一、AMPS概述
2—丙烯酰胺—2-甲基丙磺酸(2-Acrylamido-2—methylpropane sulfonic acid,简称AMPS)最早是由美国研发成功并开始工业化生产及大规模应用,国内最早研究报道在20世纪90年代,在21世纪初期开始出现规模化工业生产,并应用于油田开采、水处理等行业。 1.1 AMPS结构特点
分子式:C7H13NO4S
结构式: 由结构式可以看出:它具有强阴离子性、水溶性的磺酸基团,使其具有染色亲和性、导电性、离子交换性和对二价阳离子很好的耐受力;酰胺基团使其有很好的水解稳定性、抗酸、抗碱及热稳定性;而活泼的双键又使其具有加成、聚合性能,能与多种烃类单体生产共聚物。 1。2 AMPS性能特点
AMPS是一种带有磺酸基团的乙烯基单体,即可进行均聚,也可进行共聚.该单体在水中的聚合热为22千卡/摩尔.水和二甲基酰胺都可作为聚合的介质.一般采用水溶性的过硫酸铵、过氧化氢等作为引发剂。常用的与AMPS或其钠盐共聚的单体有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯、乙酸乙酯等。其均聚物具有良好的热稳定性,分解温度可达210℃,其盐均聚物的分解温度可达329℃.在水溶液中,该单体水解的速度非常缓慢.在酸性条件下,其共聚物的抗水解性能远远高于聚丙烯酰胺。该单体即可制成晶体,也可制成钠盐的水溶液。 1.3 AMPS分类
二、近年AMPS市场容量现状调查 1、供应现状
1.1 主要AMPS生产企业
国际上AMPS生产主要集中在西方发达国家和地区,国外主要有两家企业进行生产,一是美国路博润(Lubrizol)公司,生产能力约为18000 t/a;二是日本东亚合成化学公司,生产能力约为10000 t/a,该公司产品质量最好。另外西欧也有少数企业生产,规模在千t/a级左右。我国AMPS研究与生产起步较晚,20世纪90年代初河南辉县振兴化工厂采用中国石油科学研究院技术建成70 t/a小规模装置,经过多年努力和技术创新,目前能够生产出99。5%产品,达到国外同类产品水平,目前年生产能力已达到1000 t/a;近年来黑龙江石油科学研究院成功
开发出AMPS合成技术,并与山东寿光联盟化工集团公司合作建成1000 t/a生产装置,产品纯度为99。2%,达到聚合级要求.
到目前为止,全国现有AMPS产能规模达到13000t/a左右,全国AMPS主要生产企业产能分布如图1所示,全国AMPS生产主要集中在合肥爱普拉斯环保科技有限公司、潍坊泉鑫化工有限公司、寿光煜源化学有限公司和河南辉县振兴化工厂,生产能力占全国总生产能力的60%以上。从产能分布状况来看,产能主要集中在华北地区的山东省,占总产能的近50%。
图1 全国AMPS主要生产企业分布状况 表1 全国AMPS主要生产企业分布状况
公司名称 合肥爱普拉斯环保科技有限公司 潍坊泉鑫化工有限公司 寿光市煜源化学有限公司 河南辉县振兴化工厂 淄博海鹏化工有限公司 巨野县中海化工有限公司 产能占比 19% 23% 11% 8% 6% 3% 产能,t 2500 3000 1500 1000 800 400 产品结构 中、高 中、高 低、中 低 低 低 菏泽成功化工有限公司 德州国瑞化工科技有限公司 寿光润德化工有限公司 新设立公司 荷泽朝辉化工有限公司 铜陵星海合成材料厂 合计 2、需求现状 2。1 消费状况
3% 2% 2% 23% 400 300 300 3000 13,200 低 低、中 低 低 低 2005~2012年AMPS国内需求量如图2所示.在2005—2008年期间AMPS消耗量由每年3。42万吨增长到每年6.38万吨,每年涨幅在20%—25。5%之间,这主要是由于AMPS在中国普及较晚,对产品认识度较缺乏,在某些行业还没有发挥其潜在的优势。在2009年之后,中国经济的复苏,对AMPS需求大幅增加,由2009年的每年7.86万吨迅速增长为2012年的16.78万吨,相当于2009年需求量的2倍,尤其是2010年至2012年这三年期间,每年以接近30%年增长率增长。在今后5年内,随着化学工业的不断发展以及对AMPS性能认识的不断完善,AMPS在各行业领域的不断扩大,对AMPS需求量也与日俱增,具预测到2017年后需求量将达到45万吨以上,在化工行业内具有很高的发展潜力。
18161412需求量(万年)10864202005200620072008年份2009201020112012
图2 国内AMPS消费现状
年增长率0.350.3年增长率0.250.20.150.120052006200720082009年份2010201120122013
图3 2005~2012国内AMPS消费年增长率
2。2 消费结构
目前国内AMPS主要应用在油田、水处理和合成纤维等领域,其中油田开采领域的应用占到70%以上,水处理占12%左右,合成纤维占8.6%,其它占7.6%;合成技术与国外相比差距较大,产品纯度不高,也影响下游产品应用。AMPS几乎全部用作聚合物单体,主要用于共聚,也有少量作为均聚使用,主要应用领域如下:
石油工业:聚丙烯酰胺是一种重要的油田化学品广泛使用,丙烯酰胺类聚合物存在以下缺点,剪切安定性差、泵送时机械降解严重;耐盐性差、易发生沉淀;耐高温耐酸性差。为克服这些缺点,人们进行大量的改性研究,目前聚丙烯酰胺改性已成为石油科研领域的研究热点,研究发现AMPS作为改性单体效果非常明显,AMPS与甲基丙烯酸、丙烯酰胺制成三元共聚物,用于固井水泥外加剂,起到高温缓凝作用,可以在高温高盐环境下使用;与N,N-二甲基丙烯酰胺的共聚物可用于油井水泥浆失水剂;与木质素磺酸钙、丙烯酰胺的接枝共聚物,是非常优异的水泥分散剂、早强剂、增强剂;AMPS与丙烯酸、四氢苯甲酸、木质素磺酸等接枝共聚,可以制备钻井液分散剂和抗钙性能好的稳定剂、降粘剂、降滤失剂等;AMPS与N-乙烯基吡咯烷酮类嵌段共聚物,作为三次采油的增粘剂,在高温、高压、高剪切条件下使用不发生降解,稳定性良好。目前AMPS作为一种有效的改性单体已经渗入油田化学各个领域的聚合物改性,尤其是对于我国大部分油井处于三次采油期,很好解决了采油聚合物中抗盐性、抗高温性、抗剪切三大棘手的
问题.AMPS用作油田中三次采油,作为钻井液、完井液和压裂液等,目前中原油田等已经将AMPS聚合物作为油田三次采油的化学品报国家立项,据业界人士预计仅此一项2006年国内将至少消耗1。5万t。
水处理工业:目前全球约1/3的AMPS单体用作水处理工业,AMPS的均聚物或与丙烯酰胺、丙烯酸等单体共聚物,作为污水净化过程中的淤泥脱水剂;在封闭水循环系统中用作铁、锌、铝、铜以及合金的防腐剂;还可以用于加热器、冷却塔、空气净化剂和气体净化剂的除垢剂、阻垢剂等,国外大量使用表明以AMPS作为处理剂用量少、效果优于现有聚丙烯酰胺类水处理剂。目前国内一些大中城市的污水处理已经开始使用AMPS,其中华东地区年消耗约为1 000 t/a;华南地区消耗约300 t/a;京津唐地区约消耗250 t/a左右,总消耗量约为1 550 t/a,预计2006年将达到2 000 t/a。
合成纤维工业:AMPS同丙烯腈共聚,可以显著改善腈纶、丙烯酸酯类合成纤维的染色功能,作为合成纤维染色推进剂具有良好性能,可以提高合成纤维的吸湿性、耐热性、防污性,使之具有离子交换性,还能改进纤维手感和强度,AMPS对聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚偏乙烯等也具有明显改善染色效果,据报道印度用AMPS作为棉布印染的染料粘合剂。近年来国内合成纤维建设投资明显加快,目前AMPS年消耗量约1 250 t/a,预计2006年将达到1 500 t/a左右。此外根据全国功能高分子协会预测,在其他领域我国AMPS目前用量约为1 250 t左右,预计2006年将达到1 500 t左右。
造纸工业:含有AMPS的水溶性聚合物,可以作为纸张增强剂、精纸浆及其填料利用率的提高剂,在纸等无纺物抄造过程中的浆料分散剂、纸剥离性提高剂等,在纸张生产过程中,AMPS可用于改进填料和纸浆碎屑的保留率,并提高浆料的脱水速率等.
涂料工业:AMPS是涂料工业的性能优良的改性剂、胶粘剂和涂饰剂等性能提高剂。AMPS共聚物用作丙烯酸系阴离子电泳漆或固化涂料的基础树脂,能明显提高涂膜的光泽、强度和耐候性。AMPS和多羟基化合物加热熔融的混合物是一种热熔性胶粘剂;AMPS与偏氯乙烯—丙烯酸树脂共聚得到的水溶性聚合物涂到聚烯烃膜上,可以提高其耐热密封性等。
医药和日化工业:由AMPS和丙烯腈共聚得到中空纤维,因其具有磺酸基能防止血液凝固,可用于血液透析,也可用于改善治疗血栓疾病;AMPS是亚乙基丙烯酸二甲酯交联制备的聚合物电影下载,作为隐形眼镜的优质材料;AMPS共聚物水溶液或乙醇溶液可作为医用电极的粘附着液体,其特点是导电性能好、不伤害皮肤。另外AMPS的均聚物在化妆品方面作为膏霜、口红等增稠剂、润滑剂等。
其他领域:AMPS单体的特殊结构,使其在陶瓷、水泥、选矿、磁性材料、
感光材料等领域具有一定用途,目前国外已经在工业生产中投入使用,效果明显.
另外东南亚、中东和欧洲地区对此需求增加较快,如果我国产品质量较好,在国际市场上可以替代美、日产品。 3、供需平衡分析
从国内供应和消费的现状来看,国内AMPS的供应远远小于需求,为了维持供需平衡,应该大量依靠进口,由于海关无法提供AMPS历年的进出口数据(AMPS归为其它有机化合物一大类无法统计)。因此,在AMPS市场上更多面临的是国外竞争对手的竞争。 三、价格现状调查
AMPS原料供应及价格如图8所示。丙烯腈行业前些年出现过度投资,并由此而产生供应量过大,价格出现下压趋势;发烟硫酸的供应市场基本还在消化行业产能过剩的过程中;异丁烯厂家均在山东境内,且近期大规模的生产商均有扩产。
图8 AMPS原料供应及价格 图4 AMPS原料供应及价格
AMPS属于中吨位精细石油化工产品,所需要原料主要是石油化工企业生产,尤其是丙烯腈作为有毒化学品,目前在运输方面受到相当大的限制,同时异丁烯运输贮存也存在一定危险性,因此AMPS生产企业一般选择在拥有上述产品的石油化工企业附近生产,以保证原料供应和运输安全.AMPS原料供应商的近距离保障快速到货,降低库存及运输成本。另据相关资料,丙烯腈的生产厂家有:安庆石化、齐鲁石化、中石油吉化,生产基地货值代理商在山东境内;异丁烯的生产基地在淄博、滨海、滨州;硫酸的生产基地在淄博、昌邑、青州、河北等。
国内销售的AMPS产品根据其生产技术水平的不同,产品结构可分为低档产品、中档产品、高档产品。其价格分别为,低档产品大约在2。6万元/吨以下、中档产品大约在2.6-3。8万元/吨之间、高档产品大约在3。8万元/吨以上.
当前中国市场经销的AMPS产品既有中国厂商产品也有国外产品。产品的技术指标、质量、价格多种多样。通过仔细的比较分析,发现以下因素对价格的影响比较大:
(1)生产工艺
不同的生产工艺使得产品的成本相差较大,这决定了产品价格的基本水平。 (2)产品产地
不同产地的生产成本不同,进口产品价格要高于中国产品,中国不同地区也存在明显的价格差.
(3)产品技术指标
不同的纯度等技术指标使得产品的价格较大,同一纯度的产品,其他指标的细微差别也会带来价格的不同。
(4)供需状况
产品的供需对于价格的影响是显而易见的,需求不足会导致产品积压,价格下跌,供给不足则使得产品价格飙升。
(5)进出口政策
AMPS产品的进出口政策对于中国外的产品价格都有影响,国家限制进口必然会提升进口AMPS的价格,而鼓励出口则会使中国产品的外销价格下降,外销份额提升,中国的满足率就相对下降,其价格会有所提升。
(6)运输费用
产商到经销市场的运输费也会造成AMPS的价格波动,不同地域市场的供给价格受到其进货运输成本的影响。 四、AMPS行业产业链
AMPS行业产业链如图8所示。AMPS合成原料主要有丙烯腈、异丁烯、发烟硫酸。AMPS下游产品主要为共聚物和均聚物,其中共聚物单体有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯、乙酸乙酯等。AMPS行业对部分共聚单体行业具有一定影响,单体消耗量主要以终端产品需求量决定.尤其在石油开采和水处理行业应用最广泛,随着的经济及人们生活需求的不断发展,对石油的需求与日俱增,这使得人们更加注重采油行业,尤其是三次采油行业技术的发展,使得对采油产品需求量的不断增加。而近年来随着世界各国对环境保护的日益重视,各种废水的治理也显得尤为重要,相信该产品的市场需求将会逐年增加。
原料生产商 原料丙烯腈 异丁烯 发烟硫酸 五、国内AMP行业存在的问题
AMPS行业因受下游产业的蓬勃发展,行业发展一度被高度关注。因低档次产品准入门坎相对较低,目前生产低档次产品的企业数量较多,规模普遍偏小且比较分散,自身没有自主品牌及核心技术,议价能力不强,只能通过“以价取胜”的方式夺取国内外低档产品市场份额.中高档产品因生产技术要求较高造成准入门槛较高,产品议价较强。国际市场要考虑多元化,以避免过分依赖个别市场而导致抗风险能力的下降。
目前,中国AMPS生产行业还处于成长阶段,其表现特征也与成长期行业的市场表现相同.起步初期行业一般仅限于几家企业,产品市场集中度高、竞争程度低,成熟行业则表现出集中在高端产品市场上尤其明显。随着需求市场的进一步扩大,行业中生产企业会越来越多,大企业的规模优势在激烈的市场竞争中会越来越突出。
从相应的技术调研结果来看,AMPS因为其优良的耐热、耐水、抗酸、抗碱等特性,主要作为丙烯酸、丙烯酰胺等聚合物的共聚改性单体,其应用领域相当广泛,并且近年来在研究与应用方面已经取得很大进展。我想在产品市场推广方面,需要与下游客户紧密联系,共同开发满足客户需求的产品,来拓展产品市场。
AMPS生产 下游产品 AMPS生产商 AMPS共聚物及均聚物生产商 终端产品油田开采水处理合成纤维造纸医药其它 图5 AMPS产业链结构图
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容