有機硅產業：上下而求索
2016-04-21
中國氟硅有機材料工業協會近日提供的一份資料顯示：２０１３年有機硅單體產能已達到２２０萬噸，產量達到１６０萬噸，占全球總產量的３０％以上；表觀消費量為１６０萬噸，成為世界最大有機硅產品消費國，自給率超過９５％。顯然，我國已成為有機硅產品生產大國，但與此同時，有機硅單體產能過剩、高端產品匱乏、自主創新能力薄弱等問題依然制約著產業發展。對此，業內專家建議從“上下”兩頭入手解決。
提高效率上新技術
據中國氟硅有機材料工業協會有機硅專委會秘書長楊曉勇介紹，我國有機硅產業起步于上世紀５０年代，經過６０多年的發展，產業規模和技術水平都取得長足進步，主要產品從大部分依賴進口到可以自給自足，且部分產品還有出口。特別是近１０年，行業技術水平提升較快，與國外先進水平的差距不斷縮小。
“雖然我國主要有機硅產品實現了國產化，但許多高性能的專用產品仍缺乏，特別是應用在國防軍工等高技術領域的材料依舊被國外公司所壟斷，極大阻礙了我國高技術領域的發展。”楊曉勇表示。
如何化解基礎、通用型產品過剩與高端產品不足的矛盾，提升產業競爭力？楊曉勇認為，從技術角度講，首先是要在上游有機硅單體的合成上做工作，開發新型高效流化床反應器、開展單體合成工藝的技術研究，提高初級產率和氯甲烷轉化率、降低物耗能耗。
楊曉勇表示，我國在有機硅單體生產上，無論是流化床的設計還是合成工藝，都與國外先進水平存在巨大差距，特別是體現在初級產率和單體轉化率上。比如，我國氯甲烷的單體轉化率普遍只有３０％左右，而國外先進水平卻能達到６０％－７０％。同樣進去一批原料，我國裝置產出的產品量只有國外的一半，這就意味著我們要對氯甲烷進行反復回收，消耗大量能源。具體看，我國中等偏上的有機硅裝置綜合能耗水平比國外高出３０％，水平低的甚至比國外高出２倍以上。
另據了解，我國目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技術，在反應過程中會產生多氯聯苯，分離提純困難，而其純度不高也會影響下游的硅膠在一些高技術領域的應用。因此，開發非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路線勢在必行。
如果說有機硅單體技術還只是在原來合成路線上做些改動，更具挑戰性的則是國際上正悄然興起的一個全新的顛覆性合成工藝——它不需將硅石高溫還原成單質硅，再與鹵代烴反應制得硅鹵烷，而是在常溫下將硅石電解與甲醇反應直接合成硅氧烷單體。
“這方面的信息我們早就關注到了，協會也一直在考慮成立一個產業技術聯盟開展相關工作。但沒想到的是，國外的研究工作進展這么快，而且合成條件這么溫和簡單?！睏顣杂卤硎荆拔覀円欢ㄒ叨戎匾曔@一技術的進展情況，盡快組織起研究所、高校和企業共同參與的產業技術聯盟，開展相關研究工作。這是一項戰略性和前瞻性的研究課題，是節約資源、綠色環保、降低成本的重大技術創新，是有機硅行業要想實現可持續發展必須做好的工作?！?/div>
據中國氟硅有機材料工業協會有機硅專委會秘書長楊曉勇介紹，我國有機硅產業起步于上世紀５０年代，經過６０多年的發展，產業規模和技術水平都取得長足進步，主要產品從大部分依賴進口到可以自給自足，且部分產品還有出口。特別是近１０年，行業技術水平提升較快，與國外先進水平的差距不斷縮小。
“雖然我國主要有機硅產品實現了國產化，但許多高性能的專用產品仍缺乏，特別是應用在國防軍工等高技術領域的材料依舊被國外公司所壟斷，極大阻礙了我國高技術領域的發展。”楊曉勇表示。
如何化解基礎、通用型產品過剩與高端產品不足的矛盾，提升產業競爭力？楊曉勇認為，從技術角度講，首先是要在上游有機硅單體的合成上做工作，開發新型高效流化床反應器、開展單體合成工藝的技術研究，提高初級產率和氯甲烷轉化率、降低物耗能耗。
楊曉勇表示，我國在有機硅單體生產上，無論是流化床的設計還是合成工藝，都與國外先進水平存在巨大差距，特別是體現在初級產率和單體轉化率上。比如，我國氯甲烷的單體轉化率普遍只有３０％左右，而國外先進水平卻能達到６０％－７０％。同樣進去一批原料，我國裝置產出的產品量只有國外的一半，這就意味著我們要對氯甲烷進行反復回收，消耗大量能源。具體看，我國中等偏上的有機硅裝置綜合能耗水平比國外高出３０％，水平低的甚至比國外高出２倍以上。
另據了解，我國目前采用的甲基苯基硅氧烷合成技術，在反應過程中會產生多氯聯苯，分離提純困難，而其純度不高也會影響下游的硅膠在一些高技術領域的應用。因此，開發非氯硅烷的甲基苯基硅氧烷合成路線勢在必行。
如果說有機硅單體技術還只是在原來合成路線上做些改動，更具挑戰性的則是國際上正悄然興起的一個全新的顛覆性合成工藝——它不需將硅石高溫還原成單質硅，再與鹵代烴反應制得硅鹵烷，而是在常溫下將硅石電解與甲醇反應直接合成硅氧烷單體。
“這方面的信息我們早就關注到了，協會也一直在考慮成立一個產業技術聯盟開展相關工作。但沒想到的是，國外的研究工作進展這么快，而且合成條件這么溫和簡單?！睏顣杂卤硎荆拔覀円欢ㄒ叨戎匾曔@一技術的進展情況，盡快組織起研究所、高校和企業共同參與的產業技術聯盟，開展相關研究工作。這是一項戰略性和前瞻性的研究課題，是節約資源、綠色環保、降低成本的重大技術創新，是有機硅行業要想實現可持續發展必須做好的工作?！?/div>
加快石油基材料替代
在化學元素周期表中，碳（Ｃ）和硅（Ｓｉ）屬同族元素，但在石油資源被人類利用了１００多年后的今天，有機碳材料和有機硅材料卻面臨完全不同的命運：以石油基為原料的碳基高分子材料正受到原油供應緊張的威脅，產品價格逐年上漲，資源匱乏的壓力越來越大；而以二氧化硅（主要來自于石頭和沙子）為原料的硅基高分子材料，受益于技術進步和新工藝開發，產品價格逐步下降，而材料性能卻不斷提升。在高分子材料上，Ｓｉ元素對Ｃ元素的競爭性替代已經拉開帷幕。早在８年前就有人指出，有機硅將成為未來高分子材料的王者。這樣的預言，目前正轉化為現實。
楊曉勇認為，替代石油基合成材料是有機硅產業的一個重要發展方向。２０１３年我國石油對外依存度達到５８．１％，石油供應安全風險不言而喻。而有機硅以金屬硅、煤炭和海鹽為原料，完全不依賴石油和天然氣，而且有機硅高分子材料的許多性能與石油基合成材料相近或存在優勢互補，是后者理想的替代品。目前，我國已在有機硅密封材料、導熱材料和絕緣材料以及通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進展，未來在醫療用品、運動器材以及導熱、絕緣、密封等領域將逐步發揮作用。
楊曉勇進一步強調，以硅石為原料直接合成有機硅單體的工藝一旦開發成功，有機硅合成材料的價格將大幅下降，現在賣十幾元１千克的產品將來可能降到幾元錢，這會極大刺激下游需求的增長，為有機硅產業在石油基替代領域的發展打開巨大空間。
石油和化學工業規劃院院長助理張方則認為，目前硅材料與石油基材料融合發展已是大勢所趨，用有機硅對丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂進行共聚改性，可節省部分石油基材料，又可大幅提升石油基材料的耐溫性、韌性、自潔性，一舉兩得。
在化學元素周期表中，碳（Ｃ）和硅（Ｓｉ）屬同族元素，但在石油資源被人類利用了１００多年后的今天，有機碳材料和有機硅材料卻面臨完全不同的命運：以石油基為原料的碳基高分子材料正受到原油供應緊張的威脅，產品價格逐年上漲，資源匱乏的壓力越來越大；而以二氧化硅（主要來自于石頭和沙子）為原料的硅基高分子材料，受益于技術進步和新工藝開發，產品價格逐步下降，而材料性能卻不斷提升。在高分子材料上，Ｓｉ元素對Ｃ元素的競爭性替代已經拉開帷幕。早在８年前就有人指出，有機硅將成為未來高分子材料的王者。這樣的預言，目前正轉化為現實。
楊曉勇認為，替代石油基合成材料是有機硅產業的一個重要發展方向。２０１３年我國石油對外依存度達到５８．１％，石油供應安全風險不言而喻。而有機硅以金屬硅、煤炭和海鹽為原料，完全不依賴石油和天然氣，而且有機硅高分子材料的許多性能與石油基合成材料相近或存在優勢互補，是后者理想的替代品。目前，我國已在有機硅密封材料、導熱材料和絕緣材料以及通用橡膠和塑料的改性方面取得了較大進展，未來在醫療用品、運動器材以及導熱、絕緣、密封等領域將逐步發揮作用。
楊曉勇進一步強調，以硅石為原料直接合成有機硅單體的工藝一旦開發成功，有機硅合成材料的價格將大幅下降，現在賣十幾元１千克的產品將來可能降到幾元錢，這會極大刺激下游需求的增長，為有機硅產業在石油基替代領域的發展打開巨大空間。
石油和化學工業規劃院院長助理張方則認為，目前硅材料與石油基材料融合發展已是大勢所趨，用有機硅對丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂進行共聚改性，可節省部分石油基材料，又可大幅提升石油基材料的耐溫性、韌性、自潔性，一舉兩得。
加強高端產品開發
如果說有機硅上游面臨的更多的是挑戰，那么下游面對的則是更多的機遇。
據楊曉勇介紹，近１０年來我國硅氧烷消費量年均增長率約為２０％。２０１３年，中國硅氧烷表觀消費量達８１．２萬噸，同比增長１５．５％，銷售額約３００億元，我國已成為全球有機硅材料最大消費國。盡管如此，我國有機硅產業才剛剛進入高速增長期，未來不僅傳統領域對其需求還將持續較快增長，新產品和新用途也會層出不窮，為有機硅行業提供巨大發展空間。
據悉，有機硅的下游產品分為硅油、硅橡膠、硅樹脂和硅烷偶聯劑四大類，產品品種達數千個，而應用領域除了建筑、電力、機械加工、紡織、皮革、日用品、個人護理用品、醫藥等傳統領域外，近年在太陽能、風電、高鐵、汽車、電子信息技術、醫療衛生以及高端制造、節能環保等產業中的應用也不斷拓展。而且，這些新興領域大多采用高性能、專用化、精細化的有機硅產品，這部分產品恰恰集中在我們尚未涉足且潛力巨大的細分市場上，大多數產品國內還不具備自主開發能力和生產能力。因此，加快對下游高技術領域的滲透，已成為國內有機硅產業界的共識。
“目前中國有機硅行業的產品主要集中在中低端市場，而高科技含量的高端產品大部分被國外公司壟斷，國內少有企業涉足。未來中國有機硅產業應在這方面下功夫?！背啥脊鑼毧萍脊煞萦邢薰究偨浝硗跤兄伪硎?。
王有治以汽車密封膠為例，介紹了其市場前景。他說：“汽車上用到的密封膠材料有２０多種，國產硅膠只在車燈和發動機上有少量應用，而擋風玻璃、內飾、車邊膠、底盤等部件上用到的全部是國外品牌?！?br/> 王有治還給出了一組數據，通常情況下，一輛轎車上用到的有機硅密封膠占轎車重量的５％左右。以一輛轎車重１噸計算，有機硅材料用量約幾十千克，而２０１３年中國汽車產銷量超過２０００萬輛，這樣算下來，僅汽車行業每年消費的有機硅就超過１００萬噸?？上У氖?，如此大量的下游市場卻鮮有中國企業的身影。
“國際上大的汽車生產商對于材料的性能、質量、安全性等要求十分苛刻，要通過他們的全程考察和認證至少要３－５年?？梢坏┻M入供應商的名單，別的廠商想替代也是很難的。因此這個行業的收益非常好，毛利率一般在５０％以上。國內有志于做大做強的企業應該在這方面努力。”王有治如是說。
如果說有機硅上游面臨的更多的是挑戰，那么下游面對的則是更多的機遇。
據楊曉勇介紹，近１０年來我國硅氧烷消費量年均增長率約為２０％。２０１３年，中國硅氧烷表觀消費量達８１．２萬噸，同比增長１５．５％，銷售額約３００億元，我國已成為全球有機硅材料最大消費國。盡管如此，我國有機硅產業才剛剛進入高速增長期，未來不僅傳統領域對其需求還將持續較快增長，新產品和新用途也會層出不窮，為有機硅行業提供巨大發展空間。
據悉，有機硅的下游產品分為硅油、硅橡膠、硅樹脂和硅烷偶聯劑四大類，產品品種達數千個，而應用領域除了建筑、電力、機械加工、紡織、皮革、日用品、個人護理用品、醫藥等傳統領域外，近年在太陽能、風電、高鐵、汽車、電子信息技術、醫療衛生以及高端制造、節能環保等產業中的應用也不斷拓展。而且，這些新興領域大多采用高性能、專用化、精細化的有機硅產品，這部分產品恰恰集中在我們尚未涉足且潛力巨大的細分市場上，大多數產品國內還不具備自主開發能力和生產能力。因此，加快對下游高技術領域的滲透，已成為國內有機硅產業界的共識。
“目前中國有機硅行業的產品主要集中在中低端市場，而高科技含量的高端產品大部分被國外公司壟斷，國內少有企業涉足。未來中國有機硅產業應在這方面下功夫?！背啥脊鑼毧萍脊煞萦邢薰究偨浝硗跤兄伪硎?。
王有治以汽車密封膠為例，介紹了其市場前景。他說：“汽車上用到的密封膠材料有２０多種，國產硅膠只在車燈和發動機上有少量應用，而擋風玻璃、內飾、車邊膠、底盤等部件上用到的全部是國外品牌?！?br/> 王有治還給出了一組數據，通常情況下，一輛轎車上用到的有機硅密封膠占轎車重量的５％左右。以一輛轎車重１噸計算，有機硅材料用量約幾十千克，而２０１３年中國汽車產銷量超過２０００萬輛，這樣算下來，僅汽車行業每年消費的有機硅就超過１００萬噸?？上У氖?，如此大量的下游市場卻鮮有中國企業的身影。
“國際上大的汽車生產商對于材料的性能、質量、安全性等要求十分苛刻，要通過他們的全程考察和認證至少要３－５年?？梢坏┻M入供應商的名單，別的廠商想替代也是很難的。因此這個行業的收益非常好，毛利率一般在５０％以上。國內有志于做大做強的企業應該在這方面努力。”王有治如是說。
