国内外乙丙橡胶现状分析_陈琼枫

第43卷第6期 当 代 化 工 Vol.43，No.6 2014年6月 Contemporary Chemical Industry June，2014收稿日期： 2013-08-23国内外乙丙橡胶现状分析陈琼枫1，王海彦1，郭文莉2，李树新2，闫新华2（1. 辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001; 2. 北京石油化工学院，北京 102617)摘 要： 对乙丙橡胶供需情况、乙丙橡胶生产工艺及催化体系研究进行了综合分析。

目前，国内对乙丙橡胶需求量逐年增长，但其生产能力和产量远不能满足国内需求，每年不得不大量依赖进口，对外依存度高达约93.0%。

我国乙丙橡胶发展缓慢的一个主要原因是催化剂发展落后，从生产工艺到催化剂全部依靠进口，因此开发具有自主知识产权的新型乙丙橡胶催化剂意义重大。

关 键 词：乙丙橡胶；市场供求；催化体系；生产工艺中图分类号：TQ 333.4 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2014）06-0954-04Analysis of Domestic and Aboard Ethylene-propylene Rubber CHEN Qiong-feng1, WANG Hai-ya n1, GUO Wen-li2, LI Shu-xin2, YAN Xin-hua2( 1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China;2. Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China)Abstract: Market supply and demand, polymerization processes of ethylene-propylene rubber and development status of catalyst system for producing ethylene-propylene rubber were analyzed. Currently, the domestic demand for ethylene-propylene rubber is growing year by year, but its production capacity and actual production can not meet domestic demand, and the external dependence is up to 93.0%. The slow development of EPR is caused by the underdevelopment of the catalyst. Not only the EPR production process but also its catalysts rely on imports, so the research and development of novel proprietary catalyst for producing ethylene propylene rubber is of great significance.Key words: Ehylene propylene rubber; Market supply and demand; Catalyst system; Polymerization process近些年来，为了满足汽车行业对非轮胎橡胶品种的需求，橡胶工业发展迅速。

其中，乙丙橡胶凭借其优异的耐老化性能（耐臭氧性、耐热性、耐气候性）以及良好的耐化学介质和电绝缘性能，且相对密度低，单体原料来源丰富等，广泛应用于汽车配件、建筑等。

我国由于产业结构的逐步调整、制品行材料、耐热胶管胶带、电线电缆及其它制品业质量标准的提高，对乙丙橡丙橡胶需求增长最快的国家。

但是，目前国内乙丙橡胶生产能力小，品种和牌号较少，现阶段，仅有中国石油吉林石化公司建成了一套年产能为20 kt的大型乙丙橡胶生产装置，产品以中低门尼粘度为主，市场占有率低，且在汽车部件及轮胎、电线电缆及建筑防水卷材等相当大的消费领域没有对应牌号，远远不能满足国内广阔的市场需求。

因此，新建国内乙丙橡胶生产装置或扩建已有装置生产能力、研发具有自主知识产权的聚合工艺及催化剂体系等迫在眉睫。

本文主要从乙丙橡胶的市场供需情况、生产工艺及催化剂体系的发展现状进行了综合分析。

1 供需及发展情况乙丙橡胶作为七大合成橡胶品种中发展最快的一种，随着乙丙橡胶新技术不断进步、新品种不断研发和新用途不断拓展，全球乙丙橡胶需求量年均增长率保持在4% ~ 5%。

虽然全球乙丙橡胶总体供大于求，尤其是欧美发达国家和地区产能过剩10% ~ 15%，而以中国为首的亚太地区经济的快速发展，拉动了乙丙橡胶市场需求量连年保持2位数增长，其中我国需求量为15.0%左右，从这个数字可以看出，我国对乙丙橡胶的需求量远远高于世界平均水平[1,2]。

在消费结构上，世界各地区也存在差异。

乙丙橡胶消费主要集中在美国、西欧和日本，主要消费领域为汽车、电线电缆、建筑和油品添加剂等方面。

2012年我国乙丙橡胶表观需求量高达22.75万t，进口量已达19万t；其中汽车海绵条用乙丙橡胶年需求量2万t。

然而，旺盛的需求背后是国内乙丙橡胶总产能低下，年产能仅为2.0万t，为中国石油吉林石化公司拥有的20 kt/a生产装置，第43卷第6期 陈琼枫，等：国内外乙丙橡胶现状分析 955且该装置可生产的24个牌号乙丙橡胶产品大部分不适合我国高端市场的需求。

现有生产能力和产量远不能满足国内市场的需求，产品供不应求，需依赖于进口量逐年增加的国外产品弥补市场缺口，平衡供需矛盾，对外依存度高达约93.0% [3,4]，根据中国橡胶协会（CRIA）的预测，到2015年，我国乙丙橡胶消费量将达到320 kt,其中汽车和聚合物改性仍将是最主要的两大消费领域。

因此，提高国内乙丙橡胶的生产能力迫在眉睫。

由于国内存在巨大的市场缺口，兴建乙丙橡胶生产装置成为国内各化工企业的投资热潮[5-8]。

2013年10月14日，吉林石化研究院成功实现了汽车海绵条用乙丙橡胶72 h稳定生产，控制指标达国内领先水平,将实现对进口产品的替代。

中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司结合国内乙丙橡胶发展现状，拟建一套年产8万t 的钒系溶液生产装置，目前已经进入中试阶段；在山东省东明化工园区，玉皇化工有限公司拟建一套年产能为5万t生产装置；在辽宁抚顺高新技术开发区，德国Lanxess公司也在拟建一套年产5.0万t 生产装置；上海高桥石化公司与日本三井公司合资的一套年产能为7.5万t生产装置也将于2014年座落于上海化学工业区；在南京化学工业园区，SK Global公司正兴建一套年产50 kt /a乙丙橡胶生产装置；延长石油集团正拟建一套年产6万t生产装置；辽宁盘锦振奥化工有限公司拟建一套年产10万t 生产装置；此外，重庆长寿化工有限责任公司也有意在奎山新建一套年产8万t的生产装置；德国Lanxess公司计划在2015 年采用Keltan ACE 技术在江苏常州新建16.0万t／a 生产装置等。

初步估算，2015年随着新装置的不断投产，我国将拥有85万t乙丙橡胶产能，届时将大大缓解我国乙丙橡胶的供需矛盾。

从国内所采取的一系列乙丙橡胶新装置建设情况可以说明，乙丙橡胶生产能力的提高将是未来研究的主要课题。

但也不能盲目乐观，我们要更加清楚的知道，乙丙橡胶生成能力的提高、牌号的增加主要依靠催化剂的发展，而目前我们国家生产乙丙橡胶所需催化剂仍大量进口，这不仅造就了生产成本居高不下，而且还影响了乙丙橡胶种类及牌号的多少，更是限制了该领域的发展。

如果我们能够开发具有自主知识产权的高性能乙丙橡胶催化剂以及各种牌号的产品，并使之适用于乙丙橡胶工业化生产，将对我国乙丙橡胶材料开发起到积极促进作用。

2 生产工艺乙丙橡胶的问世是得益于齐格勒-纳塔（Ziegler-Natta）催化剂的发明，以乙烯、丙烯为基础单体的一种饱和非结晶性橡胶，依据聚合物分子链中单体单元的不同，可分为由乙烯和丙烯共聚而成的二元乙丙橡胶(EPM)和由乙烯、丙烯和非共轭二烯共聚而成的三元乙丙橡胶( EPDM)两大类。

由于乙丙橡胶分子链的高饱和性，使之具有其它通用合成橡胶所不具备的许多优异性能，且单体原材料价廉易得，是当今世界七大合成橡胶品种中，仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶位于第三位、发展速度最快的一种弹性体。

目前，溶液聚合工艺、悬浮聚合工艺和气相聚合工艺是工业上合成乙丙橡胶的三大生产路线。

溶液聚合工艺：溶液聚合工艺仍是目前技术最成熟，产品应用领域最广的生产工艺，占世界乙丙橡胶总产能的89.0%，主要代表性公司为美国Exxon 公司，Dow公司，荷兰DSM和德国Lanxess公司等。

该工艺[9,10]通常采用了主催化剂VOCl3与助催化剂倍半卤代烷基铝相配合的催化剂体系，溶解于正己烷溶剂中，通入分子量调节剂氢气，在温度为30~50℃、压力为0.4~0.8 MPa下，聚合得到质量分数为8%~10%的乙丙共聚物。

该技术成熟、产品质量稳定，应用广泛，但由于其存在聚合效率低、工序较长、成本较高等制约因素，近年来，各企业不断改善其技术，使之趋完善合理。

为了抑制聚合过程中凝胶的产生，日本SJR在以过渡金属及铝化物为催化剂体系的EPDM生产过程中，于其一层产物液流中加入阻聚剂[11]。

为了使产品的力学性能（如抗拉强度、永久变形）优良，日本sunliotmo采用控制单体进料速度并加入助催化剂来调节乙烯/丙烯的物质的量比在72/22~93/3之间，乙叉降冰片烯(ENB)与丙烯总摩尔分数在6%~30%之间来合成乙丙橡胶的[12]。

溶液聚合工艺条件成熟，可操作性灵活，产品质量均匀，品种牌号多，硫化速度快，各项性能优异，应用领域不断拓展。

但由于在溶剂中进行共聚合，第三单体因传质传热受限，其质量分数仅为（6%~9%)~(11%~14%)，可调控范围狭小，同时，溶剂需要回收精制，生产工序繁琐，投资成本昂贵。

悬浮聚合工艺：悬浮聚合工艺是使用丙烯替代惰性溶剂（正已烷等），同时它也是共聚单体之一，在一定温度和压力下，将乙烯溶解于液态丙烯中，同时通过丙烯的蒸发致冷作用调控聚合温度和压力以及共聚物组成的聚合工艺。

由于共聚物不溶于液956 当 代 化 工 2014年6月态丙烯，在这种情况下，体系反应粘度低于溶液聚合几个数量级，共聚物浓度在悬浮反应中要高于溶液聚合2~3倍以上[13,14]，其生产能力占乙丙橡胶总生产能力的11.0%。