雙酚 A 發展概況與我們的前景

  一、概述:

    雙酚 A ,英文名 Bisphenol-A, 簡稱 BPA ,化學名又稱二酚基丙烷或 2.2- (4- 羥基苯基 ) 丙烷等,是制造環氧樹脂、聚碳酸酯、聚砜、改性酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、四溴雙酚 A 及衍生阻燃樹脂、聚芳酯樹脂等的重要原料。雙酚 A 也使用于制備抗氧劑、穩定劑、增塑劑,橡膠防老劑,油漆油墨,農藥等行業。以雙酚 A 為原料的多種聚合物材料及多種制劑在化工、輕工、電子儀表、機電、交通運輸、建筑、軍事、航空航天工業等部門及在現代科學技術的各個領域中得到了廣泛的應用。因此,雙酚 A 產品對新型合成材料的制造、應用和發展有著重要的意義。同時,一個是否有雙酚 A 產品,其產量、質量的高低,則從一個側面反映了該的化工技術水平。
  二:近十年來國外雙酚
A 發展概況:
  
隨著雙酚 A 在國民經濟各方面應用的不斷擴大,近十年來雙酚 A 的產量也在逐年迅速增加,其消費構成也有所變化,特別是在加工工藝技術及質量控制水平上都有很大進展。 
  
 1 、產量及消費構成:
  
據有關資料統計雙酚 A 產量在 90 年不足 100 萬噸,且主要集中在幾個發達。其中美國占 45% ,日本占 18% ,西歐占 28% ,其它地區約占 9% 。以雙酚 A 的消費結構看, 90 年代初,美國、西歐、日本用于生產聚碳酸酯( PC )的約占 55% ,用于生產各類環氧樹脂的約占 37% ,其余為用于生產其它各類產品。由于聚碳酸酯作為五大工程塑料中一種較為經濟,但性能優越,無色透明的工程塑料,其用途一直在不斷迅速擴大,因此消耗雙酚 A 的數量猛增,促使各國紛紛新建、擴建雙酚 A 生產裝置。至 1995 年底,雙酚 A 生產能力達到了 170 萬噸。其中美國占 43% ,西歐占 28% ,日本占 19% ,亞洲及其它地區約占 10% ??偭颗c 90 年相比增加了近 1 倍,年平均遞增率達到 14% 。同時消費結構也有所變化,用于生產聚碳酸酯所占比例上升至 60% ,用于生產環氧樹脂所占比例下降至 30% 。 95 年至 2000 年,雙酚 A 生產能力及消費量又有新的增長。據新交流統計資料表明,至 2000 年底,雙酚 A 生產總能力已達 280 萬噸,其中美國占 36% ,西歐占 31% ,日本占 16% ,亞洲及其它地區約占 17% 。用于生產聚碳酸酯的雙酚 A 消費量達到了 190 萬噸,占消費總量的 67% 。以雙酚 A 年生產總能力來看, 10 年來足足翻了近 3 倍,年平均增長率達到 12% 。從消費結構看,聚碳酸酯生產的大規模擴大發展是促使雙酚 A 生產迅猛增長的主要因素。聚碳酸酯近幾年來在國外建筑透明板材、裝飾材料、汽車玻璃及車燈、特別是在電腦上所用的各種光盤、碟片、及電訊器材等方面開發應用有很大增長。從國外各種信息分析,今后雙酚 A 消費量將主要隨著聚碳酸酯的快速發展而穩定增長。預計到 2005 年,雙酚 A 消費總量將達到 350 萬噸以上。
  
2 、加工工藝技術及質量控制:
  
雙酚 A 的加工工藝技術, 10 年來發生了很大變化。其主要體現在二個方面。
  
一是離子交換樹脂法生產工藝及技術日趨成熟, 并越來越顯示出其獨特的優越性。諸如整個工藝過程對設備基本沒有腐蝕性、操作條件較氯化氫法工藝寬松、產品質量好、原材料及能耗低、三廢排放量少等等。因此一些國外大公司如美國 GE 、 DOW 化學、德國 BAYER 、日本千代田等都由氯化氫法生產工藝逐步轉向了離子法生產工藝,致使離子法生產工藝得到不斷擴大發展。預計不久的將來,離子法生產工藝將徹底取代氯化氫法工藝。
  
二是反應工藝技術向助催化劑方向發展 并不斷取得進步,生產工藝逐步成熟。由于離子法生產工藝中采用的普通陽離子交換樹脂其催化活性及反應選擇性并不高,因此一開始技術人員都是考慮在反應工藝中擴大設備、增加催化劑用量和延長反應接觸時間及控制反應溫度等方式予以彌補,但這些方式會給生產裝置帶來負面影響,如建設投資的增大,工藝過程中副產物的增多及物耗能耗的增加等。隨著各大公司廠商科技開發的不斷投入,一種以陽離子交換樹脂上接入一定助催化基團的新型催化劑得到了開發并被廣泛應用。使用助催化劑的工藝具有很高的反應選擇性和活性,從而可大大減少副產物的產生及縮小反應設備,為產品成本的降低和規模經濟裝置的建設鋪平了道路。                     
  
另外,隨著新的生產工藝的成熟應用,也把雙酚 A 的質量提高到新的等級。 90 年代初,國際市場上的雙酚 A 產品還明確分為環氧級和聚碳級。當時的聚碳級純度一般也只能控制在 99.7% ,色度一般控制在 30# 左右。但隨著技術上的不斷進步及市場經濟的競爭,目前雙酚 A 產品 在市場上已不再有環氧、聚碳級之分,其純度一般已達到 99.9% ,色度一般已可控制在 5~15# 。為生產高質量的聚碳酸酯及高檔次的環氧樹脂提供了原料保障。
  
三、國內現狀及我們的前景: 
  
 1 、國內現狀:
  
我國生產雙酚 A 已有幾十年的歷史,但目前總能力只有 2 萬噸規模。在無錫樹脂廠引進波蘭 ICSO (重有機合成研究所)軟件包建成的 1 萬噸 / 年離子法工藝生產裝置投入正常運行以前,我國的雙酚 A 生產基本上一直是沿用國外 40 年代開發的硫酸法生產工藝。該工藝使用大量的無機酸及有機溶劑,設備腐蝕及環境污染嚴重,原材料消耗高但產品質量低劣,成為高質量環氧樹脂生產不可逾越的障礙,更無法滿足聚碳酸酯生產對其的質量要求。為此,在 80 年代,我國化工部合成材料研究所、天津大學、大連造漆廠、上海染化二廠及無錫樹脂廠等,都先后花費了一定的人力、物力、資金及時間,致力于氯化氫法和離子法生產雙酚 A 工藝的開發研究,力圖攻克這一領域的技術難關,但終都因各種原因未獲得好的結果。時至 80 年代末,隨著改革開放的春風,為我國廣大科技人員及企業領導打開了面向的視窗,提供了引進國外先進技術的可能性。當時國際上雙酚 A 生產技術還是氯化氫法工藝占主導地位,但離子法生產工藝也已有大型工業裝置及近 10 年的生產歷史,正漸趨成熟且不斷顯示出其優越性。鑒于當時國際上幾大公司壟斷雙酚 A 生產技術,只愿出售產品,無意報價出售技術軟件,也鑒于國情、廠情等原因,無錫樹脂廠終決定從波蘭 ICSO (重有機合成研究院)及勃拉霍夫尼亞化工廠引進了 1 萬噸 / 年離子法雙酚 A 生產工藝軟件包。而岳陽巴陵樹脂廠則引進購買美國氯化氫法的工藝技術建造了 5 千噸 / 年的雙酚 A 生產裝置。同時,天津大學在化工部的支持下則繼續加緊研究開發具有自己特色的離子法生產雙酚 A 技術。至 95 年,無錫樹脂廠建設的 1 萬噸 / 年離子法雙酚 A 裝置在歷經消化吸收、改造創新的波折后,開始投入正常運行,并在近幾年的生產過程中不斷積累實際生產數據經驗,成功地進行了幾次較大的技術改造,均取得很大進步和經濟效益。至 98 年底,該裝置在比原技術軟件少用五分之二催化劑的情況下,全面達到了各項技經指標,成為國內唯一一套用離子法工藝生產高質量雙酚 A 產品的萬噸級裝置。在此期間,岳陽巴陵樹脂廠建設的 5 千噸 / 年氯化氫法工藝裝置則由于引進的技術零星不配套,不成熟、設備儀表腐蝕嚴重及缺乏有效的生產操作培訓和指導,至 98 年始終未能開通流程組織生產,目前已決定放棄并拆除裝置。但是,國內天津大學的研究開發獲得一定成果,其獨辟溪徑的反應技術、高選擇性催化樹脂、固相脫酚技術等十多項研究成果獲得。并在天津開發區建設了一座萬噸級規模的工程實驗裝置。該裝置已歷經好幾次的試生產和整改,但因從試驗室跳過了至關重要的中試階段而直接跨入工業大裝置,致使全套裝置在工藝、設備設計及工程安裝等方面均存在一系列問題,再加上組織機構、管理上存在的缺陷和缺乏生產經驗,至目前為止,該裝置還未能正常運行。預計通過有效的技術整改及不懈努力,在近 2 年會取得工藝技術的成功并形成工業生產規模。
  
  2 、我們的前景:
  
通過對國內外雙酚 A 發展概況的分析,可以清楚的看到,在國內雖然我們的裝置目前暫時處于地位,但與國際上先進的大裝置相比,其差距是顯而易見的。隨著我國國民經濟的快速發展,雙酚 A 的消費將會有相當大的發展。由于美國及歐洲地區雙酚 A 的生產和消費基本已達到了平衡狀態,因此國外的一些大公司都把發展雙酚 A 及其后續產品的眼光投向了亞太地區,而是亞太地區公認的大市場。目前我國雙酚 A 主要還是用來生產環氧樹脂, 96 年國內環氧樹脂生產消耗雙酚 A2.8 萬噸,當年無錫樹脂廠投放市場的雙酚 A 只有幾千噸,所存在的缺口全部依賴進口填補。 98 年底的海關總署統計數字表明當年雙酚 A 進口報關數達到 3 萬噸,加上無錫樹脂廠 1 萬噸,當年國內生產環氧樹脂消費雙酚 A 4 萬噸。另一方面,我國環氧樹脂和聚碳酸酯的實際消費量遠遠超過國內生產能力,所缺部分長年依賴進口, 1991~1995 年海關統計我國累計進口環氧樹脂 11 萬噸,聚碳酸酯 12 萬噸,二項折算需消耗雙酚 A16 萬噸。 2000 年我國實際生產環氧樹脂 8 萬多噸,進口的環氧樹脂及聚碳酸酯有近 30 萬噸,合計折合消耗雙酚 A20 多萬噸,可見國內發展雙酚 A 及其后續產品的市場容量是多么大。因此,隨著國內目前生產技術的提高及規模的不斷擴大,預計到 2005 年我國的環氧樹脂生產能力將達到 15 萬噸,相應需消費雙酚 A10 萬噸以上,如果聚碳酸酯生產技術能在近年得到發展,則雙酚 A 消費量將在此基礎上相應增加。由此,國內市場的消費容量為我們裝置提高生產技術,擴大生產規模提供了廣闊的前景。再者,目前我們的離子法生產雙酚 A 裝置已安全連續運行了 5 年多,代表國際先進水平的助催化反應技術也已掌握并在裝置上得到實施。在此過程中培養鍛煉了一支具有相當水平的技術人員和操作人員隊伍,如果繼續努力開展國內外技術合作,吸收采用目前國際上先進工藝技術及設備,通過技術改造及擴建,盡早把生產裝置擴大至經濟規模水平,在滿足國內雙酚 A 市場需求的前提下,占領國內市場并提高市場競爭力。另外,在擴大提高我們環氧樹脂生產能力及技術的同時,應盡早進行聚碳酸酯生產技術的調研、開發及引進,必須把國內聚碳酸酯的生產技術納入我們的發展規劃,應該利用我們在國內雙酚 A 生產處于地位的有利條件,爭取在國內建設套具有國際先進水平的聚碳酸酯生產裝置。屆時,這恢宏的藍圖實現之時,將是我們企業穩固國內地位,抗衡國際同行,振奮民族精神,使自己在國內外市場的劇烈競爭中立于不敗之地的輝煌時刻的到來之日。