精文优选MDI即甲撑二苯基二异氰酸酯doc.docx
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MDI情况介绍
MDI即甲撑二苯基二异氰酸酯,又名二苯甲烷二异氰酸酯,是制造聚氨酯产品的重要原料。
就其结构而言,有4,4-MDI、2,4-MDI、2,2-MDI等异构体,聚氨酯材料中应用最多的是4,4-MDI。
以MDI的纯度而言,又可分为橡胶级MDI、纤维级MDI、精制MDI(或称PAPI)PAPI主要用于聚氨酯泡沫塑料与粘合剂等。
(1)MDI和特点
A、品种繁多
在非高分子化工原料中,MDI产品除了具有反应性极高的特点外,另一个突出不同点就是其品种较为繁多,多达20几个。
这一特点主要是其结构及其不同的应用所决定的。
通常,MDI的品种个数由工艺技术水平而定,MDI工业比较发达国家,由于其应用和技术较为先进的原因,MDI品种可多达近二十几种。
如:
在90年代中期,道化学公司就有17种,拜尔公司有16种,巴斯夫公司有12种,三井东压公司有15种,ICI公司最多,有二十七种。
相比之下,我国的MDI工业就较为落后,烟台合成革总厂不过5种。
B、纯MDI凝固点较高,使用不便。
C、纯MDI在贮存过程中易产生自聚而变质
纯MDI在贮存过程中,尤其是在常温下贮存,易产生自聚形成二聚体而改变其性能。
为防止自聚,需0℃以下贮存、运输,这样一来,不仅不方便,而且还要增加贮运费用。
为此,通常采用液化改性方法或与多元醇制成预聚体,当改性或预聚之后,不仅改善了贮存性能,方便了用户,产品性能也得到了改善。
MDI广泛应用于鞋、家电、建筑、汽车及家具制造等行业,如被用作合成革、汽车内饰件和冰箱冷库保温材料等。
其制品具有塑料和橡胶的双重优点,是目前世界上发展迅速的高分子合成材料之一,现国际上的MDI厂家主要集中在欧美等发达地区。
一、国外MDI生产情况
表1国外MDI生产厂家及生产规模
所属国家
企业名称
所在地
生产规模
德国
拜耳公司
美国得克萨斯
14万吨/年1998年投产
其它
56万吨/年
英国
ICI公司
荷兰罗森达
36万吨/年
美国盖斯马
10万吨/年20GG年底
其它
8万吨/年
德国
巴斯夫
路易斯安那州
12万吨/年
韩国
8.0万吨/年,20GG年扩成10.0万吨/年,20GG年扩成16万吨/年
其它
26.3万吨/年
意大利
ENICHEMSPA
8.0万吨/年
即被DOW收购
美国
道化学公司
美国盖斯马
10万吨/年20GG年2月
美墨西哥海湾
22.7万吨/年(拟建,20GG年建成)
德国斯泰德
19万吨/年
日本四日市
3.6万吨/年
韩国YEOSU
2.5万吨/年
其它
8.0万吨/年
日本
三井
大牟田
6.0万吨/年
韩国YEOCHON
5.0万吨/年
NPU
南阳
14.0万吨/年
SBU
新居滨
6.7万吨/年
韩国
KUMHOMITSUI
YEOSU
5.0万吨/年
合计
2501万吨/年
世界上MDI的主要生产厂家有拜耳、道化学、ICI、巴斯夫、意大利的埃尼化学、日本的聚氨酯工业株式会社、住友拜耳聚氨酯公司、三菱化学公司等。
近年来,由于世界MDI需求增长迅速,价格坚挺,国外一些大公司纷纷兴建或扩建MDI生产装置。
拜耳公司在美国得克萨斯州Baytown新建的1套14万吨/年MDI生产装置于1998年投产,使该公司MDI的总生产能力达到70万吨/年以上,成为世界第一大生产商,约占国际总生产能力的30%。
ICI公司在荷兰罗森达建设了1套36万吨/年的装置,使该公司的生产能达到54万吨/年,跃居世界第一。
巴斯夫公司也将其在路易斯安那州的8万吨/年装置扩建到12万吨/年,1999年该公司MDI生产能力已达46.3万吨/年,为世界第三大生产商。
道化学公司也有扩产计划,1999年其MDI生产能力为43.1万吨/年,居世界第四位。
此外,新加坡、韩国等都打算兴建MDI装置。
二、我国MDI生产发展情况
80年代,我国从日本引进了年产300万平方米合成革生产线,配套引进了年产1万吨MDI生产线,建成烟台合成革厂。
随着国内MDI需求量的逐年上升,用户及生产厂家纷纷希望扩大MDI的生产能力,自1985年以来,我国先后同国外公司多次洽谈引进MDI的生产技术,但对方就是不同意转让该产品的生产技术。
为了打破国际垄断,山东万华合成革集团有限公司(原烟台合成革厂)与青岛化工学院合作,进行自有技术开发,到1997年使MDI的生产能力从1万吨/年扩大到了1.5万吨/年,再到2.0万吨/年,并开发增加了新品种。
1998年国家发展计划委员会批准进行4万吨/年MDI制造技术开发项目。
随后,通过技术攻关,闯过了一道道技术难关,开发成功这一生产技术的“软件包”,从根本上掌握了4万吨/年MDI的全面生产技术,现已通过了国家技术鉴定,被国务院列为国家重点鼓励和支持发展的产品产业技术。
目前在我国,MDI的总生产能力鸡为2.5万吨/年。
表2国内MDI生产厂家及装置规模
生产厂家
生产能力
山东烟台万华合成革集团公司
2万吨/年
江苏常州合成化工总厂
0.2万吨/年
重庆长风化工厂
0.15万吨/年
大连染料厂
0.1万吨/年
上海中联化工厂
0.05万吨/年
辽宁省庆阳化学工业公司
4.0万吨/年(正在兴建中)
合计
2.5万吨/年(已有)
其中,山东烟台万华合成革集团公司的2万吨/年装置是目前我国最大的MDI生产装置,其生产量大约在1.2万吨左右。
表3近几年国内MDI厂家产量
企业名称
1996年
1997年
1998年
1999年
20GG年
烟台万华集团公司
12500吨
120GG吨
12500吨
长风化工总厂
368吨
表4近几年我国异氰酸酯进口量万吨
年份
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
20GG
MDI进口量
3.508
TDI进口量
7.508
总量
5.76
10.17
8.73
8.78
3.08
10.53
13.76
27.12
10.016
由于我国MDI的生产能力低、产量少。
远远不能满足国内生产需求,因而每年都有相当一部分MDI依靠进口。
为此,近年来国内各地纷纷计划新建MDI生产装置,辽宁省庆阳化学工业公司正在兴建4万吨/年的MDI装置;ICI公司聚氨酯部门和巴斯夫公司、上海天原化工集团、日本聚氨酯工业株式会社将合资在上海化工开发区兴建16万吨/年的MDI工厂,预计20GG年投产;江苏淮阳电化厂拟建2.0万吨/年MDI生产装置;浙江戈游农药厂拟建1万吨/年MDI装置;江西九江石油化工总厂拟建4万吨/年MDI生产装置。
最近,国家发展计划委员会已批准,美国亨斯迈聚氨酯集团、德国巴斯夫集团及上海天原(集团)公司、上海华谊(集团)公司、上海化学工业园区开发公司、中国石化集团上海高桥石化公司将共同在上海化学工业园区兴建一座年产能力达16万吨的粗MDI工厂。
为了适应中国市场对MDI产品迅速增长的需求,世界最大的私人化工公司—美国亨斯迈集团(前身为卜内门聚氨酯公司)与行国巴斯夫集团和他们的中方合作伙伴签署了意向书,在上海建造一家世界级规模的粗MDI工厂及前期工程——硝基苯和苯胺工厂。
据介绍,全球对MDI的需求在近5年来一直以年均9%的速度递增,而在中国则以13%的速度增长,1999年增长率更是达20%。
亨斯迈公司希望通过建立这家工厂,能满足中国市场的需求,并以此为中心,辐身整个亚洲市场。
据悉,即将在上海建造的MDI工厂将建有多条生产线,估计每年生产的产品可为中国节省2.5亿美元的外汇。
目前,中外投资方正对此工厂进行可行性研究,预计工厂将在20GG年底竣工投产。
表5今后几年国内将要拟建的MDI项目
企业名称
装置规模
地点
投产时间
上海天原化工、ICI、巴斯夫、日本聚氨酯工业株式会社合资
16.0万吨/年
上海化工开发区
20GG
江苏淮阴电化厂
2.0万吨/年
山东烟台万华合成革集团公司
4.0万吨/年
(十G五规划)
浙江戈游农药厂
1.0万吨/年
江西九江石油化工总厂
4.0万吨/年
如果上述改、扩建工程能够正常实施,估计到20GG年我国MDI的生产能力将会达到25万吨/年左右。
三、国外MDI消费状况
表690年代中期世界MDI市场消费份额
消费领域
百分比%
建筑行业
35
汽车行业
16
冷藏行业
15
鞋业
7
包装
4
涂料、粘合剂、密封剂
5
家具
3
其它
15
90年代初,世界MDI曾出现短暂的过剩现象,但自1995年起,得益于下游聚氨酯产品强劲需求的刺激,导致MDI供应紧张,缺口扩大,价格坚挺,并且MDI较TDI在反应性和应用性方面的优越性,MDI在异氰酸酯市场中的比例逐年上升,其消费量已超过TDI,有取代之势,因此各大公司纷纷新建或扩建MDI装置,MDI进入了新一轮的快速增长期。
表7MDI供需情况一览表单位:
万T
年份
1995
1996
1997
1998
1999
20GG
产量
174
174
197
206
210
220
需求量
170
174
198
203
228
240
增长率%
2.35
13.8
2.5
12.3
5.3
从1995-20GG年的六年内MDI的供需基本平衡,但总体上需求略微大于供给的增长速度,需求的年增长率为11.67%,产量的年增长速度为7.67%。
预计未来五年内MDI的年需求增长率仍将维持在11-12%的增长速度,而产能的年增长速度将达到9%左右。
表8近几年世界MDI的消费结构:
品名
百分比
硬质聚氨酯
79%
包装
6%
运输
4%
弹性体
1%
其他
10%
合计
100%
表9近几年美国MDI的消费结构
品名
百分比
建筑
63%
制冷
15%
保温
5%
包装
6.5%
其它
11.5%
据行业媒体报道,美国国内对MDI的需求正以年均6%的速度增长。
在日本,MDI则主要用于汽车座位、家具及软垫的生产,少量用于制造汽车软泡沫。
预计到20GG年全世界MDI的总生产能力将达到210万吨,总需求量为240万吨,全球供应量仍有一定的缺口。
四、我国MDI消费概况
我国MDI产品90%以上用聚氨酯的生产。
用MDI制得的聚氨酯胶,是制鞋业必不可少的粘合剂和生产磁带用胶量最大的胶种,年需求增长率为16%。
用MDI生产的聚氨酯涂料,特别是彩色涂料,,在我国涂料中所占比率仅为1%,发展潜力很大;用MDI生产的聚氨酯弹性纤维,美国人均消费量为45克/年,而我国仅为0.05克/年,市场潜力很大;;用MDI生产的PU弹性体和合成革,国外平均每辆车用20-25公斤,而我国仅5公斤,所以国内汽车行业是PU弹性体和合成革的又一巨大的潜在市场。
汽车用聚氨酯领域,MDI可以制备硬泡沫、沙发垫、床垫、鞋垫车和汽车座垫等,仅此一项平均年需求MDI超过3万吨。
从总体来看,预计20GG年我国对MDI的需求最高将达到16万吨以上,发展前景十分乐观。
表10MDI需求及预测万吨(按年均增长率12%计)
年份
1994
1997
20GG
20GG
需求量
5.0
7.0
10.0
17..0
表1195年我国的MDI消费结构单位:
吨
软泡
高回弹
1000
1.60%
硬泡
30000
47.70%
其它
15000
23.80%
弹性体
15100
24%
胶
800
1.3%
涂料
1000
1.6%
合计
62900
五、MDI的生产工艺
目前,MDI的生产方法主要有光气法和非光气法两种。
光气法是目前国内外工业上生产MDI的主要方法。
该方法的缺点是使用剧毒的光气,造成污染。
而且所得产品收率低、质量差;非光气法污染较小、收率高,但未能完全实现工业化。
在光气法中,MDI的生产方法又可分为:
单产法和联产法。
1、单产法:
应用于聚氨酯树脂的主要是4,4—MDI,其合成过程分两步进行:
二苯甲烷二胺的缩合及二胺的光气化反应。
(1)二苯基甲烷二胺的合成:
苯基甲烷二胺
(2)二苯基甲烷二胺的光气化反应
由下图可看出,MDI最起始的生产原料是苯,而据业界人士介绍,苯约占MDI生产成本的60%左右。
而苯作为石油的下游产品,其成本跟油价又有极大关系。
MDI生产方式
苯硝酸
六、MDI的原料供应及市场:
据调查,大多数MDI生产厂家是直接以苯胺为原材料的。
目前,全球苯胺总生产能力接近307.8万吨/年,其中美国有91.6万吨,西欧122万吨,亚洲居第三位,为54.7万吨。
国际上的苯胺有80%用于生产MDI,所以苯胺市场的好坏主要决定于MDI的应用。
据悉,目前苯胺消费正逐渐转向合成异氰酸酯(MDI)领域,这已成为影响世界苯胺产量的重要因素。
苯胺和甲醛在盐酸溶液中反应生成MDA,再与光气作用,生成二苯甲烷二异氰酸酯(MDI),它主要用于合成聚氨酯橡胶、塑料、人造皮革等领域。
在美国、日本、西欧等发达国家或地区,苯胺在MDI行业的消费量占其总消费量的70%以上,有的高达80%以上。
表11国外的苯胺消费构成
消费品种
百分比
MDI
80%
橡胶助剂
11%
其它
9%
目前我国苯胺生产能力已接近20万吨,消费构成情况大致是:
染料工业约占苯胺总消费量的25%左右,橡胶助剂占20%,医药工业占18%。
MDI占30%,其它占7%,消费苯胺最多的是化学工业,近两年化工市场很不景气,大多数产品销路不畅,价格也处于近几年少见的低价位。
表13国内的MDI消费结构%
消费领域
1998年
20GG年
MDI
36
10.7
染料、颜料工业
12
38
中间体
14
橡胶助剂
15
25
医药工业
13
17.5
农药行业
5
其它
5
8.8
表12国内的苯胺生产及应用情况
企业名称
生产能力万吨/年
冀中化工有限责任公司
1.0
辽宁庆阳化学工业公司
2.0
吉林化学工业股份有限公司染料厂
2.0
化工部南京化工厂
4.0
南京电化厂
0.3
南化集团有限公司磷肥厂
2.0
盐城新浦化学工业有限公司
1.0
南京四力化工有限公司
0.001
南京江东化工厂
0.3
宁波海利化工有限公司
1.0
青岛恒昌化工股份有限公司
1.0
河南开普化工股份有限公司
1.0
邵阳化工总厂
0.1
重庆长风化工厂
0.996
重庆川染化工总厂
0.5
兰州化学工业公司有机厂
3.0
尽管我国苯胺生产技术、产品已位居世界前列,近年来苯胺的生产与发展也较为迅速,但目前还存在龏4个问题:
(1)与国外发达国家相比,我国苯胺生产规模小,生产成本高,技术现代化程度小,计算机自动化抑制水平低。
(2)装置开工率低。
其主要原因是原料苯的供应不足,除吉化和兰化两套装置外,均需外购:
其次是国内消费量增长不快,如MDI消费,在我国不到40%。
预计国内几套MDI新装置投产后,苯胺的消费将直线上升。
(3)苯胺生产中的废水、废气处理力度不够。
苯胺生产中废水较多,随着国家对环保要求越来越严格,必须增加苯胺生产中的环保投资,若不引起重视,将影响到苯胺的发展。
(4)目前西方国家化学工业结构性调整尤为明显,与发展中国家合资办企业的倾向越来越大,尤其是苯胺作为一种成熟的化工产品,合资的倾向更为明显,因此今后世界苯胺生产全球化程度将进一步提高,苯胺生产及市场受跨国公司的影响将会愈来愈大。
作为MDI生产的另一大主要原料甲醛,国内外均有充足的资源,且由于世界上对MTBE的逐步禁用,使得甲醛供应更为过剩。
结束语:
聚氨酯制品是MDI最大的消费领域,我国MDI产品90%以上用于聚氨酯。
用MDI制得的聚氨酯胶,是制鞋业必不可少的粘合剂和生产磁带用胶量最大的胶种,年需求增长率为16%。
用MDI生产的聚氨酯涂料,特别是彩色涂料,在我国涂料中所占比率仅为1%,发展潜力大。
用MDI生产的聚氨酯弹性纤维,美国人均消费量为45克/年,而我国仅为0.05克/年。
用MDI生产的PU弹性珍本和合成革,国外平均每辆车用20-25克,而我国仅为5克,在车用聚氨酯领域,MDI可以制备硬泡沫、沙发垫、床垫、鞋垫和汽车坐垫等,仅此一项平均每年需求MDI超过3万吨。
近年来,我国聚氨酯工业一直保持较高的增长速度,99年的需求增长率达到20%。
但原料MDI的增长却跟不上制品的增长,尤其值得注意的是,今后随着国内外对环保要求的进一步加强,聚氨酯以其独特的性能-可深解回收,使其应用将会得到极大发展,因此,其对MDI的需求也会有较大的提高。
另外由于TDI蒸汽压高,毒性较大,MDI系列产品正迅速取代TDI,同时TDI在应用上和价格上也较TDI占优势,帮MDI有着极为广阔的市场前景。
目前我国MDI装置规模小、产量少、成本高,国产能力远远低于需求量,相当一部分需要进口,而国产货无论是在质量上,还是在价格上都难于同国外产品竞争。
目前国产MDI原料大多适合用在建材、石化工业、保温及包装运输方面,而冰箱、汽车工业则多用进口原料。
另外值得一提的是,随着上海中外合资16万吨/年的建设及国内对4万吨/年的MDI生产技术的开发成功,国内的MDI市场格局将会有较大变化,小规模的MDI厂将难以承受市场竞争的压力而倒闭或停产。
所的这些对进口MDI来说既是挑战也是机遇。
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