我國氟化工行業(yè)現(xiàn)狀分析與建議

趙立群

(石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院，北京 100013)

0 前言

近年來，我國氟化工行業(yè)作為化工新材料領(lǐng)域的重要分支，在規(guī)模實(shí)力、質(zhì)量升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面都取得了長足的進(jìn)步。隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氟化工仍是未來的朝陽產(chǎn)業(yè)和投資熱門產(chǎn)業(yè)。在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)背景下，分析了國內(nèi)氟化工產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)、代表性產(chǎn)品供需情況，特別分析測(cè)算了我國氟化工子行業(yè)氟碳化學(xué)品的溫室效應(yīng)情況，有利于我國氟化工產(chǎn)業(yè)更好地迎接技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。

1 國內(nèi)氟化工產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)分析

1.1 氟化工是化工新材料領(lǐng)域的重要分支

氟化工產(chǎn)品中的聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)等屬于化工新材料氟硅樹脂子類；氟橡膠(FKM，含偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)屬于特種合成橡膠子類；聚四氟乙烯服裝膜、聚四氟乙烯空氣過濾膜、聚四氟乙烯中空纖維膜、聚四氟乙烯電子膜、聚四氟乙烯口罩膜、聚偏氟乙烯水處理膜、聚偏氟乙烯包裝膜、聚偏氟乙烯壓電膜、乙烯-四氟乙烯建筑結(jié)構(gòu)膜、聚三氟氯乙烯醫(yī)藥包裝膜、氯堿用全氟離子交換膜、燃料電池用全氟質(zhì)子交換膜、光伏用聚氟乙烯(PVF)/聚偏氟乙烯背板保護(hù)膜等均屬于功能性膜材料子類；應(yīng)用于新能源電池行業(yè)的六氟磷酸鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰等鋰鹽產(chǎn)品以及應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)的三氟化氮、六氟化鎢等含氟電子特氣、電子級(jí)氫氟酸、電子級(jí)氟化銨，以及進(jìn)一步復(fù)配形成的緩沖氫氟酸蝕刻液等均屬于專用化學(xué)品子類。

表1列出了氟化工產(chǎn)品在化工新材料產(chǎn)品中的分布情況。

表1 氟化工產(chǎn)品在化工新材料產(chǎn)品中的分布

表1(續(xù))

1.2 產(chǎn)業(yè)具有“兩化”“三高”及“四性”的特點(diǎn)

氟化工產(chǎn)業(yè)具有“兩化”(產(chǎn)品精細(xì)化、市場(chǎng)全球化)、“三高”(高技術(shù)含量、高附加值、高成長性)以及“四性”(資源的稀缺性、產(chǎn)業(yè)布局的資源導(dǎo)向性、產(chǎn)業(yè)壟斷性、安全環(huán)保要求特殊性)的特點(diǎn)。

1.3在新能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用有利于“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

氟化工產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國防軍工、航天航空、軌道交通、海洋工程、化工、采油、船舶、汽車、機(jī)械、電子信息、醫(yī)學(xué)醫(yī)藥、建筑和環(huán)保產(chǎn)業(yè)等眾多行業(yè)。氟化工已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，為發(fā)展新能源等其他戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提供所需的配套材料，對(duì)促進(jìn)我國制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級(jí)起著十分重要的作用。特別是在新能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，對(duì)我國“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有較好的促進(jìn)作用。

1.4 子門類行業(yè)集中度差別較大

氟化工不同子門類行業(yè)集中度差別較大。氟化氫：幾十家，其中大部分是民營企業(yè)，集中度低；氟化鹽：30多家，大部分是民營企業(yè)，集中度低；含氟精細(xì)化學(xué)品：品種多，每個(gè)品種的生產(chǎn)集中度都不同，技術(shù)難度大的高端品種集中度都較高，而技術(shù)難度小的中低端品種集中度低；氟碳化學(xué)品：集中度相對(duì)較高，其中技術(shù)門檻高的HFOs、HFCs比HCFCs的集中度更高；含氟聚合物：技術(shù)門檻最高，集中度也最高。

1.5 新需求推動(dòng)行業(yè)整體平穩(wěn)增長

2020年我國氟化工生產(chǎn)企業(yè)近千家。4大類氟化工產(chǎn)品，即氟碳化學(xué)品、含氟聚合物、含氟精細(xì)化學(xué)品和氟化鹽(含氟化氫)的總產(chǎn)能、總產(chǎn)量和全行業(yè)產(chǎn)值分別由2010年的444萬t/a、247萬t和479億元增長為2020年的641萬t/a、388萬t和822億元。2010—2020年總產(chǎn)能、總產(chǎn)量和全行業(yè)產(chǎn)值的年均增長率分別為3.7%、4.6%和5.5%。

未來幾年,全球氟化工產(chǎn)品市場(chǎng)需求將以年均3.2%的速度增長，但亞太地區(qū)特別是中國、印度、韓國等發(fā)展中國家的增長速度將大大高于全球平均增速，增速較高的產(chǎn)品主要為氟橡膠、氟烯烴、含氟精細(xì)化學(xué)品等。新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)給特定化工材料帶來機(jī)遇，5G基站、特高壓、城際鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，由下游需求端拉動(dòng)，加速推動(dòng)氟化工新材料領(lǐng)域的發(fā)展，例如全球?qū)PSS電子級(jí)氫氟酸的需求迅速增加，2019年和2020年我國電解液出貨量猛增。含氟聚合物及含氟電子化學(xué)品消費(fèi)量的增加，又將刺激氟化氫等氟基礎(chǔ)原料的需求量增長。我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，為氟化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。預(yù)計(jì)2021—2025年，我國氟化工產(chǎn)品總體需求量年均增長率為4.8%。

2 代表性產(chǎn)品供需情況及預(yù)測(cè)

2.1 氟化氫(HF)

我國無水氟化氫供需變化較為平穩(wěn)，新增產(chǎn)能較多是現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)。2020年總產(chǎn)能達(dá)到230萬t/a。2021—2025年，氟化氫產(chǎn)能還將繼續(xù)增長。

2020年，我國無水氟化氫進(jìn)口量為1.36萬t，出口量為24.8萬t，自給率119.3%，進(jìn)口產(chǎn)品主要為電子級(jí)氫氟酸。

2015—2020年，無水氟化氫產(chǎn)量的年均增長率約為5%，消費(fèi)量的年均增長率約為5.4%。預(yù)計(jì)2021—2025年，隨著氟碳化學(xué)品需求的放緩，我國無水氟化氫需求量的年均增長率約為3.5%。

2.2 二氟乙烷(HFC-32)

2016年，我國HFC-32產(chǎn)能快速擴(kuò)張，生產(chǎn)能力在2017年及2018年逐步釋放，2020年總產(chǎn)能達(dá)到約31萬t/a。在氫氟烴行業(yè)履行國際公約預(yù)期和我國嚴(yán)格控制HFC-32生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目政策的作用下，預(yù)計(jì)2021—2025年，我國HFC-32產(chǎn)能增速將迅速放緩并停滯。

2015—2020年，我國HFC-32消費(fèi)量的年均增長率約為32%。2020年，我國HFC-32進(jìn)口量較少，出口量約為6萬t，表觀消費(fèi)量為11萬t，自給率為155%。在市場(chǎng)需求面臨R290(丙烷)的市場(chǎng)份額增加的壓力下，預(yù)計(jì)2021—2025年，我國HFC-32需求量的年均增長率約為5%。預(yù)計(jì)2025年，我國HFC-32仍將維持140%以上的自給率。

2.3 聚四氟乙烯(PTFE)

2015—2020年，我國PTFE產(chǎn)能增長緩慢，2020年總產(chǎn)能達(dá)到13萬t/a。預(yù)計(jì)2020—2025年，我國PTFE產(chǎn)能將維持6%的增速。

2015—2020年，我國PTFE消費(fèi)量的年均增長率約為5%。隨著化工領(lǐng)域需求的拉動(dòng)，預(yù)計(jì)2020—2025年，我國PTFE需求量的年均增長率為3.5%左右。

2020年，我國PTFE進(jìn)口量為0.85萬t，出口量為3.42萬t，表觀消費(fèi)量為9.1萬t，自給率為126%。預(yù)計(jì)2025年，我國PTFE自給率將達(dá)到130%以上，但高端新品種PTFE樹脂仍將處于短缺狀態(tài)。

3 我國氟碳化學(xué)品溫室效應(yīng)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，重點(diǎn)在于能源結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整和節(jié)能降耗的力度加大。1年后的2021年9月22日，中共中央、國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》(中發(fā)〔2021〕36號(hào))，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，成為著力解決資源環(huán)境約束突出問題、中華民族永續(xù)發(fā)展的必然選擇。

通常，溫室氣體排放核算范圍包括企業(yè)生產(chǎn)的燃料燃燒排放、過程排放以及購入和輸出的電力、熱力產(chǎn)生的排放。氟化工行業(yè)的特殊之處在于，其氟碳化學(xué)品多數(shù)品種屬于非二氧化碳溫室氣體，個(gè)別品種具有很高的GWP值(全球變暖潛能值)。2019年，我國溫室氣體排放量為140億t二氧化碳當(dāng)量[1]。2020年，氟化工全行業(yè)生產(chǎn)過程中二氧化碳排放量約為百萬噸級(jí)，僅相當(dāng)于消費(fèi)過程中當(dāng)量二氧化碳排放量的約0.5%。

氟碳化學(xué)品主要用作制冷劑(用于房間空調(diào)、冰箱冷柜、工商制冷和汽車空調(diào)等領(lǐng)域)、發(fā)泡劑、滅火劑和氣霧劑等。目前，國內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)的氟碳化學(xué)品主要是第二代HCFCs(氫氯氟烴)和第三代HFCs(氫氟烴)含氟制冷劑/發(fā)泡劑，第四代HFOs(氟烯烴)含氟制冷劑/發(fā)泡劑正處于市場(chǎng)培育階段。我國從2013年開始對(duì)HCFCs的生產(chǎn)和消費(fèi)實(shí)施配額制，并要求在2020年淘汰35%HCFCs的生產(chǎn)和消費(fèi)量。HCFC-22是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的第二代含氟制冷劑。HFCs主要為HFC-134a、HFC-32、HFC-125、HFC-152a、HFC-227ea、HFC-236fa和HFC-245fa等。測(cè)算顯示，2020年，我國氟碳化學(xué)品消費(fèi)量約為7.7億t二氧化碳當(dāng)量，其中HCFCs消費(fèi)量約為3.2億t二氧化碳當(dāng)量(不計(jì)原料用途的HCFCs消費(fèi)量)；HFCs消費(fèi)量約為4.5億t二氧化碳當(dāng)量(不計(jì)原料用途的HFCs消費(fèi)量，副產(chǎn)HFC-23按全部焚燒計(jì))。

測(cè)算所依據(jù)的各產(chǎn)品GWP值如表2所示。

表2 氟碳化學(xué)品的GWP值

HCFCs在發(fā)達(dá)國家的淘汰期限是2020年，在發(fā)展中國家的淘汰期限是2030年。2021年9月15日，《〈關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書〉基加利修正案》(簡(jiǎn)稱《基加利修正案》)對(duì)我國正式生效，我國的限控步驟為：2024年國內(nèi)HFCs生產(chǎn)和使用凍結(jié)在基線水平，2029年在凍結(jié)水平上削減10%，2035年削減30%，2040年削減50%，2045年削減80%。基線水平為2020—2022年HFCs平均值加上HCFCs基線水平的65%，以二氧化碳當(dāng)量為單位計(jì)算。隨著我國履行《基加利修正案》和開展ODS淘汰工作，預(yù)計(jì)到2030年，我國氟碳化學(xué)品消費(fèi)量可以削減到約3億t二氧化碳當(dāng)量；預(yù)計(jì)到2060年，我國氟碳化學(xué)品消費(fèi)量可以削減到約1億t二氧化碳當(dāng)量。

近兩年來，針對(duì)HFCs的產(chǎn)業(yè)政策密集出臺(tái)，2020年5月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于公開征求〈消耗臭氧層物質(zhì)和氫氟碳化物管理?xiàng)l例(修訂草案征求意見稿)〉意見的通知》(環(huán)辦便函〔2020〕145號(hào))，對(duì)2010年6月1日起實(shí)施的《消耗臭氧層物質(zhì)管理?xiàng)l例》進(jìn)行了修訂，旨在持續(xù)做好消耗臭氧層物質(zhì)和氫氟碳化物的淘汰和削減管理工作。

2021年9月27日，生態(tài)環(huán)境部組織起草了《關(guān)于嚴(yán)格控制第一批氫氟碳化物化工生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的通知(征求意見稿)》(環(huán)辦便函〔2021〕431號(hào))，要求自通知印發(fā)之日起，除環(huán)境影響報(bào)告書(表)已通過審批的，各地不得新建、擴(kuò)建用作制冷劑、發(fā)泡劑等受控用途的二氟甲烷(HFC-32)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)5類HFCs(不含副產(chǎn))化工生產(chǎn)設(shè)施。已建成的上述5類HFCs化工生產(chǎn)設(shè)施，需要進(jìn)行改建或異址建設(shè)的，不得增加原有的化工生產(chǎn)能力或新增上述5類HFCs產(chǎn)品種類。

由于未來國內(nèi)HFCs削減的基線年為2020—2022年的3年，因此生態(tài)環(huán)境部已組織開展國內(nèi)HFCs生產(chǎn)裝置核查工作，目前已完成對(duì)國內(nèi)40多家HFCs生產(chǎn)企業(yè)各HFCs產(chǎn)品生產(chǎn)線2020年的產(chǎn)能、產(chǎn)量、庫存、銷售和出口情況的核查工作。預(yù)計(jì)對(duì)2021年和2022年的HFCs生產(chǎn)企業(yè)核查工作將會(huì)繼續(xù)開展。

4 發(fā)展建議

4.1 實(shí)現(xiàn)氟材料出口升級(jí)

2020年，我國氟化氫出口量為22.4萬t (出口金額2.9億美元)，同時(shí)PTFE出口量為3.4萬t(出口金額2億美元)，基礎(chǔ)原料的出口價(jià)值大于深加工產(chǎn)品價(jià)值的現(xiàn)象長期存在。建議未來在企業(yè)和氟化工園區(qū)層面提高氟化氫的自加工比例，不僅可減少優(yōu)質(zhì)氟資源的變相流失，也有利于我國由主要出口氟化工基礎(chǔ)產(chǎn)品向出口氟樹脂等深加工產(chǎn)品升級(jí)。

4.2 增強(qiáng)創(chuàng)新能力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)

加快具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低GWP值氟碳化學(xué)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)氟碳化學(xué)品產(chǎn)品品級(jí)提升。促進(jìn)企業(yè)現(xiàn)有無機(jī)氟產(chǎn)品生產(chǎn)向高端轉(zhuǎn)變，如升級(jí)發(fā)展光伏級(jí)、半導(dǎo)體級(jí)電子級(jí)氫氟酸，先進(jìn)制程工藝電子特氣，如八氟環(huán)丁烷、六氟丁二烯等。企業(yè)也可由基礎(chǔ)氟化工產(chǎn)品生產(chǎn)商轉(zhuǎn)身為化工新材料供應(yīng)商，并在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換過程中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展。

4.3 提升新興用途的氟材料自主保障能力

圍繞5G基建、航空航天、高端裝備、電子信息、新能源汽車、軌道交通、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療健康以及國防軍工等領(lǐng)域的需求，加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，向產(chǎn)業(yè)鏈的高端延伸，生產(chǎn)高附加值、高技術(shù)含量產(chǎn)品。

4.4 提高安全綠色發(fā)展水平

加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)范化建設(shè)，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)三級(jí)以上安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)；形成廢物最低排放、能源最佳消耗、資源最大利用的最優(yōu)效果；全面推行清潔生產(chǎn)，采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，從生產(chǎn)源頭做起控制污染的產(chǎn)生，保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境，以達(dá)到國際清潔生產(chǎn)領(lǐng)先水平作為發(fā)展目標(biāo)。

4.5 塑造科技向善理念，推動(dòng)更多氟化工技術(shù)推廣應(yīng)用

根據(jù)工業(yè)和信息化部《關(guān)于印發(fā)石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄(第一批)的通知》(工信廳原函〔2021〕137號(hào))，石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄目前第一批32項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品中有1項(xiàng)氟化工技術(shù)列入石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品，見目錄表3。應(yīng)塑造科技向善理念，推動(dòng)更多的氟化工技術(shù)列入行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)目錄，為加快推動(dòng)氟化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐，進(jìn)而推動(dòng)化工新材料行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

表3 石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄-氟化工

4.6 靈活掌握不同HFCs產(chǎn)品削減進(jìn)度

由于我國HFCs主流品種均被《基加利修正案》列為受控物質(zhì)，生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于嚴(yán)格控制第一批氫氟碳化物化工生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的通知(征求意見稿)》已要求不得新增5類HFCs生產(chǎn)能力，可見我國已對(duì)HFCs增量采取控制措施。對(duì)于存量部分，由于HFCs在削減的同時(shí)還需發(fā)揮HCFCs替代品作用，為HCFCs的順利削減創(chuàng)造條件。因此，在制定存量HFCs生產(chǎn)和消費(fèi)削減政策時(shí)，應(yīng)按照總量控制原則，即滿足HFCs二氧化碳當(dāng)量實(shí)現(xiàn)削減目標(biāo)的前提下，根據(jù)不同消費(fèi)領(lǐng)域HFCs替代品發(fā)展情況差異化削減HFCs產(chǎn)品。