世界合成橡胶工业始于上世纪30年代。1962年,世界合成橡胶消费量首次超过天然橡胶,并一直保持至今。合成橡胶堪称世界交通的基石,初期为天然橡胶的替代品,现已成为所有高性能轮胎所不可或缺的原材料。在密封、绝缘等领域也起着不可替代的作用,无论是洗衣机里耐高温高压的橡胶密封件,还是高尔夫球核或三角带、传送带等产品,都需要用到合成橡胶。
1958年11月14日,重庆长寿化工厂第一套氯丁橡胶装置建成投产,开始了中国工业化生产合成橡胶的历史。通过技术引进、自主研发等方式,我国在上个世纪末全面实现了丁苯、顺丁、丁基、乙丙、丁腈、氯丁、SBCS(苯乙烯类聚合物)等7个合成橡胶品种的产业化生产,2010年又实现了异戊橡胶的产业化。中国合成橡胶工业经过57年的发展,产品从无到有,规模从小到大,已经发展成种类繁多、品种齐全、产品体系完整的重要产业,目前的装置能力、年生产量和消费量均位居世界第一。
初起:艰难的自主研发
我国合成橡胶的科研探索始于20世纪50年代初期,而工业化生产则从50年代末和60年代初期开始。1958年在重庆长寿建成2000吨/年氯丁橡胶生产装置和1960~1962年在兰州分别建成由前苏联援建的13500吨/年丁苯橡胶、1500吨/年丁腈橡胶生产装置,标志着我国进入合成橡胶工业的初创时期。
20世纪50年代初至80年代初期,是我国合成橡胶工业的全面科技攻关和自主开发阶段。1951年,原东北科学院(中国科学院长春应用化学研究所的前身)首先在实验室合成出以电石法乙炔为原料的氯丁橡胶。1956年试验装置迁往重庆长寿,并改建为月产1吨的新装置。同期,丁苯橡胶试验装置迁往兰州并改建成以乙醇法丁二烯为原料的全流程扩试装置,聚硫橡胶则迁至锦西化工厂。这3套试验装置为3种合成胶的工业化做了技术探索和经验储备。
而从上世纪60年代初到80年代初,在当时的国际环境条件下,我国不能以正常贸易引进技术,只有集全国科技主力,对主要合成橡胶品种的生产技术进行全面的科技攻关和会战,力求独立自主地发展我国的合成胶工业,受到党和国家领导人的高度重视。其中,顺丁橡胶是我国独立自主攻关会战开发成功的代表性品种,燕山石化合成橡胶厂建成了我国第一套1.5万吨/年工业化生产装置。随着技术的完善和提高,顺丁橡胶曾发展为我国产耗量最大的胶种。丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶和异戊橡胶等胶种的科研开发工作也都取得了不同程度的进展。
跃进:产能快增,技术进步
在改革开放的推动下,20世纪80年代以后,我国引进国外先进技术和装置的步伐明显加快。引进技术与国内开发相结合,中国合成橡胶工业进入快速增长阶段,迎来了大发展时期。特别是汽车工业被确立为支柱产业后,需要大量轮胎配套带来合成橡胶的巨大需求,为产业的发展带来巨大的动力。
“十一五”后期,合成橡胶产业迎来了产需两旺的“黄金时代”,丰厚的利润吸引了多种所有制企业投资合成橡胶产业,台资和外资、民营企业开始大踏步进入。“十二五”初期,更迎来了产能井喷式增长,主要合成橡胶品种的产量、产能在2010年和2011年位居世界第一,2012年装置总能力超过了国内消费总量。在2010年到2014年的5年内,全国合成橡胶装置产能增长量超过前50年发展规模的总和。中国合成橡胶工业协会副秘书长周文荣用“爆炸式”来形容前几年国内合成橡胶产能的发展。
据中国合成橡胶工业协会统计,国内主要合成橡胶装置生产能力从1978年9.3万吨/年提升到2005年的133万吨/年,到2010年又上升到282万吨/年,新增产能149万吨/年,年均增长率为15.6%,而到2014年则扩张到518万吨/年。
国内大规模工业化生产的合成胶品种从1978年的4种扩大到8种,新增了SBS、乙丙橡胶和丁基橡胶、异戊橡胶等基本品种。其他各胶种的产量都有大幅增长,国内合成橡胶的产品结构更趋合理。先期自主开发的氯丁橡胶、顺丁橡胶等生产技术在装置规模、产品牌号、能耗物耗等方面都取得了很大的技术进步。
我国自主完成了丁苯热塑性弹性体(SBS)工业化成套技术的开发工作,中国石化巴陵石化公司在产品系列、产品品质和装置规模上均进入世界先进行列。国内还成功开发出包括溶液聚合丁苯橡胶、低顺式聚丁二烯橡胶等锂系橡胶工业化技术。该技术成果还向国外出口,开创了我国石油化工技术出口的先列。
采用国内技术建设的大型丁二烯抽提装置应用在新世纪建设的各个大型乙烯的建设项目中。乙烯裂解碳五分离技术开发成功,为提升乙烯副产品的化工利用价值作出了重大贡献,并为合成橡胶新品种,如丁基橡胶、异戊橡胶和SIS以及精细化工产品等,提供了稳定的原料来源。我国已具备丁苯橡胶、丁腈橡胶等大多数胶种大型装置的自主设计和建设能力。齐鲁石化、兰州石化分别建成了国内最大的丁苯橡胶和丁腈橡胶生产装置。
目前我国已拥有独立研究开发合成橡胶新产品新技术的能力,稀土催化体系顺丁橡胶、粉末橡胶、锂系多品种橡胶、新型热塑性弹性体、异戊橡胶等采用自主技术实现了工业化生产。
此外,我国合成橡胶工业对环保安全越来越重视,目前主要橡胶产品均为环保产品,符合欧盟REACH法案标准,丁二烯原料生产中产生的废气都可以回收利用。
现实:步入过剩新常态
随着国内汽车工业和轮胎工业的发展进入新常态,中国合成橡胶产业开始面临生产能力过剩、原料供求失衡、下游需求竞争激烈的局面。
由于受到世界经济大环境、国内市场及丁二烯原料支撑等多种因素影响,合成橡胶产量大大低于产能的增长,大量装置产能沉积。同时,由于受到世界天然橡胶库存上升、价格持续下跌的影响,国内合成橡胶产业长期获得超额利润的“黄金时代”已经结束,不少新建项目投产运行后即面临亏损。
“产能结构性过剩是目前的一个主要矛盾,产能利用率较低是目前最大的问题。”周文荣对记者说,“我们主要合成橡胶装置能力、生产量、消费量都是世界第一。但前几年的无序发展导致无效产能比例较大,同质化产品发展太快。2014年年底主要合成橡胶产能518万吨,全年产量却不到300万吨,同时进口量达到126万吨左右。进口产品挤占国内市场导致装置开工率逐年下降。”
周文荣认为,一直到2020年,国内八大主要合成橡胶品种的产能都将接近甚至高于实际消费量。加之进口量还会比较大,中国合成橡胶产品必须提升竞争力,走向世界。
未来:提高品质,加强服务
面对产能过剩严重、下游需求市场竞争激烈的局面,我国合成橡胶产业该如何发展?“总体来说就是两个方面,一是提高产品品质,一是加强售前售后服务。这是当前行业发展的总趋势。”周文荣对记者说,“我们的产能已经足够,我们产品品质、服务有待达到下游用户的要求。”
他认为,新常态下只发展通用产品是没有前途的。尤其是新进入行业的企业一定要慎重决策,科学评估竞争能力,防止投资失误。周文荣还说,现有生产企业要针对下游市场的消费特点,积极进行前瞻性和加工应用研究,开发专用牌号,利用差别化的产品扩大盈利空间。
周文荣指出,行业应重点以国内合成橡胶的品质提升来扩大市场份额,以高档新品种开发、应用技术开发和市场服务为导向,加快新产品市场开拓。
同时,发挥合成橡胶固有的产品优势,以合成橡胶的产品性能优势,提高合成橡胶使用比例,加大非轮胎领域合成橡胶市场应用比例。产品要适应下游产品升级需要,增加符合绿色轮胎需要及可提升后续产品品质的专用料;开发环保产品,实行绿色和清洁生产,节能减排,符合环保要求。全体行业成员要为实现我国从合成橡胶大国向强国迈进的宏伟目标而共同奋斗。
百年故事
打赢顺丁橡胶攻关会战
冯志豪
高顺式丁二烯橡胶(简称顺丁橡胶)具有高弹性、较好的耐磨性、耐寒性、耐屈挠性和生热低等特点,是橡胶加工和轮胎制造的重要原材料。截至2014年底,我国利用自主研发的顺丁橡胶生产技术建设了17套工业装置,产能达到160万吨/年,居世界之首。然而,行业人始终记得,今天的辉煌始于40年前的一场顺丁橡胶攻关会战。
1960年,世界首套顺丁橡胶装置在美国实现了工业化生产。1962年,我国科学家开始了镍系催化体系(环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物)合成顺丁橡胶的研究,并于1966年在锦州石油六厂(锦州石化公司前身)建成千吨级中试装置。在此基础上,原化工部第一设计院进行了1.5万吨/年顺丁橡胶生产装置的工程设计,1970年6月通过了由国家科委组织的设计审查。当年,装置在北京燕山石化股份有限公司合成橡胶厂(原北京胜利化工厂)破土动工。1971年4月装置竣工,并于当月产出了第一批顺丁橡胶,翻开了我国合成橡胶历史的新篇章。
然而,顺丁橡胶装置投产后遇到了各种问题:聚合反应器挂胶,出口管线堵塞,只能连续运转7~8天,凝聚釜粘胶,产品质量波动……装置不能满负荷、稳定、长周期地运转,影响了橡胶加工和轮胎制造用户的使用。与此同时,氧化脱氢制丁二烯装置也出现了许多技术问题,影响了原料丁二烯的供应。
为了尽快使我国首套自主研发的万吨级顺丁橡胶装置发挥效益,当时的燃料化学工业部于1973年3月决定组织顺丁橡胶生产技术攻关会战。于是,来自科研院所、大专院校、设计院、橡胶加工单位和设备制造厂的专家学者、工程技术人员,齐聚合成橡胶厂,开展了大规模的技术攻关。技术攻关工作采用实验室研究与生产装置工业试验相结合的方式,边试验、边总结、边改进。所有参加攻关会战的人员不分单位,不分你我,没有节假日,艰苦奋斗在现场。老科学家、工程技术人员与工人一起在生产现场和实验室倒班操作,观察试验的数据和结果,不断地进行工艺改进。每一批试验产出的顺丁橡胶样品,橡胶加工和轮胎制造用户都积极配合,及时反馈应用结果。
在攻关会战的过程中,科研人员开发了以抽余油为溶剂镍系催化剂新的陈化工艺,改进了溶剂精制和丁二烯提纯工艺,开发了三异丁基铝催化剂提纯工艺,建立了以生胶应力应变曲线快速判定顺丁橡胶质量的方法,开发了双釜凝聚新工艺,改造了后处理膨胀干燥机等关键设备,氧化脱氢反应器改成了固定床反应器,开发了新型的铁系催化剂……
经过两年的艰苦攻关,到1975年,顺丁橡胶装置的聚合反应器的运转周期延长到240天,达到了世界先进水平。氧化脱氢装置的正常运转提供了充足的丁二烯原料,当年顺丁橡胶的产量接近了1万吨,产品的质量合格率为99.53%,合成橡胶厂扭亏为盈。
顺丁橡胶攻关会战的胜利,大大推动了顺丁橡胶工业的快速发展。1975年,经国家计委批准,采用攻关会战的技术成果,并改用30m3的聚合反应器,将顺丁橡胶装置扩建到6万吨/年。1978年扩建的顺丁橡胶装置建成投产。燕山牌顺丁橡胶产品连续三次获得国家质量金奖,并于1978年首次向国外出口。1985年,顺丁橡胶新技术获得国家科技进步特等奖,这是对参加攻关会战人员的最高奖赏,也是对我国合成橡胶行业的极大鼓励。
顺丁橡胶攻关成功之后,利用新的技术,锦州石化、齐鲁石化、岳阳石化和高桥石化的万吨级顺丁橡胶装置也相继建成投产。到1985年,我国顺丁橡胶装置的总产能超过了10万吨/年。此后,我国合成橡胶工业从品种、牌号和产能都进入了快速发展期,满足了橡胶加工和轮胎制造业发展的需求。
顺丁橡胶攻关会战的成功,标志着我国合成橡胶工业进入了一个新的历史时期,也表明了我国完全有能力自主研究、开发合成橡胶成套技术,并建设大型的合成橡胶工业生产装置。它为后来相继开发成功的SBS、溶聚丁苯、稀土顺丁和异戊橡胶等成套工业化技术和丁基橡胶的建设,提供了许多经验和借鉴。
(作者系燕化合成橡胶厂总工程师)
合成橡胶:告别黄金期 步入新常态
来源: 作者: 发表时间:2015-10-08