線性α-烯烴的技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)分析

◆錢伯章◆

線性α-烯烴的技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)分析

◆錢伯章◆

線性α-烯烴（LAO）通常是指C4及C4以上高碳直鏈烯烴，是近30年來(lái)發(fā)展迅速的一種重要有機(jī)化工原料。α-烯烴主要用途有以下五大類：（1）共聚單體，在LLDPE及HDPE生產(chǎn)中使用的共聚單體主要有1-丁烯、1-己烯和1-辛烯，40%以上的α-烯烴被作為PE的共聚單體使用；（2）用于洗滌劑和洗滌劑醇，由α-烯烴合成的洗滌劑醇具有很好的生物降解性；（3）合成潤(rùn)滑油，聚α-烯烴是優(yōu)質(zhì)的合成潤(rùn)滑油，主要是1-癸烯和1-辛烯的齊聚物；4）增塑劑醇，C8～C10直鏈α-烯烴經(jīng)羰基合成制得的增塑劑醇揮發(fā)度低且具有很好的光穩(wěn)定性和抗氧化性；（5）用于潤(rùn)滑油添加劑及鉆井液、粘合劑、密封劑等。

線性α-烯烴主要用途是用作聚烯烴（HDPE和LLDPE）共聚單體，可用于生產(chǎn)塑料，聚烯烴彈性體，表面活性劑和中間體（洗滌劑醇類、線性烷基苯、烷基二甲胺、α-烯烴磺酸酯、聯(lián)苯醚二磺酸酯），增塑劑用醇，合成潤(rùn)滑油，石油添加劑，油田化學(xué)品。少量用途是用于生產(chǎn)合成酸、烯基琥珀酸酐、環(huán)氧化物、硫醇、聚丁烯-1、戊醇、高分子量蠟、金屬工作液及其他產(chǎn)品（如聚癸烯用于個(gè)人護(hù)理化學(xué)品、皮革化學(xué)品）。

α-烯烴按其碳鏈長(zhǎng)度有不同的應(yīng)用，較低碳鏈α-烯烴如C4（丁烯-1）、C6（己烯-1）和C8（辛烯1），用作HDPE和LLDPE生產(chǎn)用共聚單體，占總消費(fèi)量50%以上。C8和C12用作聚α-烯烴（PAO）生產(chǎn)潤(rùn)滑油；C12～C16用于生產(chǎn)洗滌劑；C16～C18用于生產(chǎn)造紙上漿劑；大于C18的α-烯烴直接用于潤(rùn)滑劑和鉆井液；C20+用于生產(chǎn)潤(rùn)滑油添加劑；C24+用于生產(chǎn)石蠟流變改性劑。此外，α-烯烴還可用于生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品和功能化學(xué)品中間體。

線性α-烯烴有很多用途，如輕餾分可生產(chǎn)丁烯-1、己烯-1和辛烯-1，可用于日益增長(zhǎng)的聚乙烯市場(chǎng)。中間輕餾分如癸烯-1、十二烯-1和十四烯-1可用于生產(chǎn)合成油、合成洗滌劑，洗發(fā)水油。重餾分可用于生產(chǎn)潤(rùn)滑油添加劑、表面活性劑、油田化學(xué)品和蠟產(chǎn)品應(yīng)用。

另外，α烯烴共聚體是一種良好的彈性體。三井化學(xué)公司旗下的三井彈性體新加坡公司于2008年7月23日宣布，公司在新加坡裕廊島生產(chǎn)α烯烴共聚體的新裝置奠基。該裝置生產(chǎn)能力為10萬(wàn)噸/年α烯烴共聚體，該裝置于2009年12月建成，于2010年3月投入商業(yè)化生產(chǎn)。裝置總投資約為190億日元（1.78億美元）。據(jù)稱，該三井彈性體項(xiàng)目是三井化學(xué)公司與新加坡在高價(jià)值先進(jìn)材料部門進(jìn)一步合作的又一里程碑。三井彈性體新加坡公司創(chuàng)建于2001年，該公司制造和銷售彈性體。新裝置的建成使三井彈性體新加坡公司的彈性體總生產(chǎn)能力提高到20萬(wàn)t/a。α烯烴共聚體是柔性和輕型樹(shù)脂改性劑，可提高模塑材料如汽車保險(xiǎn)桿的抗沖性能，當(dāng)與熱塑性樹(shù)脂如聚乙烯或聚丙烯混用時(shí)，也可提高包裝材料的密封性。這一產(chǎn)品可應(yīng)用于各種場(chǎng)合，如汽車、工業(yè)和包裝材料，預(yù)計(jì)市場(chǎng)將會(huì)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。

1 世界市場(chǎng)分析

1.1 產(chǎn)能

1.1.1 α-烯烴總產(chǎn)能

據(jù)Colin A休斯敦聯(lián)合咨詢公司分析，世界α-烯烴總生產(chǎn)能力達(dá)到2008年438.4萬(wàn)t/a、2009年453.4萬(wàn)t/a，2010年將超過(guò)491.4萬(wàn)t/a。

在近期新增擴(kuò)能中，沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）與德國(guó)林德公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)一步法生產(chǎn)α-烯烴的新工藝α-SABLIN，第一套生產(chǎn)能力15萬(wàn)t/a的工業(yè)生產(chǎn)裝置建在沙特阿拉伯朱拜勒（Jubail），于2009年投產(chǎn)。

卡塔爾化工有限公司（Q-Chem）于2010年4月9日宣布，在Mesaieed工業(yè)城35萬(wàn)t/a α-烯烴裝置于2010年年中投產(chǎn)。

由于苯胺需求下降，三井化學(xué)公司于2009年2月3日決定使其在日本千葉的EG和EO生產(chǎn)裝置關(guān)閉，該裝置原使用的8萬(wàn)t/a乙烯將改作生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。三井化學(xué)公司尋求新的發(fā)展機(jī)遇，在千葉建設(shè)新的己烯-1裝置，該裝置將利用4萬(wàn)t/a過(guò)剩乙烯為原料。新建的己烯-1裝置能力為3萬(wàn)t/a，2009年11月建設(shè)，于2010年10月建成，到2010年12月投入商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

在未來(lái)投資中：

沙索公司于2009年11月14日表示，將在美國(guó)建設(shè)1-辛烯和1-己烯裝置，兩套裝置總能力為10萬(wàn)t/a。裝置將建在美國(guó)路易斯安那州Lake Charles附近的化學(xué)聯(lián)合裝置處。裝置的基礎(chǔ)工程合同交付給Jacobs工程建設(shè)公司，預(yù)計(jì)于2011年投建，2013年投產(chǎn)。該裝置將采用沙索公司四聚技術(shù)。

日本出光興產(chǎn)公司于2009年11月20日表示，將使其新的聚α-烯烴技術(shù)推向商業(yè)化，于2010年下半年投資建設(shè)新的聚α-烯烴（PAO）裝置，將基于采用新開(kāi)發(fā)的使用茂金屬催化劑的技術(shù)。該裝置將建在日本千葉，出光興產(chǎn)公司在當(dāng)?shù)匾采a(chǎn)α-烯烴。該公司是東亞唯一的α-烯烴生產(chǎn)商，在千葉擁有60萬(wàn)t/a生產(chǎn)裝置。聚α-烯烴業(yè)務(wù)對(duì)出光興產(chǎn)公司而言是新業(yè)務(wù)，該公司將為客戶每年生產(chǎn)數(shù)十萬(wàn)t/a PAO。出光興產(chǎn)公司下一步的PAO發(fā)展策略是將生產(chǎn)拓展到歐洲或美國(guó)。出光興產(chǎn)公司自有的PAO裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為20萬(wàn)～30萬(wàn)t/a，預(yù)計(jì)于2013年上半年開(kāi)始生產(chǎn)高密度和低密度PAO。與常規(guī)PAO技術(shù)相比，這項(xiàng)投資將具有競(jìng)爭(zhēng)性。PAO可作汽車和工業(yè)用途的潤(rùn)滑劑，全球高密度PAO的市場(chǎng)年增長(zhǎng)率超過(guò)10%，風(fēng)力渦輪是PAO應(yīng)用的一個(gè)新的大市場(chǎng)。

1.1.2 1-辛烯產(chǎn)能

2009年全球1-辛烯總產(chǎn)能為66.41萬(wàn)t/a，主要生產(chǎn)廠商和產(chǎn)能見(jiàn)表1。北美地區(qū)1-辛烯的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的50%、西歐約占20%、南非約占17%、東歐約占7%，亞洲地區(qū)約占6%。

1-辛烯作為一種生產(chǎn)LLDPE的共聚用單體，占全球1-辛烯消耗量的56%。從地域分布來(lái)看，美國(guó)大約47%的1-辛烯用于LLDPE生產(chǎn)，西歐為46%、亞太80%、日本86%。其他用途包括增塑劑占33%、表面活性劑4%、紙漿和紙3%、潤(rùn)滑劑2%、合成酸1%及α-烯烴環(huán)氧化物和橡膠加工助劑各0.5%。

表1 2009年全球1-辛烯主要生產(chǎn)廠商及產(chǎn)能萬(wàn)t/a

1.1.3 聚α烯烴生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)動(dòng)向

據(jù)稱，世界各個(gè)地區(qū)都對(duì)HiVis（高粘度）PAO的需求強(qiáng)勁增長(zhǎng)，工業(yè)潤(rùn)滑油的需求仍然強(qiáng)勁地推動(dòng)對(duì)HiVis PAO的需求。常粘度范圍最高達(dá)1×10-5m2/s的低粘度PAO的美國(guó)生產(chǎn)商，包括有雪佛龍菲利浦化學(xué)公司、埃克森美孚化學(xué)公司和英力士低聚物公司。只有兩家北美公司，即?？松梨诨瘜W(xué)公司和科聚亞公司具有高粘度等級(jí)如4×10-5m2/s和1×10-4m2/s PAO的生產(chǎn)能力。這些高粘度等級(jí)PAO產(chǎn)品經(jīng)常被用作“校正液體”，以有助于達(dá)到粘度指標(biāo)。?？松梨诨す臼鞘澜缟献畲蟮腜AO產(chǎn)品生產(chǎn)商，其PAO產(chǎn)品范圍從2×10-6～1×10-3m2/s，并且擁有包括烷基萘在內(nèi)合成產(chǎn)品業(yè)務(wù)。

埃克森美孚化學(xué)公司于2009年12月3日宣布，擴(kuò)增高粘度聚α-烯烴的生產(chǎn)供應(yīng)量以幫助該公司滿足市場(chǎng)對(duì)PAO流體日益增長(zhǎng)的需求。埃克森美孚化學(xué)公司與雅保公司簽署增加PAO供應(yīng)合同。雅保公司于2010年1月4日宣布，為?？松梨诨瘜W(xué)公司成功投產(chǎn)了生產(chǎn)高粘度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油料的SpectraSyn聚α-烯烴新裝置。該裝置能力為1.5萬(wàn)t/a。雅保公司的定制生產(chǎn)業(yè)務(wù)部門精細(xì)化工服務(wù)（FCS）公司組合采用了新的和現(xiàn)有設(shè)備在美國(guó)得克薩斯州帕薩迪納（Pasadena）生產(chǎn)基地，設(shè)計(jì)和建造了該設(shè)施。

?？松梨诨す居?010年5月推出的新一代高粘度聚α-烯烴，使用專有茂金屬催化劑工藝生產(chǎn)。初步產(chǎn)能為1.5萬(wàn)t/a，這一合成基礎(chǔ)料增強(qiáng)了PAO的可用性和性能。這種新的基礎(chǔ)料稱之為mPAO，區(qū)別于傳統(tǒng)的PAO，擁有茂金屬基源，與雅?；瘜W(xué)公司協(xié)議制造，銷售品牌為SpectraSyn Elite。通常情況下，PAO分子擁有突出的基干，從基干以無(wú)序方式，伸出短和長(zhǎng)的側(cè)鏈。而相反，茂金屬基產(chǎn)品擁有梳狀結(jié)構(gòu)，不存在直立的側(cè)鏈。與常規(guī)的PAO相比，這種形狀擁有改進(jìn)的流變特性和流動(dòng)特征，從而可提供更好的剪切穩(wěn)定性、較低的傾點(diǎn)和較高的粘度指數(shù)。該15×10-5m2/s mPAO的粘度指數(shù)達(dá)200，而1×10-4m2/s的常規(guī)PAO通常約為170。在新配方油中，其擁有效率潛力。

世界上的許多公司制造低粘度PAO，但只有兩家公司：?？松梨诨ず涂凭蹃啠圃旄哒扯萈AO，多年來(lái)，高粘度PAO供應(yīng)緊缺。雅保公司于2009年新增了能力，但事實(shí)上，使用茂金屬工藝的至今仍十分緊缺。催化劑的茂金屬形式為單活性中心催化劑，其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)可得到很均一的化學(xué)產(chǎn)品，側(cè)鏈少，而有高得多的剪切穩(wěn)定性。mPAO的使用目標(biāo)是高苛刻度應(yīng)用，包括動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和齒輪油、壓縮機(jī)潤(rùn)滑油、傳動(dòng)液和工業(yè)潤(rùn)滑油。市場(chǎng)營(yíng)銷計(jì)劃的重要組成部分是強(qiáng)調(diào)15×10-5m2/s產(chǎn)品的低溫性能，15×10-5m2/s基礎(chǔ)料擁有很低的傾點(diǎn)為-33℃，其甚至比常規(guī)的1×10-4m2/s PAO（傾點(diǎn)為-30℃)更好。雖然它是API IV類油，但它可替代常規(guī)PAO。

2 中國(guó)市場(chǎng)分析

近年來(lái)，世界聚乙烯裝置的生產(chǎn)能力顯著加大，但裝置單線生產(chǎn)能力變大產(chǎn)生的主要問(wèn)題是聚乙烯不同牌號(hào)產(chǎn)品切換生產(chǎn)比較困難。為提高競(jìng)爭(zhēng)力，世界聚乙烯生產(chǎn)商的發(fā)展方向主要有兩個(gè)，一是大規(guī)模生產(chǎn)特定牌號(hào)的聚乙烯，以低價(jià)格產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)；二是著眼于牌號(hào)、技術(shù)革新，以高端聚乙烯產(chǎn)品贏得市場(chǎng)。在國(guó)外，聚乙烯生產(chǎn)商已趨向于以1-己烯作為共聚單體，用其生產(chǎn)的聚乙烯樹(shù)脂具有的優(yōu)異性能是1-丁烯共聚聚乙烯樹(shù)脂難以比擬的。

用己烯做共聚單體，可以使聚乙烯的抗沖擊力和抗撕裂性得到較大改進(jìn)，并提高化合物的韌性。據(jù)介紹，目前美國(guó)和歐洲的線型低密度聚乙烯（LLDPE）基本上是以己烯作共聚物，而在亞洲，由于己烯單體的來(lái)源及應(yīng)用有一定差別，仍以丁烯作共聚物為主。我國(guó)HDPE和LLDPE生產(chǎn)裝置大多數(shù)是引進(jìn)國(guó)外20世紀(jì)70～80年代的技術(shù)，產(chǎn)品牌號(hào)少。而后來(lái)引進(jìn)的裝置雖可生產(chǎn)1-己烯共聚產(chǎn)品，但由于國(guó)內(nèi)1-己烯資源缺乏，產(chǎn)量極少。

己烯-1是聚乙烯的優(yōu)良共聚單體。用其改性的聚乙烯樹(shù)脂具有拉伸強(qiáng)度高、抗沖擊和抗撕裂能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于耐用包裝膜和農(nóng)用覆蓋膜的生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)已有多個(gè)聚乙烯生產(chǎn)裝置試產(chǎn)過(guò)己烯-1共聚牌號(hào)的聚乙烯產(chǎn)品，得到的共聚產(chǎn)品耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于乙烯和1-丁烯共聚產(chǎn)品。特別適合生產(chǎn)包裝膜和農(nóng)用覆蓋膜。而且乙烯齊聚合成己烯-1工藝的副產(chǎn)品癸烯-1等α-烯烴也是石油化工的重要原料，國(guó)外公司對(duì)該技術(shù)實(shí)施了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。用1-己烯代替1-丁烯生產(chǎn)高性能的線型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，已成為聚乙烯工業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)。據(jù)了解，上海金菲石油化工公司目前已生產(chǎn)己烯共聚聚乙烯，該公司7大系列23個(gè)牌號(hào)的己烯共聚聚乙烯產(chǎn)品自1998年投產(chǎn)、推向市場(chǎng)以來(lái)，十分暢銷，已經(jīng)占領(lǐng)聚乙烯樹(shù)脂各種用途專用料的高端市場(chǎng)，產(chǎn)品極具競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)此，市場(chǎng)在呼喚己烯共聚聚乙烯產(chǎn)品，己烯共聚聚乙烯生產(chǎn)將增強(qiáng)我國(guó)塑料原料的競(jìng)爭(zhēng)力。

據(jù)分析，到2010年，國(guó)內(nèi)己烯共聚聚乙烯的市場(chǎng)需求將達(dá)370萬(wàn)t，但我國(guó)巨大的己烯共聚聚乙烯市場(chǎng)已讓國(guó)外生產(chǎn)商虎視眈眈，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)早做打算。

此外，隨著我國(guó)塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料原料結(jié)構(gòu)性過(guò)剩和短缺并存的問(wèn)題將日益嚴(yán)重，即在大宗塑料原料產(chǎn)品過(guò)多的同時(shí),專用牌號(hào)的高端產(chǎn)品卻又偏少，己烯共聚聚乙烯等高端產(chǎn)品將是市場(chǎng)的必然選擇。

目前聚乙烯是我國(guó)通用合成樹(shù)脂中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的品種。我國(guó)HDPE、LLDPE生產(chǎn)基本采用1-丁烯作為共聚單體，因?yàn)?-丁烯原料在國(guó)內(nèi)價(jià)廉易得。我國(guó)α-烯烴裝置主要生產(chǎn)1-丁烯，生產(chǎn)能力約14萬(wàn)噸，年產(chǎn)量約11萬(wàn)t8a。

隨著PE工業(yè)的迅速發(fā)展，α-烯烴特別是作為高級(jí)α-烯烴的1-己烯和1-辛烯的需求量越來(lái)越大。其中，l-己烯共聚PE是目前需求增長(zhǎng)最快的品種，國(guó)外公司生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的PE新產(chǎn)品約94%采用1-己烯作為共聚單體，而以1-辛烯為共聚單體的PE已占總產(chǎn)量的30%。

國(guó)內(nèi)目前已有兩套1-己烯裝置建成投產(chǎn)。中石油首套5 000 t/a的1-己烯工業(yè)化生產(chǎn)裝置采用大慶化工研究中心自主開(kāi)發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的乙烯齊聚合成1-己烯的工藝技術(shù)，于2008年在大慶石化公司建成投產(chǎn)，已生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。此外，燕山石化公司5萬(wàn)t/a的1-己烯工業(yè)化生產(chǎn)裝置于2007年建成投產(chǎn)。這兩套裝置的投產(chǎn)不僅可以緩解國(guó)內(nèi)1-己烯短缺現(xiàn)狀，還將進(jìn)一步優(yōu)化公司聚乙烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高聚乙烯產(chǎn)品檔次和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

大慶化工研究中心已完成2萬(wàn)t/a 1-己烯工藝包全流程物料平衡計(jì)算、分離序列及能量集成優(yōu)化，科研人員正進(jìn)行2萬(wàn)t/a 1-己烯反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)，最終將形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)。

目前，我國(guó)合成樹(shù)脂和塑料工業(yè)發(fā)展迅速，但由于1-己烯和1-辛烯共聚單體的國(guó)產(chǎn)化嚴(yán)重不足，導(dǎo)致許多HDPE和LLDPE生產(chǎn)裝置仍以1-丁烯為共聚單體，造成聚乙烯產(chǎn)品質(zhì)量較低、結(jié)構(gòu)不合理、專用牌號(hào)產(chǎn)品短缺等問(wèn)題。雖然近兩年陸續(xù)有1-己烯生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)，但市場(chǎng)仍有很大缺口。2009年我國(guó)LLDPE產(chǎn)量為394萬(wàn)t，若專用料比例按30%計(jì)算，l-己烯的需求量可達(dá)9萬(wàn)t，加之對(duì)高品質(zhì)1-己烯共聚HDPE產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)，共聚單體1-己烯的需求量還會(huì)更大。

另外，到目前為止國(guó)內(nèi)還沒(méi)有1-辛烯工業(yè)化裝置，產(chǎn)品完全依靠進(jìn)口，我國(guó)每年需進(jìn)口1-辛烯約4萬(wàn)t。因此，加快我國(guó)α-烯烴合成技術(shù)的開(kāi)發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)提高PE行業(yè)的整體水平具有十分重要的意義。

其次，潤(rùn)滑油產(chǎn)品檔次的高低也在很大程度上影響著一個(gè)國(guó)家的能耗水平。以C8～C12（尤其是C10）α-烯烴合成的IV類基礎(chǔ)油（即聚α-烯烴）為例，其卓越的綜合性能使得在減小磨擦磨損、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命和換油期以及減少環(huán)境污染等方面具有其他礦物基礎(chǔ)油難以比擬的優(yōu)勢(shì)，目前全球各大潤(rùn)滑油生產(chǎn)商推出的頂級(jí)潤(rùn)滑油絕大部分均采用全合成基礎(chǔ)油。國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中PAO約有94%依賴進(jìn)口，其余6%則是國(guó)內(nèi)采用蠟裂解法提供的低質(zhì)PAO。此外，α-烯烴在日用化學(xué)、香料、造紙等行業(yè)也有重要用途，這些高質(zhì)量α-烯烴的短缺，也極大地制約了我國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，高碳α-烯烴酸工業(yè)化進(jìn)程還需推進(jìn)。