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我国二乙醇单异丙醇胺生产现状及市场分析
2016-12-5

    
一、概述
二乙醇单异丙醇胺(C17N0),又名 1-[N,N-双(2-羟乙基)氨基]丙-2-醇,简称DEIPA ,是一种无色或浅黄色透明,有氨味刺激的粘稠性液体。在常温常压下性质稳定,产品性质如下:
二乙醇单异丙醇胺物化性质

序 号
项    目
数    值
1
熔    点    (℃)
4
2
闪    点    (℃)
>112
3
沸    点    (℃)
331
4
密    度     g/mL  (25℃)
1.079
5
粘    度     mPa·s  (25℃)
1600
6
折 射 率
1.473~1.477

二乙醇单异丙醇胺于上世纪90年代开始生产,是一种无毒,其对皮肤的刺激性低于三乙醇胺、对环境友好的醇胺类精细化工产品,主要应用于表面活性剂、水泥助磨剂、日化用品及织物柔顺剂等领域应用较多,生产和消费主要集中在中国、美国、韩国、印度、欧洲等国家和地区。我国于2011年开始规模化工业生产,消费领域绝大部分集中于水泥助磨剂,其更好的适应性、水泥早、后期强度增强优势明显,受到我国助磨剂和混凝土外加剂企业的欢迎。
二、二乙醇单异丙醇胺生产工艺
目前二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)的合成主要有三种路线:第一,氨与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)分别反应合成;第二,由一异丙醇胺(MIPA)和EO反应生成;第三,由二乙醇胺(DEA)和PO合成而来。
1、氨与环氧烯烃反应路线
这一路线是一个三级串联反应。氨与EO 反应生成一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺,反应物再与PO合成,经提纯后得到目标产物;或氨与PO反应生成一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺,反应物再与EO合成,经提纯后得到目标产物。用此法生产DEIPA过程中需两次投料、提纯,设备投入大,目前世界范围内还没有此工艺的相关装置。
2、MIPA路线
这一路线由MIPA与EO通过两步反应生成,第一步MIPA与EO反应生成N-(2-羟乙基)一异丙醇胺,第二步由N-(2-羟乙基)一异丙醇胺与EO继续反应生成DEIPA,这一反应历程是一个连串反应,但原料MIPA全球仅几家企业生产,主要应用于医药、农药、纺织、化妆品等精细化学品行业,MIPA原料的成本和供应存在一定的问题与风险。我国仅南京红宝丽公司具有MIPA生产装置,有原料自产优势,相关报道中也提及其5万吨改性异丙醇胺装置项目。
3、DEA路线
这一路线采用DEA与PO反应生成目标物质DEIPA,这种路线的优点在于反应速率较快,反应的选择性高,原材料供应充足与稳定。我国的DEIPA生产,目前来说全部采用此路线生产,但在生产装置方面反应釜或管道式反应上有所区别,在产品同分异构体和质量稳定性方面有差异。
三、市场概述
我国DEIPA主要在水泥助磨剂中应用,掺量为水泥质量的万分之0.5到万分之二,可以与多元醇、三乙醇胺以及无害的无机盐复合应用,既可以设计为高掺量产品用于增强多掺混合材,也可以设计为低掺量产品用于高标号水泥以达到增强提产的综合效果,其综合性能明显优于传统的醇胺化合物。
基于其优异的性能优势,DEIPA在我国水泥助磨剂和混凝土应用中,用量取得爆发式增长。据不完全统计,2015年DEIPA在我国水泥助磨剂和混凝土中的表观消费量达到6万吨,然在高速发展过程中,也存在诸多问题。主要为:
1、生产企业规模小,生产装置工艺落后
2011年至2015年期间,我国DEIPA生产企业高达近40多家,按2015年的6万吨消费量,相当于平均每家企业的年销量仅1500吨 。生产企业主要分为三类:
第一类,传统化工类企业,这类企业受政府主管部门监管,证照、安全生产制度健全、从业人员持证上岗、生产设备及生产过程控制及检测设备完善。
第二类,委托其他企业代工生产,但代工企业间的差异较大,主体表现在生产装备水平、化工专业化程度、生产设备的共用性、操作人员熟练程度、危化品原料的存储与管理等等方面,有些企业仅提供一台闲置反应釜即可代工。DEIPA的原料中EO为2类、PO为3类易燃易爆危险化学品,DEA为8类碱性腐蚀危险化学品。
第三类,助磨剂、混凝土外加剂和水泥企业的产业链延伸,新建DEIPA生产装置,自产自用。除少数企业实现设备封闭生产,生产自动控制外,很多企业仍旧处在作坊式、无证、手动或半自动化状态生产,成本、质量方面很难控制。
2、产品质量良莠不齐,掺假造假手段层出不穷
DEIPA的合成产率主要与胺烷比、温度及反应时间有关。所以,不同的设备及合成工艺,不可避免的会生成同分异构体以及高沸点聚醚类产物,对产品的纯度影响较大。高沸点聚醚副产品的抑制、同分异构体的控制,将直接影响各生产企业的产品质量和市场售价。同时,在水泥助磨剂和混凝土行业,注重的是事后根据结果来判定产品的质量优劣,因受水泥熟料、混合材、磨机状况、胶凝材料等影响因素较大,从而给不良企业留有了制假、掺假的机会。在激烈的市场竞争背景下,不良企业主要以掺入乙二醇、二乙二醇、工业甘油、三乙醇胺等价格低、但仍对水泥有一定助磨和增强效果的化学品为主,更有甚者加入甲醇等低沸点物质,来通过气相色谱法的检测手段。种种行为严重的损害了二乙醇单异丙醇胺产业的健康发展和下游用户的利益。
3、产品低价及成本价竞争
单纯从生产角度看,一台反应釜、2-3个工人就能生产,危化品原料的存储、检测设备和专职人员没有配备或配备不全。因技术含量不高、设备投入低,生产企业众多,低价低质产品充斥市场,恶性竞争激烈,目前DEIPA产品的市售价格已接近成本价。
4、生产受上游原料影响,持续生产稳定性差
DEIPA的生产工艺中,涉及的上游原料中含有PO,但PO存在供求不平衡和价格波动大的特点。2015年我国PO产能为309万吨,表观消费量约在250万吨,数据上看产能大于消费量,产能过剩,但由于装置开工率平均维持在73%左右(部分装置在15年建成),从而导致国内PO自给率不足,需要进口。2015年进口量26.11万吨,出口仅400吨,2016年1-9月进口量22.42万吨,出口1.9万吨,净进口20.52万吨。造成PO自给率不足的主要有两个原因:
①国内PO生产装置大多采用氯醇法,占比高达61%,由于氯醇法装置工艺流程较复杂,存在易腐蚀、废水、废渣量大等缺点,近年来在政府加大环保查处力度的背景下,停工检修情况较多,导致PO装置整体开工率较低,实际产量有限,不能满足需求;
②各主要PO生产企业均配套有下游聚醚生产线,造成商品PO的市场流通量不足。
供求的不平衡,造成PO价格波动大,下图为近三年国内PO市场价格走势:
 

 
图中年度间价格波动大,月度之间的价格波动也大,其中2016年的9月份,受国家环保督察组入驻山东检查消息的影响,短短一个月内PO价格暴涨达48%,造成下游中小客户成本大幅上涨,及原料短缺导致的生产装置停产。
数据摘录自《卓创资讯网》
3、二乙醇单异丙醇胺出口情况
我国自DEIPA产业发展之初,就经历了高速发展,随着技术水平提高,规模扩大,在最短的时间内,实现了最快速的发展。随着DEIPA在国内消费量增长逐年趋缓,国内市场又是一片“红海”,不少企业把目光投向海外市场。
下图为2013年至2016年我国DEIPA出口情况:
 
2014年开始我国DEIPA出口量快速增长,主要海外市场集中在东南亚,应用领域以建材为主。国外DEIPA的生产企业有印度的VISWAAT公司、STERLING公司和欧洲的FORTISCHEM公司。
四、二乙醇单异丙醇胺上下游产品市场分析及未来发展趋势
1. DEIPA上游产业链图:                                           
 


 

图中,列明了三种不同工艺路线涉及的原料,其中MIPA路线中原料MIPA国内仅南京红宝丽一家公司生产,并以出口为主,此路线不具有普遍性。以下就我国企业普遍采用的DEA工艺路线涉及的原料进行简要分析。
①DEA:
我国二乙醇胺的消费领域主要是农药草甘磷、表面活性剂和二乙醇单异丙醇胺。2015年我国二乙醇胺产量约9.95万吨,进口3.47万吨,合计13.42万吨,表观消费量在12万吨左右。2017年随着沙特DOW乙醇胺投产,盛虹集团在连云港10万吨乙醇胺装置投产,和沙特Sabic、马来西亚国家石油公司、泰国PTT公司等的进口货源,未来我国二乙醇胺从供应面看,将货源充裕;从需求面看,随着转基因作物的大量种植,全球草甘膦市场发展空间很大。2009到2015年,我国对草甘膦的需求增长缓慢,需求总量也比较小;但是全球的草甘膦需求保持了13%左右的复合增长率。二乙醇胺可以直接作为表面活性剂,用于洗涤剂和清洗剂配方中;其中二乙醇胺和脂肪酸(如月桂酸、椰油酸)反应生成的烷醇酰胺类非离子表面活性剂。研究表明烷醇酰胺中少量二乙醇胺虽不能引起鼠类基因突变但其产生的二乙醇亚硝胺有明显的致癌作用,发达国家在部分领域已限制其使用。新技术、新产品的替代,未来在表面活性剂领域对二乙醇胺的应用带来较大影响。
②EO:
环氧乙烷主要用于生产乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、聚醚、乙二醇醚等。据生意社数据,2015年我国环氧乙烷总产能在356.7万吨,需求总量在228.5万吨左右,供大于求现状已不可避免,而且产能扩增还在继续。EO的价格变化与东北亚地区外盘乙烯价格、煤制烯烃成本、装置开工率,及下游乙二醇需求关联度较大。
③乙烯:
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料、合成乙醇的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等。
④PO:
环氧丙烷主要用于生产聚醚、丙二醇、碳酸二甲酯、丙二醇醚及醇醚酯,异丙醇胺在环氧丙烷的应用中占比不足5%,聚醚占比达到70%以上。从相关系数矩阵分析来看,上游丙烯与下游聚醚对环氧丙烷的相关系数较大(超过0.8),均是影响环氧丙烷价格的重要因素。同时我国环氧丙烷行业产能集中度较高,导致主要厂商的检修、停产、扩产等行为,都会显著影响环氧丙烷价格。
2. 二乙醇单异丙醇胺产业未来发展趋势
(1)、专业化、规模化、集中化:
无论何种工艺路线,DEIPA的生产均涉及危险化学品原料的存储与使用。随着国家相关政策的进一步完善,对于危险化学品的管理逐步形成了一套系统化的管理体系。同时环境保护部关于石化行业VOC(挥发性有机物)污染治理及泄露检测与修复等政策法规的实施。在新的形势下,只有不断地探索和研究科学的危险化学品管理方法,切实提高生产管理水平,才能从根本上做到安全生产,符合国家在安监、环保方面的要求。因此,DEIPA的生产企业也逐步的朝化工专业化、规模化和集中生产为主。
(2)、产业链一体化:
通过产业链向上一体化,在PO或DEA及EO产业发展,来增强DEIPA的成本优势,规避原料价格波动的剧烈风险,实现市场成本竞争格局下的突围。
(3)、产品个性化:
在表面活性剂、日化用品、织物柔顺剂、医药中间体等精细化品领域,其对DEIPA产品的色度、纯度、同分异构体、重金属离子(ppb级)、游离氨等指标要求较高,我国企业需在合成工艺、设备、技术研发等方面加大投入,满足精细化学品领域客户的个性化需求。
 
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