成本是尼龙发展的紧箍咒,丁二烯直接氰化法成突破关键

成本是尼龙发展的紧箍咒,丁二烯直接氰化法成突破关键

关键词:YRC;橡胶;轮胎;

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成本是尼龙发展的紧箍咒

成本是尼龙进阶的枷锁。尽管尼龙综合性质极佳,但仍有巨大的市场处女地等待开拓。例如,普通尼龙6的全球消费量是高性能的尼龙66和特种尼龙的2倍,究其根本是成本。

成本高的原因有二:

1)类似己二腈这样的尼龙合成关键中间品长期垄断在杜邦、奥升德、巴斯夫等几家巨头手中,产能释放缓慢,采购成本居高不下;

2)对于特种尼龙,普遍使用的化学合成路线存在生产流程长、技术复杂等弊端

解决之道对应有两条:

1)国内企业逐渐打破技术垄断,例如,华峰集团、天辰齐翔(天辰设计院和齐翔腾达合资公司)、神马股份等陆续突破尼龙66关键中间体己二腈的技术难题;万华化学已突破特种尼龙12的关键技术等。中国制造业成本优势的本质是全球范围内都极具竞争力的投资强度。一旦国内企业突破技术,开始扩张,其投资强度带来的成本优势将领先全球

2)尼龙是一种含N(氮原子)的聚合物,而化学合成的原料是由C(碳原子)和H(氢原子)组成的化石资源。在C、H组成的物质中引入杂原子,例如N是相对困难的。但是生物体内的代谢中心内容是氨基酸,是由C、H、O(氧原子)、N组成的,因此利用生物体制备同样由C、H、O、N组成的尼龙有望成为新的技术路径。


1、技术垄断和技术路线导致高成本

从成本看,比较三种使用最广泛的通用工程塑料,尼龙66单吨成本与PC和PBT相比不占优势,最主要原因是单吨原料成本过高即己二胺的价格高导致尼龙66较其他塑料有成本劣势,根本在于己二腈价格高企,己二腈价格高一方面是技术高度集中,产能集中在英威达、巴斯夫等少数几家国外企业,外企生产成本更高

另一方面是目前己二腈生产技术存在天然劣势,技术路线简单的丙烯腈法能耗高、污染大相对环保的丁二烯、己二腈法存在分离困难、生产流程长等限制条件导致目前技术路线下的生产成本高。


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由于己二胺/己二腈产能高度集中,产业链极为脆弱。在价格复盘中可以看到,2018年,索尔维、奥升德、巴斯夫等己二腈生产企业陆续由于天气和原料等不可抗力原因停产,己二胺价格短时间内高涨,尼龙66价格倒挂,装置亏损


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在技术方面,己二腈有三种生产工艺:丙烯腈法、丁二烯法和己二酸法其中,丁二烯法以丁二烯、甲醇、氨为原料,原料价廉易得、路线短、无污染、能耗低、成本低,是目前最先进、最理想、最重要的生产工艺路线

目前丁二烯法被英威达和巴斯夫(含索尔维)联手垄断丁二烯法最大难点在于在生产过程中组分复杂,主要组分之间沸点接近,制备己二腈过程中的产物分离纯化十分困难。国内为冲破国外垄断,也曾多次尝试己二腈的国产化,但屡次碰壁。


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2、国产化从投资强度入手降低成本

尼龙6的成本下降复盘再次验证了,随着国内企业技术突破,国产化拥有的投资强度优势可以将原本高不可攀的材料价格打下来。

1958年我国从德国引进PA6聚合纺丝设备,并在北京建成第一套PA6工业生产装置。但由于原料己内酰胺进口依存度高,未能形成完整快速、规模化发展。

直到90年代初中国石化在帝斯曼环己酮-磷酸羟胺法(HPO)生产工艺的基础上,开发出具有自主知识产权的以环己酮氨肟化为核心的己内酰胺成套生产技术打破了己内酰胺生产技术长期被国外少数公司垄断的局面,己内酰胺产量得到了快速增长。


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关键中间品己内酰胺的稳定供应极大地推动了PA6的扩张。PA6切片产量和价格更具竞争力,下游应用领域需求进一步释放,原材料限制对行业发展影响减弱,行业迎来快速发展周期。

过去六年里,尼龙6切片的产量和需求量逐年增加的同时,进口量逐年下降,甚至还有部分出口关键中间品己内酰胺的稳定供应极大地推动了PA6的扩张。PA6切片产量和价格更具竞争力,下游应用领域需求进一步释放,原材料限制对行业发展影响减弱,行业迎来快速发展周期。过去六年里,尼龙6切片的产量和需求量逐年增加的同时,进口量逐年下降,甚至还有部分出口


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与此同时,PA66由于主要原材料己二腈长期被欧美厂商垄断,很长一段时间在国内市场没有得到大发展。PA6和PA66从关键中间体到产品的生产工艺相似,但在国内发展进程相差甚远。PA66切片需求量在过去的六年里,一直在40-50万吨/年徘徊,相比于PA6切片的需求从约250万吨/年增长至350万吨/年左右以及PA66更为优越的性质来看,PA66被原料极大限制了发展。


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国产化己二腈的过程虽然不顺利,但是历经数十年的努力,在2015年天辰公司等公司开发的丁二烯直接氰化法制己二腈通过了科技成果鉴定,重庆紫光500吨/年己二腈中试装置也已投产,目前在建的己二腈项目总共100万吨/年。这一重大突破将重塑尼龙66的市场格局。

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2020年以来,数个公司公布新建己二腈装置,规划建设产能达到100万吨/年,一旦建成投产尼龙66成本有望大幅度降低。若考虑到己二腈*0.94-己二胺;己二胺*0.53-尼龙66的转换比例,新增己二腈产能可以支持200万吨/年尼龙66产能的建设,尼龙66的市场空间将得到充分释放。


3、生物制造从新技术路线入手降低成本

生物基尼龙很早就出现,在低碳化发展日益深入人心的今天,生物基尼龙扮演着更重要的角色。传统的生物基尼龙主要包括糖类和油类,糖类包括葡萄糖和纤维素,采用固定菌株发酵合成的PA单体合成生物基尼龙;油类产品原料主要是蓖麻油,将油脂进行一系列化学转化制备出PA单体进而合成生物基尼龙。


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尽管国产化尼龙66突破在即,但由于尼龙66合成路径长、工艺复杂的天然劣势,另外拥有技术的厂家可能形成寡头竞争局面,短时间内依靠产能扩大成本下降不切实际。而生物基尼龙5X可以作为市场需求的关键补充。


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PA56采用生物法戊二胺与己二酸为原料,主要原料来自玉米、高粱、木薯等含淀粉作物或秸秆等生物质。生物基PA56中戊二胺含有奇数碳原子,使得分子链中存在大量未形成氢键的官能团,从而增加PA56的染色位点,且可促进纤维对水的吸收和内部迁移,使得新型面料的可染性、柔软性提高,可用于高端纺织面料。

国内代表公司凯赛生物一直致力于合成生物学制备戊二胺、长链二元酸,进一步生产PA56、PA510、PA512、PA5T等。相比于传统非生物合成路径需要高投资强度、复杂工艺,合成生物法得到规模应用后,成本或下降。

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页面更新:2024-04-26

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