有限公司
电石乙炔
高减法
35
30.9
32.1
兰州维尼纶厂
电石乙炔
高减法
25
19.7
20.4
石家庄化工化纤公司
电石乙炔
高减法
18
10.6
14.2
合计
574
484.6
506.4
我国PVA表观消费量已由2000年31.4万吨、2001年25.1万吨、2002年39.8万吨增加到2003年44.0万吨、2004年46.2万吨,2005年和2006年的48.16和50.43万吨。
近年我国PVA供需情况(单位:
万吨)
产量
进口量
出口量
表观小给量
1999
31.66
2.21
2.92
30.95
2000
32.56
1.95
3.07
31.47
2001
35.02
2.62
2.52
35.12
2002
38.40
3.74
2.32
39.82
2003
43.16
3.31
2.49
43.98
2004
45.60
3.28
2.71
46.17
2005
48.46
3.45
3.75
48.16
2006
50.64
3.43
3.64
50.43
2007
62.00
4.00
3.00
63.00
2008
47.7
2.38
4.21
45.87
我国PVA的消费构成(单位:
万吨,%)
2000年
2006年
消费量/万吨
比例/%
消费量/万吨
比例/%
总消费
31.1
100
50.4
100
纤维用
10.0
32.15
14.0
27.84
非纤维用
21.1
67.85
36.4
72.16
纺织浆料
7.2
34.12
17.5
34.73
涂料、胶粘剂
4.9
23.22
11.8
23.47
造纸
2.0
9.48
4.5
9.00
精细化工
2.0
9.48
5.2
10.29
其他
5.0
23.70
11.3
22.51
在我国现有的13家PVA生产企业中有10家采用高减法工艺,生产能力占总生产能力的55%。
此种工艺较低减法工艺生产的产品纯度低、杂质多,生产国中产生的杂质污染环境较严重、设备腐蚀厉害,同比能耗高,而且产品较为单一。
到目前为止,国内生产的PVA商品牌号仅有十几种,品种比较单调,聚合度只能控制在500~2500,醇解度只能控制在80%~90%。
而美国、日本等发到国家中,PVA的商品牌号有300多种,聚合度能控制在100~8000,醇解度能控制在50%~90%,因此,国内PVA行业的技术改造已成为当务之急。
产品价格分析
近年来不同牌号的PVA之间价格差异增大,体现为国内短缺的高粘度牌号价格比常规牌号价格高400-3000元/吨,品种间的附加值区别显著。
PVA价格走势显示其总体价位呈平缓上移趋势。
近几年聚乙烯醇价格在10000-12000元/吨之间波动。
进入2004年,聚乙烯醇价格有所上升。
2004年5月,聚乙烯醇1799主流价格约12300-12600元/吨。
到2004年,聚乙烯醇价格上涨到14000-15000元/吨,2005年,国内聚乙烯醇价格有所回落,市场平均价格在13000元/吨左右,至2006年,国内聚乙烯醇平均价格上升到15000元/吨左右。
2007年,价格继续上涨,国内市场平均价在16500元/吨左右,2008年上半年PVA价格仍在高位运行,年底吨产品价格约降低2000元。
近年来PVA国内市场价格(单位:
元/吨)
年份
市场平均价
2001
11000
2002
11800
2003
12500
2004
14400
2005
13000
2006
15000
2007
16500
2008
15300
国际石油市场是牵动石油化工产品价格变化的关键因素之一。
从长远观点看,国际油价将恢复到合理的价位,预计PVA价格在15000-17000元/吨之间波动。
工艺技术方案
工艺技术比较
目前,生产聚乙烯醇通常有两种原料路线:
一种是以乙烯为原料,制醋酸乙烯,再制得聚乙烯醇;一种是以乙炔为原料制备醋酸乙烯,再制得聚乙烯醇,乙炔合成法依其原料的来源不同可分为电石乙炔合成法和天然气裂解乙炔合成法。
目前日本、美国等国外生产企业大多采用乙烯原料路线,即石油乙烯法。
三种聚乙烯醇生产工艺的比较
原料路线
石油乙烯
天然气乙炔
电石乙炔
反应方式
固定床气相法
固定床气相法
沸腾床气相法
温度/
150~200
170~210
170~210
压力/MPa
0.49~0.98
常压
常压
空速/(L/h)
2040~2100
250~280
110~150
原料配比(摩尔比)
乙烯:
醋酸:
氧=9:
4:
1.5
乙炔:
醋酸=1:
(7±)
乙炔:
醋酸=1:
(3±1)
催化剂组成
钯、金贵金属
活性炭
活性炭
催化剂寿命
5~6个月
3个月
5~6个月
单程转化率/%
15~20
60~70
1.0~1.3
时空收率/[t/(m3.d)]
6~8
2.0~2.5
技术成熟,投资少,催化剂易得
优点
副产物少,设备腐蚀性小,催化剂活性高,产品质量好
热能利用好,催化剂廉价,易得,副产物少
缺点
催化剂贵重
乙炔成本高
电石渣污染严重
主要技术指标
序号
名称及规格
单位
消耗定额
年用量(万单位)
1
甲醇
t
0.10
1
2
醋酸乙烯
t
1.90
19
3
烧碱
t
0.05
0.5
4
脱盐水
t
16
160
5
循环水
t
1500
15000
6
电
kwh
300
3000
7
蒸汽
t
16
160
根据市场需求,考虑原料的平衡并达到经济规模,装置规模定为10万吨/年。
年操作时间为8000小时。
以市场的发展趋势,产品应以特殊品种PVA为主,如高聚合度PVA、低聚合度低醇解度PVA等。
乙烯法
石油裂解乙烯直接合成法,由日本可乐丽公司(原仓敷人造丝公司)首次开发成功并用于工业化生产。
目前,国际上生产PVA的工艺路线以乙烯法占主导地位,其数量为总生产能力的72%。
美国已完成了乙炔法向乙烯法的转变,日本的乙烯法也占70%以上,而中国的生产企业只有两家为乙烯法。
其工艺流程包括:
乙烯的获得及醋酸乙烯(VAc)合成、精馏、聚合、聚醋酸乙烯(PVAc)醇解、醋酸和甲醇回收五个工序。
石油乙烯法的工艺特点:
生产规模较乙炔法大,产品质量好,设备易于维护、管理和清洗、热利用率高,能量节约明显,生产成本较乙炔法低30%以上。
电石乙炔合成法
电石乙炔法工艺特点:
操作比较简单、产率高、副产物易于分离,此法大部分应用高碱法生产。
由于此种工艺路线产品能耗高、质量低、成本高,生产过程产生的杂质污染环境亦较为严重,缺乏市场竞争力,属逐渐淘汰工艺。
国外发达国家早于20世纪70年代已基本全部淘汰此工艺。
天然气裂解乙炔
乙炔直接合成法在天然气、煤和电力丰富的地区仍具有生命力。
欧洲及朝鲜等国家以天然气乙炔法为主,中国有一套生产装置用此法。
天然气乙炔为原料的Borden法,技术成熟,但投资和技术难度都较大。
我国自20世纪60年代从日本引进聚乙烯醇生产技术后,经过消化、吸收和创新,在70年代相继建设了九个生产厂。
之后又经过多年发展,技术水平又有很大提高,采用石油乙烯和天然气乙炔的低碱醇解生产装置,其物耗、综合能耗与国外先进水平相当,甚至略低于国外先进水平。
因此本项目可以考虑采用国内技术。
结论及建议
近年来,我国PVA生产和消费都在持续增长,成为世界第一大PVA生产和消费国。
PVA主要应用领域包括维纶、纺织浆料、纸张加工助剂、粘合剂、涂料、聚合助剂等行业。
由于国家进行大量基础设施建设,为胶粘剂市场提供发展机遇,而电子、造纸、医药精细化工行业的稳步发展,进一步推动了PVA需求的上升。
近年来,国内开发的一系列新产品,大大拓展了其应用领域,无毒无害,完全符合环保要求的PVA具有更良好的发展前景。
从市场前景分析,中国已经成为世界上最大的PVA生产国,PVA市场还有一定上涨空间。
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