云南省煤制橡胶产业发展初探

孙伯刚

(云南煤化工集团有限公司，昆明650231)

煤制橡胶是指以煤为主要原料和燃料生产硅橡胶，与煤制烯烃产业链非常相似，其产业链为“(煤→甲醇)+(石英砂→工业硅)→有机硅单体→硅橡胶”，而煤制烯烃的典型产业链为“煤→甲醇→烯烃→聚烯烃”。二者的区别在于，生产烯烃的主要原料只有甲醇，而生产有机硅单体同时需要甲醇和工业硅，生产1t聚烯烃需要大约3 t甲醇，而生产1 t硅橡胶需要1.5 t甲醇和0.6t工业硅。二者的煤炭转化形式差别较大，在煤制橡胶过程中，煤炭主要以燃料煤的方式进行转化，在煤制烯烃过程中，煤炭主要以原料煤的方式进行转化。

1 市场分析

硅橡胶具有优异的耐高低温性能，此外，还具有良好的热稳定性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、透气性，高透明度，优良的散热性以及粘结性、流动性和脱模性。正是基于以上的特性，硅橡胶广泛应用于食品、医药卫生、工业、汽车、建筑等领域。

硅橡胶目前已经开始由高性能特种橡胶转变为大宗合成橡胶，在适当调整混炼配方和成型工艺的前提下，可以在众多领域替代石油基合成橡胶和天然橡胶。

在我国有机硅行业下游产品中，硅橡胶占据着7成以上的比例。据卓创有机硅网统计，2013年硅橡胶在有机硅下游产品(硅橡胶、硅油、硅树脂、硅烷偶联剂)中的比例大约在77%，其次是硅油，仅占17.5%。近几年来，我国硅橡胶产业发展势头迅猛，在产量以及消费量方面都有了很大的提高，2013年我国硅橡胶(高温硅橡胶、室温硅橡胶)总产能为103.4万t，总产量约95.4万t，市场消费量在94.8万t左右，其中室温硫化硅橡胶总产量在59万t左右，总消费量在57.5万t左右。

预计到2015年，国内硅橡胶消费量有望达到100万～150万t，将占橡胶消费总量的10%～15%，而到2020年，硅橡胶消费量有望达到300万～500万t，占橡胶消费总量的比例将达到20%～33%。硅橡胶替代石油基合成橡胶、天然橡胶的量和比例都将增大，其性能优势和价格优势将更加明显。

2 技术分析

目前煤制橡胶产业链的各个环节均已实现大规模工业化生产，技术成熟可靠，已成为大宗煤化工产品，其耗煤量大的特点开始突显，煤价取代技术成为硅橡胶产业的核心竞争要素，所以具有煤资源优势的煤化工企业可以把煤制橡胶作为产业的发展方向之一。

2.1 工艺技术

尽管国内外有机硅单体生产的工艺流程基本相同，但与国外相比，国内有机硅单体生产在规模和技术指标上存在一定的差距。有机硅单体合成催化体系有两种，即氯化亚铜催化体系和铜催化体系，国外采用铜催化体系较多，国内两种催化体系并存。工艺流程见图1。

图1 有机硅单体生产工艺流程图Fig.1 Flow chart of organic silicon monomer production

2.2 技术来源

2.2.1 国内技术

国内有机硅单体主要生产企业有江西星火有机硅厂、浙江新安化工集团股份有限公司、江苏梅兰化工集团有限公司、江苏宏达新材料股份有限公司、山东东岳集团公司、宁波合盛集团有限公司、浙江中天氟硅材料有限公司、浙江恒业成有机硅有限公司、山西三佳化工新材料有限公司以及山东金岭化工股份有限公司，其生产工艺基本相同。

2011年3月青岛科技大学李建隆教授主持开发的有机硅单体合成流化床反应器(包括指管束二级管盘式导热油均布器、双锥导流式进气分布器、催化剂直接回床技术)、单体合成气净化技术与装备、浓酸水解组成的有机硅单体合成技术，其独特的指管束二级管盘式导热油均布器和双锥导流式进气分布器，解决了流化床内取热不均和进气不均两大难题，优化了设备结构，提高了反应收率;催化剂直接回床技术，使反应器带出的粉尘及时回床，减小了催化剂床层与高度波动，稳定了生产，提高了产率;采用高效低阻型环流式旋风除尘器分离出气中所带粉尘，并实现粗颗粒直接回床，中等颗粒间歇回床，需除去的细粉尘(大约2%)能及时排出系统，进入下一工段的气体中含尘量是目前现有装置的1/5左右。成功推广应用于唐山三友硅业有限公司、山东金岭化工、鲁西化工等企业。这项技术工业化应用结果表明，硅粉单耗小于0.2 t/t、氯甲烷单耗小于0.82 t/t、二甲基二氯硅烷平均含量达到了86%以上，旋风除尘器可以对出气中所带3 μm的粉尘进行分离。装置运行稳定，单套装置产能达到12万t/a，标志着国内已拥有自主知识产权的成熟规模化有机硅技术。

2.2.2 国外技术

国外有机硅单体生产技术主要由美、德、日、法等发达国家掌握，如美国 Dow Corning公司、GE公司、日本 Shin－Etsu(信越)公司、德国Wacker公司和法国Rhodia公司，其生产工艺流程基本相同。氯甲烷合成有气液相催化法和气固相催化法两种工艺，但采用前者较多。俄罗斯、乌克兰、日本采用列管式固定床气固相催化法合成氯甲烷工艺，系统阻力降低，设备材质要求不高，适合于大规模生产，但对原料中含水量及杂质，特别是硅氧烷含量要求苛刻，目前没有得到推广应用。甲基氯硅烷单体合成均采用流化床合成工艺，只是在流化床反应器的流化质量、触媒配方、原料杂质要求等几个方面有所不同。

3 云南发展煤制橡胶的产业基础

现代煤化工按产品用途可分为燃料型煤化工和材料型煤化工，其中材料型煤化工主要着眼于替代石油基的三大合成材料即塑料、化纤和橡胶，煤制烯烃相当于煤制塑料。煤制橡胶是技术最成熟、与石油基材料相比具有比较竞争优势的领域，经济规模装置的投资也相对较低，必将成为现代煤化工发展最快的领域之一。

3.1 云南煤化工产业及甲醇发展现状

云南煤炭资源主要分布在滇东北，全省已探明储量240亿t，居全国第9位，煤种也较齐全，烟煤、无烟煤、褐煤都有。

煤化工行业是云南省政府确定的5大支柱产业之一，煤制甲醇产能超过100万t/a，煤制二甲醚(DME)、煤制油(MTG)已在云南煤化集团建成工业化示范装置。

云南2013年甲醇产量39.75万t，2014年1－6月产量20.64万t，而省内市场需求及销量在8万t/a，其余销往广西、广东、四川和湖南。甲醇属液体危险化学品，不仅运输困难，而且运输费用较高，到目标市场运费最高达到600元/t，最低 120 元/t，平均 250 元/t。

为了减少液体危化品量，降低甲醇销售物流费用，提高企业的经济效益和抗市场风险能力，将甲醇就地加工，变成固体产品，提高产品附加值，就成为云南省煤化工企业发展和思考的问题，而发展煤制橡胶将成为很好的选择方向。

3.2 云南硅产业发展现状

云南有着丰富的石英石，硅石资源，主要分布在滇西地区的保山、怒江、德宏、临沧等地区。云南省委省政府将竭力把滇西地区发展成为工业硅的摇篮。云南省工业硅产业结构调整的目标是化学级工业硅生产比重和就地深加工利用水平不断提高，资源能源综合利用水平显著提高。

云南工业硅产量2013年为49.2万t，产能发挥率41%，占全国产量比重为34%，在市场上具有一定的话语权。

云南省硅产业的发展以工业硅分级利用为基础，重点支持发展以太阳能级多晶硅、单晶硅为材料的光伏产业，以电子级多晶硅、单晶硅为材料的半导体和电子元器件产业，以有机硅为材料的有机硅下游产业。云南煤化工企业可以重点发展以有机硅为材料的有机硅下游产业，特别是硅橡胶产业。这样在云南就把硅产业做成一个完整的产业链，形成光伏产业、硅橡胶产业、天然橡胶、煤化工等多产业的融合。

4 云南发展煤制橡胶产业分析

4.1 发展煤制橡胶适合云南省情

橡胶是具有战略意义的基础原材料，消费增长率一般略高于GDP，预计到2020年国内橡胶消费量将达到约1 500万t。通过优化硅橡胶的在西部的产业布局可以确保在50～60美元/桶的较低油价下仍可大规模替代石油基合成橡胶。在配套热电装置的情况下，以煤和石英砂为起始原料生产1 t硅橡胶需要超过10 t的煤炭(折合热值为22 900 kJ的动力煤)，耗煤主要集中在甲醇、工业硅和有机硅单体3个生产环节，分别约占硅橡胶总体耗煤量的30%、30%和40%，煤炭价格对于硅橡胶的成本和盈利水平具有决定性的影响。生产工业硅的耗电量很大，生产有机硅单体的电耗也较高。

在云南建设上下游一体化的硅橡胶项目，由于低煤价，低电价(云南省2012年底全省的电力装机容量达7 400万kW，水电装机容量超过5 000万 kW)，生产成本可下降5千元/t以上，即使加上产品运输到东部的成本，综合成本仍可下降4千元/t以上，产品毛利率可由目前的不足5%大幅提高到30%左右，比东部和中部地区具有压倒性的竞争优势，可以为硅橡胶产业的发展提供广阔的市场空间，可解决我国橡胶供应问题。

4.2 云南发展煤制橡胶的优势

一是有产业基础，具有原料优势。云南的煤化工企业建有甲醇装置，煤炭资源丰富，工业硅生产量大，可缩短煤制橡胶产业的建设周期，降低生产成本。

二是可以进一步优化产业布局。可在曲靖煤化工基地(甲醇、热电装置，可降低投资和生产成本)、芒市和保山(工业硅采购方便、便宜、电价有优惠)等地进一步比选。

三是符合国家产业政策。国家发改委2011年发布的《产业结构调整指导目录(2011年本)》将硅橡胶列为鼓励类产品。

4.3 云南发展煤制橡胶的劣势及应对措施

一是没有有机硅生产技术。可以通过引进国内外技术，或与现有的有机硅企业合作，通过优势互补，发展煤制橡胶产业。

二是硅橡胶加工技术及相应人才缺乏。可以通过合资、技术入股等多种方式解决，如四川的硅宝科技，其在硅橡胶改性技术与应用技术领域处于国内领先水平。

三是主要市场在华东和沿海，需要培育自己的市场和网络。可以通过发展混合所有制形式，通过专业化运作，不仅可解决市场问题，也能解决技术问题，从而解决发展煤制橡胶及硅橡胶产业的两大瓶颈问题。

5 结语

发展煤制橡胶产业，由于生产技术成熟、性能优良、具有成本优势、市场潜力大，竞争力强，可提高我国橡胶的整体自给率，具有非常重要的战略意义。云南煤化工企业的转型升级，除了考虑煤制烯烃产业外，煤制橡胶(硅橡胶)产业，由于投资相对较小，容易发挥现有煤化工企业的产业优势，也是可以优先选择和考虑的方向。

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