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我国聚乙烯醇生产技术研究发展及市场分析
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-06-15 11:14:52 浏览次数:
作者:陈天舒

摘要:聚乙烯醇(PVA)是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物,其制备方法有乙烯直接合成法以及乙炔合成法 2 大类。 概述了我国聚乙烯醇生产技术的研究进展, 分析了我国聚乙烯醇的生产消费现状及发展前景,提出了今后的发展建议。

关键词:聚乙烯醇;生产技术,进展;市场分析;发展建议

聚乙烯醇(简称 PVA)是由醋酸乙烯(VAc)经聚合醇解而制成的一种用途广泛的水溶性高分子聚合物,在纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业以及冶金等行业具有广泛的应用。 聚乙烯醇依据醇解度的不同,可分为完全醇解(醇解度大于等于98.5%)、 中间醇解 (醇解度 92%-98%)、 部分醇解(84%-92%)和低醇解度型(小于等于 84%)。目前,我国聚乙烯醇的生产主要有两种方法,一种是以乙烯为原料制醋酸乙烯,再制得聚乙烯醇;另外一种是以乙炔为原料制备醋酸乙烯, 再制得聚乙烯醇。 乙炔合成法是目前我国聚乙烯醇生产的主要方法,依其原料的来源不同,它又可分为电石乙炔合成法和天然气裂解乙炔合成法两种[1-2]。 目前我国生产厂家大多采用电石乙炔合成法进行生产。

1 技术进展

近年来, 我国聚乙烯醇生产技术的进展主要表现在生产工艺及生产装置设备等方面。

1.1 生产工艺

内蒙古大学张浩等[3]开发出一种超高分子量聚乙烯醇的合成工艺。它是以醋酸乙烯酯为原料、水为溶剂, 采用乳液聚合的方法制备超高分子量的聚醋酸乙烯酯。 超高分子量聚醋酸乙烯酯经过水解得到超高分子量的聚乙烯醇。 该工艺采用的无乳化剂乳液聚合处理工艺简单,成本低,制得的超高分子量聚乙烯醇分子量高,应用广泛。安徽皖维高新材料股份有限公司潘友超等[4]开发出一种低醇解度聚乙烯醇的醇解方法。 它包括混合、醇解、脱液和干燥各单元过程,与现有技术的区别在于所述混合是将催化剂氢氧化钠甲醇溶液与纯水预先混合, 再与聚醋酸乙烯甲醇溶液同时送入混合器中充分混合, 随后混合料送入皮带醇解机按照常规工艺进行醇解反应。 采用该方法可以生产醇解度(DH)为 70%~95%之间的任何低醇解度聚乙烯醇品种,所得产品的醇解度指标稳定且醇解度分布窄。安徽皖维高新材料股份有限公司施红生等[5]开发出一种提高聚乙烯醇白度的生产方法。 它是采用在聚乙烯醇醇解工段干燥前及干燥过程中向聚乙烯醇半成品喷洒甲醇水溶液的方式提升聚乙烯醇白度。 采用该方法可有效改善聚乙烯醇的外观色泽并提升其白度。广西中连智浩科技有限公司张微[6]开发出一种利用甘蔗渣制备聚乙烯醇的方法。 它是以甘蔗渣为原料,通过酶解糖化、发酵制备生物乙醇,在催化剂的作用下乙醇脱水制备生成乙烯,并经压缩、碱洗、干燥、 精馏获得聚合级乙烯; 再以聚合级乙烯为原料,与醋酸催化反应生成醋酸乙烯,使用过硫酸钾、十二烷基硫醇分别作为引发剂和链转移剂, 制备获得聚醋酸乙烯酯,经醇解、洗涤、干燥,最终获得聚乙烯醇。 该方法采用甘蔗渣为原料,在酒精发酵、乙烯制备和醋酸乙烯酯制备过程中进行了改良, 减少了其他产物的形成,增加了反应的效率,使聚乙烯醇产量增加,同时降低了生产成本。

1.2. 设备及装置

四川顶立胶业有限公司李小清等[7]开发出一种聚乙烯醇生产系统。 它包括第一反应釜和第二反应釜,所述第一反应釜的出液端通过输送管线与融合装置进液端连接,融合装置出液端通过输送管线与第二反应釜进液端连接,融合装置包括进液管、出液管以及位于进、出液管之间的呈薄壁圆柱状的融合体,融合体两端可转动的套在进、出液管的端部,融合体外啮合有齿轮,融合体内腔中沿径向方向设置有多道融合栅栏。 该系统的融合体带动起内部的混合溶液转动,使得甲醇均匀混合;同时带动多道融合栅 栏转动对溶液内的结块进行粉碎切割 , 使得结快速溶解。中国石油化工集团公司刘世均等[8]开发出一种生产聚乙烯醇的装置。 它包括第一聚合釜和第二聚合釜, 包括与第一聚合釜上部连接的甲醇管线和醋酸乙烯管线, 所述第一聚合釜底部通过管线与第二聚合釜上部连接, 第二聚合釜底部与去聚合设备连接,其特征在于:在第二聚合釜上部还设置有甲醇管线。 采用该置能够生产出黏度高的聚乙烯醇产品。安徽皖维高新材料股份有限公司王旭芳等[9]开发出一种聚乙烯醇醇解工序第一粉碎机弹出料回收利用装置。 它是在皮带醇解机靠近第一粉碎机一侧的底部设置有皮带醇解机底部连接管, 在短节的底部设置有短节底部连接管, 皮带醇解机底部连接管和短节底部连接管的出口处设置有螺旋输送机。 所述螺旋输送机的卸料处与金属短节相连通。 第一粉碎机的弹出料通过皮带醇解机底部连接管和短节底部连接管两条管线送至螺旋输送机, 再通过螺旋输送机输送至第二粉碎机上方的金属短节内, 从而第一粉碎机所有的弹出料都能通过此装置送入第二粉碎机粉碎。 该装置结构简洁,收效明显。中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司唐玉林[10]开发出一种新的生产聚乙烯醇粉末的处理装置。它以聚乙烯醇制备过程中醇解后产生的 PVA 粉末母液,从醇解机、挤压机设备进入沉淀槽,经过沉淀槽搅拌后,进入母液过滤机,将过滤机中的固液混合物送入副产品离心机,进行固液分离,固体送入干燥机进行干燥后包装。 该装置包括醇解机、粉碎机、挤压机、干燥机、螺旋输送机、振动筛、料仓风送管线、沉淀槽、分配液加入泵、母液送出泵、旋风分离器、母液过滤机、原液槽、甲醇冷凝塔、副产品干燥机、副产品输送机、振动筛、包装机、副产品离心机、离心机、消泡剂储槽和消泡剂加入泵, 上述各设备通过管线连接。该装置可以降低聚乙烯醇生产成本,减少环境污染,消除了安全隐患。

2 市场分析

2.1 生产现状

2018 年, 我国聚乙烯醇的生产能力为 137.1 万吨,其中采用电石乙炔法的生产能力合计为 96.0 万吨/年,约占总生产能力的 70.02%;采用石油乙烯法的生产能力合计为 25.1 万吨/年, 约占全国总生产能力的 18.31%;采用天然气乙炔法的生产能力合计为 16.0 万吨/年,约占全国总生产能力的 11.67%。 安徽皖维高新材料股份有限公司是目前我国最大的聚乙烯醇生产厂家,2018 年的生产能力为 35.0 万吨/年 (含广维以及蒙维产能), 约占全国总生产能力25.53%;其次是中国石化四川维尼纶厂,生产能力为16.0 万吨/年,约占全国总生产能力的 11.67%。 华北地区(包括山西省、北京市、河北省以及内蒙古)是目前我国最大的聚乙烯醇生产地区,2018 年的生产能力合计为 48.5 万吨/年, 约占全国总生产能力的35.38%;其次是其中华东(包括安徽省 、上海市以及江苏省)地区,2018 年的生产能力合计为 26.6 万吨/年,约占全国总生产能力的 19.40%;西北(包括宁夏)地区的生产能力为 23.0 万吨/年,约占总生产能力的 16.78%;再次是西南地区(包括四川省、云南),2018 年的生产能力合计为 19.0 万吨/年, 约占全国总生产能力的 13.86%;内蒙古是目前我国最大的聚乙烯醇生产地区,2018 年的生产能力为 33.0 万吨/年, 约占全国总生产能力的 24.07%; 其次是宁夏,2018 年的生产能力为 23.0 万吨/年, 约占全国总生产能力的16.78%。 2018 年我国聚乙烯醇生产厂家情况如表 1 所示[11-12].

2.2 进出口分析

2.2.1 每月进出口分析

根据海关统计,2018 年我国聚乙烯醇的进口量为 39584.91 吨,同比 2017 年(下同)减少约 3.64%,其中进口量最多的是 12 月份, 进口量为 4247.24吨,约占总进口量的 10.73%,同比增长约 5.32%;进口量最少的是 2 月份,进口量为 1704.51 吨,约占总进口量的 4.31%,同比减少约 48.68%。2018 年我国聚乙烯醇的出口量为 146729.60 吨,同比增长约 10.61%,其中出口量最多的是 10 月份,出口量为 15913.34 吨, 约占总出口量的 10.84%,同比增长约 71.52%;出口量最少的是 1 月份,出口量为 8272.75 吨,约占总出口量的 5.64%,同比增长约10.13%。 2018 年我国聚乙烯醇每月的进出口情况如表 2 所示。

2.2.2 进出口国家或地区

2018 年来自日本、新加坡、中国台湾以及美国这4 个国家或地区的进口量合计达到 36158.95 吨,约占总进口量的 91.35%,同比 2017 年的 37361.24 吨减少约 3.22%。 其中来自日本的进口量为 21002.84吨,约占总进口量的 53.06%,同比减少约 3.99%;来自新加坡的进口量为 7056.91 吨, 约占总进口量的17.83%,同比减少约 7.55%;来自中国台湾的进口量为 4830.18 吨,约占总进口量的 12.20%,同比增长约 0.05%;来自美国的进口量为 3269.02 吨,约占总进口量的 8.26%,同比增长约 8.10%。2018 年我国聚乙烯醇出口到印度、荷兰、巴基斯坦、意大利、比利时、印度尼西亚、法国和德国的出口量合计达到 79704.63 吨,约占总出口量的 54.32%,同比 2017 年的 77290.07 吨增长约 3.12%。 其中向印 度 的 出 口 量 为 14402.57 吨 , 约 占 总 出 口 量 的9.82% , 同 比 减 少 约 0.33% ; 向 荷 兰 的 出 口 量 为13678.40 吨 , 约占总出口量 9.32% , 同比增长约3.04%;向巴基斯坦的出口量为 8118.20 吨 ,约占总出口量 5.53%,同比减少约 5.30%;向意大利的出口量为 8079.23 吨,约占总出口量 5.51%,同比增长约9.87%;向比利时的出口量为 9934.52 吨 ,约占总出口量 6.77%,同比减少约 15.16%;向印度尼西亚的出口量为 8170.11 吨,约占总出口量 5.57%,同比增长约 0.80%;向法国的出口量为 7472.16 吨,约占总出口量 5.09 %,同比增长约 0.36%;向德国的出口量为 9849.44 吨,约占总出口量的 6.71%,同比增长约54.40%。 2018 年我国聚乙烯醇主要进出口国家或地区情况如表 3 所示。

2.2.3 进出口省市

2018 年来自广东、江苏、上海、天津和云南等省市的聚乙烯醇进口量合计达到 36912.84 吨,约占总进口量的 93.25%, 同比 2017 年的 37597.15 吨减少约 1.82%。 其中广东省的进口量为 6937.62 吨,约占总进口量的 17.53%,同比增长约 42.03%;江苏省的进口量为 7733.41 吨,约占总进口量的 19.54%,同比减少约 6.22%;上海市的进口量为 12125.62 吨,约占总进口量的 30.63%,同比增长约 85.13%;天津市的进口量为 5032.59 吨,约占总进口量的 12.71%,同比减少约 71.09%;云南省的进口量为 5083.60 吨,约占总进口量的 12.84%,同比增长约 904.66%。2018 年我国重庆、江苏 、安徽 、内蒙古和湖北等省市的聚乙烯醇出口量合计达到 138163.47 吨,约占总出口量的 94.16%,同比 2017 年的 125090.47 吨增长约 10.45%。 其中安徽省的出口量为 31250.32吨,约占总出口量的 21.30%,同比增长约 18.66%;江苏 省 的 出 口 量 为 27863.15 吨 , 约 占 总 出 口 量 的18.99% , 同比增 长 约 3.95% ; 重 庆 市 的 出 口 量 为14163.90 吨, 约占总出口量的 9.65%, 同比减少约76.17%;内蒙古的出口量为 15564.70 吨,约占总出口量的 10.61%,同比增长约 24.52%;湖北省的出口量为 49321.40 吨,约占总出口量的 33.61%,同比增长约 205405.83%。 2018 年我国聚乙烯醇主要进出口省市区情况如表 4 所示。

2.3 消费现状及发展前景

2005 年我国聚乙烯醇的表观消费量为 48.16 万吨,2010 年为 53.84 万吨,2015 年为 65.08 万吨,同比增长约 13.24%。 2018 年的表观消费量为 63.94 万吨,同比增长减少约 8.11%。2018 年我国聚乙烯醇的消费结构为:聚合助剂对聚乙烯醇的需求量约占总消费量的 37.0%, 织物浆料约占 20.0%,建筑涂料约占 6.0%,维纶纤维约占13.0% , 造纸浆料和涂层约占 8.0% , 粘合剂约占11.0%,其他方面约占 5.0%。随着我国经济的发展,高支高密高档纺织品内需与出口增加, 档造纸业、 石油开采业发展速度加快,汽车工业更是蓬勃发展,汽车、建筑用安全玻璃需求快速上升, 这些行业对聚乙烯醇新产品的开发提供了广阔的发展空间。 国内大量基础设施建设为粘合剂市场提供了发展机遇;纺织行业扭亏转强,为聚乙烯醇打开了浆料市场空间;而电子、造纸、医药、精细化工行业的稳步发展, 进一步推动了聚乙烯醇需求的上升。 预计到 2023 年,我国对聚乙烯醇的总需求量将达到约 80.0 万吨, 生产能力已经出现过剩,市场竞争将更加激烈。

3 未来的发展建议

(1)我国聚乙烯醇的生产能力已经过剩,供需结构性矛盾逐渐凸显,市场竞争将更加激烈,因此,今后新建扩建装置宜慎重。而是要不断改进生产工艺,降低生产成本。 再者,为了规避市场风险,应考虑中间产品醋酸乙烯与产品聚乙烯醇协同发展, 避免行业内部因为产能过剩而造成的无序竞争。
(2)调整产品结构,积极开发如聚乙烯醇缩丁醛膜、聚乙烯醇系高吸水树脂、功能性超强高模聚乙烯醇纤维和聚乙烯醇牛奶蛋白纤维等高附加值下游产品,延长产品链,以提高核心竞争力,实现行业可持续发展。
(3)在不断改进技术,进一步提高产品质量 ,降低生产成本,积极扩大出口,以规避市场风险,保证聚乙烯醇行业健康稳步发展