氟化氢行业发展概况及氟碳化学品概况

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世界氟化工行业自20世纪30年代步入产业化以来,因其产品性能优异、品种多、应用领域广、效益令人瞩目,成为一个发展迅速的重要行业,其产品广泛应用于建筑、汽车、电子电器、航空航天、国防、医药医疗等行业,并且其应用范围随着科技进步正在向更广更深的领域拓展。

我国氟化工行业起源于二十世纪五十年代,经过50多年的发展,形成了无机氟化物、氟碳化学品、含氟聚合物及含氟精细化学品四大类产品体系和完整的门类。进入二十一世纪,尤其是“十一五”、“十二五”期间,我国的氟化工行业高速发展,取得了令人瞩目的成就,氟化工已成为国家战略新兴产业的重要组成部分,同时也是发展新能源等其他战略新兴产业和提升传统产业所需的配套材料,对促进我国制造业结构调整和产品升级起着十分重要的作用。

氟化工是我国具有特殊资源优势的产业。氟化工的基础资源是萤石,高品位萤石是与稀土类似的世界级稀缺资源,而我国是世界萤石资源大国,具备发展氟化工的特殊资源优势。

目前,我国各类氟化工产品的总产能超过500万吨,产量超过300万吨,销售额超过500亿人民币,已成为全球的生产和消费大国。

1、氟化氢行业概况

萤石是现代化学工业中氟元素的主要来源。工业上常用浓硫酸与酸级萤石精粉(氟化钙纯度高于97%)反应生产氟化氢来提取氟元素,并由此形成了门类众多、规模庞大的氟化学工业。

根据美国国家地质局发布的《2016年矿物产品概览》,全球萤石矿资源矿物量约5亿吨,查明的储量约2.5亿吨矿物量。其中,南非、墨西哥、中国和蒙古萤石储量列世界前四,约占全球的50%。与全球萤石资源比较,中国萤石资源由于杂质含量较低、开采条件较好,因而开发价值较高,在全球萤石资源中占重要地位。

我国氟化氢生产主要集中在浙江、福建、江苏、山东、江西、内蒙等地。河南、湖南氟化氢生产装置主要为氟化铝配套。2014年我国的氟化氢生产能力达到165.2万吨,与2010年比(以下同)年均增长约3.31%;产量为85万吨,年均增长4.97%;出口量约22.04万吨,年均增长8.42%。2014年我国电子级氢氟酸产能达14万吨,与2010年比年均增长21.14%;产量达7.8万吨,年均增长18.92%;电子级氢氟酸产品在光伏行业、清洗等领域基本达到下游应用产品的要求。

2、氟碳化学品行业概况

氟碳化学品主要包括氟氯烃(CFCs)、含氢氯氟烃(HCFCs)、氢氟烃(HFCs)、含氟烯烃(HFOs)等。主要用作制冷剂、发泡剂、气溶胶的喷射剂、灭火剂、电子电气及精密部件的清洗剂,还可以用于氟聚合物及精细氟化学品的原料。

“十二五”期间,我国完成了除特殊用途和原料用途的CFCs的淘汰,开启了ODS用途HCFCs的加速淘汰进程,随着HCFCs的淘汰,HFCs快速发展,我国已成为世界上氟碳化学品的最大的生产国和出口国。“十二五”期间我国氟碳化学品产能、产量情况如下:

单位:万吨

氟化氢行业发展概况及氟碳化学品概况

资料来源:锐观咨询整理

(1)按产品类别

①氟氯烃(CFCs)

目前,我国除保留用于满足药用吸入式气雾剂的特殊用途和原料外,其余CFCs生产线已关闭。

②含氢氯氟烃(HCFCs)

我国HCFCs主要用于家用制冷、工商制冷、制冷维修、PU发泡剂、XPS发泡剂及清洗剂等应用领域,部分HCFCs还作为含氟聚合物、含氟精细化学品和HFCs的生产原料。

根据《蒙特利尔议定书》关于加速淘汰HCFCs的有关决议,2013年我国正式实施了ODS用途HCFCs的生产和消费冻结,并对HCFCs的生产和消费实行配额,ODS用途HCFCs总生产配额43.4万吨,其中国内ODS用途生产配额31.6万吨。根据蒙特利尔协议书的淘汰要求,我国需要在2015年将ODS用途HCFCs削减至基线水平的90%,2020年和2025年削减至基线水平的65%和32.5%,到2030年实现全面淘汰。作为化工产品原材料用途的生产量则不受限制。

③氢氟烃(HFCs)

随着国际HCFCs的加速淘汰以及我国经济的高速发展,国内HFCs生产和消费呈现快速增长的势头。“十二五”期间,我国HFCs产量和出口量都几乎实现了翻番。2014年我国HFCs的产能约为74.6万吨,与2010年比年均增长18.33%;2014年产量约42万吨,与2010年比年均增长13.25%;2014年出口量约17.9万吨,与2010年比年均增长17.16%。目前我国已经成为全球最大的HFCs生产、消费和出口国,中国HFCs生产和消费占国际的比重已分别达到66%和35%,在国际HFCs市场中具有重要地位。

④含氟烯烃(HFOs)

目前,国内HFOs的主要开发产品包括HFO-1234yf、HFO-1234ze、HFO-1233zd、全氟酮和HFO-1336mzz等,主要用作制冷剂、发泡剂、灭火剂和电子气体等用途,除了与跨国公司合作建设的HFO-1234yf工业化装置在江苏常熟建成投产外,国内基本处于中试阶段。

(2)按主要用途分类

①氟制冷剂

氟制冷剂因具有良好的热力性能,广泛应用于冰箱、家用空调、汽车空调等消费领域,占据了制冷剂市场的主导地位。目前行业按照ODP值和GWP值对氟制冷剂的环保程度进行评估。按使用进程来分大致可分为四代:

第一代氟制冷剂为CFCs(氟氯烃)类,主要代表品种为CFC-12。由于其对臭氧层破坏严重,我国在2007年就停止了CFC-12制冷剂的生产以及在新空调设备上的初装。

第二代氟制冷剂为HCFCs(含氢氯氟烃)类,主要品种为HCFC-22、HCFC-141b和HCFC-142b,是目前我国应用最为广泛的制冷剂品种之一。HCFCs的性能与CFCs接近,且对臭氧层的破坏作用较小,因此被国际社会作为CFCs的过渡替代品而得到广泛的应用。但随着国际HCFCs消费的增加,HCFCs带来的臭氧层破坏也日益受到关注。根据蒙特利尔协议书的淘汰要求,我国需要在2015年将ODS用途HCFCs削减至基线水平的90%,2020年和2025年削减至基线水平的65%和32.5%,到2030年实现全面淘汰。作为化工产品原材料用途的生产量则不受限制。

第三代氟制冷剂为HFCs(氢氟烃)类,主要品种为HFC-134a、HFC-125、HFC-32等以及混配制冷剂(如以HFC-125和HFC-32按1:1混配的R410A)。HFCs的ODP值为零,对臭氧层没有破坏作用,并具有性能优异、替代技术成熟的优点。但HFCs是一种温室气体,已被《京都议定书》列为需要控制的六种温室气体之一。尽管HFCs目前在全球温室气体中的总量只占2%左右,但由于一些HFCs具有较高的GWP值,随着CFCs、HCFCs等ODS的淘汰,全球HFCs的消费呈快速增长,HFCs的排放不断增加将对全球变暖带来较大的隐患,已引起了国际社会的高度关注。目前欧盟、美国等国家和地区已出台了控制含氟温室气体的法规和措施,包括对特定用途的特定高GWP值HFCs实施淘汰或减排规定。

第四代氟制冷剂为HFOs(含氟烯烃)类,可进一步降低温室效应值,目前尚未大规模应用。第四代制冷剂主要产品为HFO-1234yf,目前国内外主要的生产厂商为美国科慕、美国霍尼韦尔、常熟三爱富、巨化股份、日本旭硝子、法国阿科玛等,其中常熟三爱富、巨化股份和日本旭硝子分别为美国科慕和美国霍尼韦尔在亚洲的技术合作企业,其生产的HFO-1234yf主要由美国科慕和美国霍尼韦尔进行对外销售。由于我国尚未推广第四代新型汽车空调制冷剂,相关机构没有对四氟丙烯(HFO-1234yf)的生产和销售情况进行统计。

2010年6月,由美国科慕提供技术,常熟三爱富建设全球第一套四氟丙烯(HFO-1234yf)工业化装置,2013年一期装置建设完成,2015年二期项目也已达产,总产能升至6000吨/年。

美国霍尼韦尔2013年12月10日宣布将斥资约3亿美元,用以提升HFO-1234yf的产能。该笔投资包括在霍尼韦尔位于路易斯安那州盖斯马的现有制冷剂生产基地内建设一座新工厂,预计将于2016年全部投入运营。(资料来源:2013年12月10日霍尼韦尔官网报道,《霍尼韦尔在美斥资扩大HFO-1234yf汽车制冷剂产量》)美国霍尼韦尔2014年1月23日宣布与日本旭硝子签署采购协议,扩大新型汽车制冷剂HFO-1234yf的市场供应。日本旭硝子将在日本生产HFO-1234yf,霍尼韦尔则将在美国、欧洲以及亚洲销售该产品。根据协议,日本旭硝子于2015年启动生产。(资料来源:2014年1月23日美国新泽西州莫里斯讯《日本旭硝子公司将为霍尼韦尔公司生产HFO-1234yf,以满足制冷剂市场不断增长的需求》)。

美国霍尼韦尔2016年4月7日宣布与巨化股份达成供货协议,巨化股份将在中国为霍尼韦尔生产HFO-1234yf,霍尼韦尔则负责将产品推广并销售给美国和欧洲市场的客户,该项目预计将于2016年年底投产。(资料来源:2016年4月7日美国企业新闻通讯公司《霍尼韦尔与巨化合作,满足低全球变暖潜值汽车制冷剂的增长需求》)。

法国阿科玛2013年9月宣布计划投入2亿欧元建造两座新工厂生产HFO-1234yf,第一阶段在中国常熟建造第一座年产7,000吨HFO-1234yf新工厂,于2016年投入运营;第二阶段在欧洲建造第二座新工厂,将于2017年投入运营。(资料来源:2013年9月13制冷快报《阿科玛将在中国常熟建工厂生产HFO-1234yf新型制冷剂》)。

从我国的发展情况来看,CFCs类制冷剂因严重破坏臭氧层,已于“十一五”期间全部淘汰。以HCFC-22为代表的HCFCs类制冷剂是我国目前应用最为广泛的制冷剂之一,但因HCFC-22仍会破坏臭氧层,且温室效应值较高,根据《蒙特利尔议定书》,HCFC-22作为制冷剂的生产量已于2013年被冻结,并从2015年开始削减。

作为《蒙特利尔议定书》缔约国之一,我国消耗臭氧层物质替代品的生产为国家重点支持、鼓励发展的技术领域。目前,我国HCFC-22、HCFC-141b和HCFC-142b的淘汰工作已经启动,并基本确定HCFC-22的替代品主要为R410A(HFC-125/HFC-32混合物)、R407(HFC-125/HFC-32/R134a混合物)和R404A(HFC-125/HFC-143a/HFC-134a混合物)等HFCs类混合制冷剂产品。

②氟发泡剂

自20世纪50年代末以来,硬质聚氨泡沫塑料大多一直是采用多种物理发泡剂进行发泡的,其中使用最多的就是CFC-11。随着1987年《蒙特利尔议定书》的签署,国际社会开始淘汰CFC-11。

2007年我国在已实施全面淘汰CFC-11的生产及使用的同时,在聚氨酯硬泡领域主要采用HCFC-14lb作为过渡发泡剂进行发泡。由于采用HCFC-14lb发泡的聚氨酯泡沫塑料产品具有保温隔热性能、生产安全性和原料成本上的优势,因此发泡剂HCFC-14lb是聚氨酯泡沫塑料行业当前最广泛应用的发泡剂品种。然而,HCFC-14lb也属于ODS物质,具有较高的ODP值和GWP值,在发达国家已淘汰了其生产和应用。

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