C5 的下游精细化工路线有哪些?
C5 产业属于细分领域,目前只有石脑油裂解副产 C5 成分,是 C5 产品最基本的来源。由于供应端的来源有限,C5 产业的发展规模受到明显限制,目前我国 C5 产业的总体产业规模不足 1000 万吨,这一方面导致产业竞争环境相对缓和,另一方面也在很大程度上延缓了产业精细化发展的进程。
C5 工业的精细化工发展方向是什么?哪些方向值得进一步研究和探讨?
首先,介绍 C5 的基本情况
C5在工业上是一个统称,理论上所有含五个碳的化学物质都可以称为C5,但目前在工业上一般指裂解C5。所谓裂解C5是指石脑油裂解后的C5馏分,其中主要含有烷烃、烯烃、二烯烃、环烷烃、芳烃、炔烃等。裂解后的 C5 馏分主要含有烷烃、烯烃、二烯烃、环烷烃、芳烃、炔烃等。它主要用于生产石脑油。裂解 C5 馏分主要是由石脑油或其他重裂解原料蒸汽裂解乙烯的副产品,一般约占乙烯产量的 10%,受裂解原料的影响,C5 馏分的组成也相应发生变化,因富含异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯等二烯烃组分而备受关注。C5 所含的烷烃主要是指正戊烷、异戊烷和环戊烷等,C5 所含的烯烃主要是指正戊烯、异戊烯、二烯烃、环烯烃等。C5 烷烃主要指正戊烷、异戊烷和环戊烷,C5 烯烃主要指正戊烯、异戊烯、环戊烯、二环戊二烯等。
据不完全统计,裂解 C5 中的成分超过 22 种,其中烯烃成分所占比例最大,约占总成分的 62%。而在烯烃组分中,异戊二烯、环戊二烯和双环戊二烯所占比例最大,其中异戊二烯约占 31%,环戊二烯(双环戊二烯)约占 31%。
裂解 C5 的下游应用领域有哪些?
根据生产工艺类型,裂解 C5 下游可分为:成分完全分离、部分分离、直接利用和其他应用。由于裂解 C5 处于混合物状态,要实现有机化工生产,必须对其进行分离。同时,裂解 C5 中的组分很多,一些企业采用了部分分离和完全分离的模式。
在全分离生产过程中,主要产品为间戊二烯、异戊二烯、双环戊二烯、1-戊烯、抽余 C5 及其他组分。全分离就是充分利用裂解 C5 中的组分,分离出有价值的化学品,然后向产业链下游拓展。
部分分离是指从单烯烃中分离异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯和一些产品,以及仅从 C5 馏分中提取残余 C5 和 C5 石油树脂。有个别公司在部分分离中没有间戊二烯和异戊二烯,但一般都有石油树脂。
直接利用是指在再加氢和饱和后用作裂解装置的原料,以及用作石油调节剂。其他用途一般指提供热值燃料,但此类用途仅占裂解碳五的约 1%,比例非常小。
C5 下游有哪些精细化学路线?
根据裂解碳五的主要成分,可进一步加工利用的产品有正戊烯、异戊烯、环戊二烯、双环戊二烯、异戊二烯、间戊二烯和 1-戊烯。裂解碳五中的大部分烷烃成分被用作裂解原料、发泡剂、制冷剂和其他领域,相对较少的部分被用作有机化学品。
正戊烯的下游精细化工路线可用于生产 1-戊烯、正戊醛、正戊醇和异戊二烯。其中,1-戊烯是从正戊烯中分离出来的关键产品,但分离技术还不够成熟,目前还没有工业化应用。而正戊醛可用于香料和橡胶促进剂行业,也可作为正戊酸的基本原料。下游的正戊醇可以由正戊烯制备,也可以由正戊醛氧化,下游可用作 2-PH 的基础原料或醋酸戊酯的基础原料。这种产业链大多应用于橡胶促进剂、香料和增塑剂基础原料领域。
异戊烯是 C5 最重要的基础原料之一,可用于生产异戊二烯、异戊醇、频哪酮、二 叔戊基苯酚、加得乐麝香、减水剂、汽油添加剂和共聚单体等领域。其中,精制率较高的路线有二特戊基苯酚、异戊醇、频哪酮和佳得乐麝香,这些领域的下游大多拓展到香精香料、医药中间体和抗氧化剂等领域,可应用于多个方向。
异戊二烯,可用于四甲基四氢苯酐、SIS、异戊二烯橡胶、丁基橡胶、异戊二烯胶乳、综合橡胶等领域。其中,甲基四氢苯酐可用于精密环氧树脂固化剂,应用于电子、机械、农药等领域,具有一定的发展前景。而集成橡胶又称SIBR,是苯乙烯、异戊二烯、丁二烯三种单体的共聚物,属于高性能轮胎胎面橡胶、高抗冲聚苯乙烯树脂粘度指数改进剂,是一种很有发展前景的橡胶品种。
异戊二烯,可用作 C5 石油树脂、甲基六氢邻苯二甲酸酐、间戊二烯浓缩树脂、香精香料、共聚单体等方向。其中异戊二烯和间戊二烯可合成甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐,是机酐类环氧树脂的固化剂,在无溶剂涂料、层压板、环氧胶粘剂等领域用作粘合剂和固化剂。共聚单体的应用是指作为间戊二烯与苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物的应用,具有一定的发展前景。
环戊二烯,一般可用作降冰片烯、二环戊二烯、甲基降冰片烯、乙基降冰片烯、聚二环戊二烯、六氯环戊二烯、2-氯-5-氯甲基吡啶、5-降冰片烯-2-甲醛的生产。其中业界关注的降冰片烯、乙烯基降冰片烯、聚二环戊二烯的应用,可作为共聚单体,是 C5 产业发展下的高分子材料、橡胶等产品,对于新材料的开发具有举足轻重的作用。然而,由于环戊二烯在常温下易发生二聚反应,因此对于双环戊二烯的生产,目前业界的研究大多集中在环戊二烯的商品化和储存方面。
双环戊二烯主要集中在石油树脂的生产中,如双环戊二烯可用于制备C5石油树脂、不饱和聚酯树脂、双环戊二烯二氧化物、环戊二烯双环氧化合物、双环戊二烯二羧酸、双环戊二烯醇等产品。目前多用作石油树脂产品、精细化工生产,在我国暂时还没有工业化。由于石油树脂行业同质化较为严重,相关企业正在寻找其他精细化工路线,其中二氧化二环戊二烯、环戊二烯二氧化合物和二环戊二烯二羧酸等的应用,已成为行业主要关注的方向。
第四,哪些精细化工路线值得进一步研究?
据笔者了解,破解C5下游精细化工路线虽多,但产业化和规模化路线较少,大多集中在生产工艺技术无壁垒且同质化较为严重的领域,如石油树脂领域。国内C5石油树脂主要集中在间戊二烯、双环戊二烯、异戊二烯等下游生产,拓展了C5普通石油树脂、非氢化石油树脂、氢化石油树脂、不饱和聚酯树脂等。
对于C5下游精细化工路线,随着化学结构的随时转化和变化,值得深入研究的反向有:正戊醛、正戊醇、二叔戊基苯酚、异戊醛、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、集成橡胶、降冰片烯、聚二环戊二烯等领域。这些领域的特点是新材料、新能源、高端化、绿色化的交叉发展,整体盈利能力比较好,值得行业进一步研究。
最后,我想说的是,C5 虽然是我国化工行业的一个细分品类,但其产品众多,可细化和延伸的方向也很多。随着化工企业竞争日趋白热化,在细分品类下挖潜增效,也可以成为化工企业提升竞争力的重要方向和战略考量。