國內二氧化矽氣凝膠產業鏈涉及的主要有醇、四氯化矽、烷氧基矽烷、氣凝膠等工序,核心工序是烷氧基矽烷、氣凝膠製備。根據我們的分析氣凝膠產業鏈成本分布為:四氯化矽佔比13.3%,烷氧基矽烷佔25.8%,氣凝膠製備佔60.9%。
一、烷氧基矽烷:
1、概述
烷氧基矽烷是國內氣凝膠生產的主要原材料,也是制約氣凝膠成本的主要因素之一。由於受到大型裝置系統控制難度加大,生產工藝技術較為複雜,高品質產品不易製備等因素的影響,加之項目立項、環評已很難獲批,導致國內的氧基矽烷現階段無法滿足市場需求,國內尚有市場缺口。目前國內僅有不到20家氧基矽烷生產企業,普遍存在工藝技術落後,基本上採用的是間隙式生產工藝,規模普遍較小,產業鏈不完善,生產成本高,質量不穩定,環境汙染較為嚴重等缺點。隨著國家危化品生產管理制度,環保控制日趨嚴格,規模小、技術落後的企業將會出局。
自上世紀50年代有機矽進入大規模工業化生產階段,世界有機矽產品的生產和研究主要集中在西歐、北美和日本;近十年來,中國的有機矽行業發展非常迅速,現已是世界的有機矽生產領域產量最大的製造國。
國外的有機矽單體及氧基矽烷的生產主要集中在美國道康寧公司、通用公司、德國瓦克公司、日本信越公司和法國羅地亞公司,他們的年產能力達到萬噸的規模,並隨著有機矽的快速發展,迅速在東南亞及一些非發達地區新建了生產裝置。五大公司的產能幾乎佔據了總生產能力的80%以上。在美國、西歐、日本等發達國家,氧基矽烷在氣凝膠、精密鑄造件、高檔防腐油漆、電子等高端領域具有廣泛的市場。據不完全統計,近些年來,氧基矽烷的直接需求量與產量呈連續上升趨勢。
2、國內烷氧基矽烷生產企業
國內主要烷氧基矽烷生產企業如表1所示。
根據表1,氣凝膠用烷氧基矽烷的生產企業分布主要特點:
⑴.地域分布主要集中在四川、江蘇、江西、浙江、山東、湖北等地,與氣凝膠生產企業配套能力差,距離遙遠,運輸成本高。
⑵.生產規模普遍每年2000-10000噸的水平,與國際上萬噸級規模存在差距。
⑶.大多數是有機矽的副產品,專業廠家較少。
二、氣凝膠製備企業分布
國內主要氣凝膠生產項目及地域分布如表2所示。
表2國內已建或擬建氣凝膠產能及地域分布
根據表2,氣凝膠生產企業分布主要特點:
⑴.地域分布主要集中在廣東、山西、河北、河南、江蘇、浙江、山東、湖北、貴州、重慶等地,與原材料生產企業配套能力差,距離遙遠,原材料運輸成本高。與氣凝膠規模化應用的距離現場距離遠,運輸成本高。
⑵.生產規模普遍每年1000-50000M3不等,規模較小。
三、國內氣凝膠產業鏈狀況
氣凝膠產業鏈有幾個特點,一是產業鏈較長,涉及原材主要是化工材料,在過程中有化學品的使用與釋放。二是涉及物理化學過程,技術複雜。三是氣凝膠產品比重小,到實際應用點包裝運輸成本較高。
氣凝膠產業鏈,本質上講是從原料矽開始進入系統,通過物理化學過程轉變成二氧化矽氣凝膠產品。從國內原材料烷氧基矽烷到終端產品氣凝膠的企業分布來看,能夠從原材料到氣凝膠產品進行系統規劃建設的項目幾乎沒有。造成原材料及產品來回運輸成本高,各物料回收利用率低。
氣凝膠和原材料烷氧基矽烷的產能普遍沒有達到規模效益,致使氣凝膠產品成本進一步降低受到制約。
經過我們多年的觀察研究,氣凝膠產業鏈必須要形成全封閉的產業鏈,包括四氯化矽的合成、烷氧基矽烷生產、氣凝膠製備、尾氣的回收利用等,才能進一步降低氣凝膠的生產成本。
關於規模效益,據我們研究,氣凝膠的規模效益必須滿足氣凝膠每年10萬立方,烷氧基矽烷產能10000噸/年配套,才能實現一定的經濟規模,形成規模效益。
通過以上措施,進一步降低氣凝膠成本價格,才能促進氣凝膠應用市場爆發增長。
四、國內氣凝膠產業發展方向
1.有望加速實現規模擴張
當前,影響氣凝膠商業化應用的主要問題是其製備工藝複雜,製備成本偏高。由於原材料昂貴、製備工藝複雜、生產周期長、規模化生產難度大等原因,導致氣凝膠產品產量低、 成本高,市場難以接受、產業化困難。氣凝膠高昂的成本和製作工藝是制約氣凝膠大規模應用的國際技術瓶頸。如果能把氣凝膠的生產成本降下來,應用到民用領域,就能實現巨大的社會效益和經濟效益。目前,氣凝膠雖然還未能實現產業化,只是具有相當大的市場應用前景。
2.技術突破亟待解決
由於氣凝膠產業鏈較長,涉及從原料矽的製備、氯矽烷的製備、烷氧基矽烷的製備、氣凝膠製備、尾氣回收利用等等,在設備、材料選擇、工藝技術、自動化水平等方方面面,都需要公關突破。
未來幾年裡,氣凝膠材料的發展趨勢仍然是降低材料比重,提升材料隔熱性能方面。作為新興材料,氣凝膠產品短時間內難以出現替代技術,但國內氣凝膠企業仍需要突破國外企業的技術封鎖,將產品性能提升到更高的層次,才能進入國際市場,參與國外競爭。
3.產業布局繼續統籌
產業布局不合理,產業集中度極低,產業規模偏小規模效益沒有體現,原材料和產品端分散距離遠原料綜合回收利用率低等降低成本困難。只有通過原材料和產品端的綜合合理布局,才能大幅度降低氣凝膠成本,促進產業爆發時增長。通過我們的模擬,產業整合可以降低成本不低於30%。
一旦成本大幅度降低,未來市場如光伏產業一樣爆發可期!