國內外聚異丁烯生產現狀
魏緒玲，徐典宏 ，龔光碧 ，張華強 ，梁 滔，李 晶，徐小妹，朱 晶
1． 中國石油石油化工研究院 蘭州化工研究中心/石油和化工行業合成橡膠工程研究中心/甘肅省合成橡膠工程技術研究中心，蘭州 730060;
2． 中國石油蘭州石化公司 石油化工廠，蘭州 730060
摘要: 概述了世界聚異丁烯( PIB) 的生產現狀，介紹了國外 PIB 產品主要生產商的產品牌號及性能，指出國內產品與國外高性能產品相比，具有產品質量不穩定、牌號少等劣勢，並提出應加強功能化和高附加值新產品的研發。
關鍵詞:聚異丁烯; 乳化劑; 無灰分散劑; 相對分子質量; 生產現狀
聚異丁烯( PIB) 是異丁烯經正離子聚合而成的均聚物。根據分子量的不同，一般可將 PIB分為超高分子量 PIB［數均分子量 ( M—n ) 大於760000］、高分子量 PIB( M—n 在75000～600000) 、中分子量 PIB( M—n 在20 000～45 000) 和低分子量PIB( LMPIB) ( M—n 在 200～10000) 。
其中，M—n 在500～5000、鏈末端 α－雙鍵摩爾分數大於 60%且分子量分布較窄的 LMPIB 被稱作高活性 PIB( HＲPIB) 。與 HＲPIB 相比，普通 LMPIB 鏈末端 α－雙鍵摩爾分數較低( 小於10% ) ，且分子量分布( 2～7) 較寬。
HＲPIB具有無毒、無味及耐氧、耐熱、耐化學品、耐紫外線、耐酸和耐鹼良好等特性，可應用於普通 LMPIB 應用的所有領域，例如 HＲPIB 可替代用於生產聚異丁烯丁二醯亞胺的普通 LMPIB，其中 M—n 約為1000的 HＲPIB 用量最大，佔 LMPIB 總消費量的80%～85%。
世界 HＲPIB 主要消費地區為歐洲、北美及亞洲地區，其中北美為最大的 HＲPIB 消費地區，其消費量佔總消費量的 50% 。
目前國外HＲPIB 主要用於高檔潤滑油、無灰分散劑、乳化炸藥的乳化劑等方面，其中潤滑油添加劑消費量達到 400 kt/a，主要用戶是美國 Lubrizol 公司、Infineum 公司、Chevron Phillips 公司和乙基化學公司世界四大潤滑油生產商，這四大公司佔據了全球添加劑市場份額的 90% 以上。
美國生產的 HＲPIB 中有 2/3 用於潤滑油添加劑，1/3用於非潤滑油領域; 日本則有 2/3 以上的 HＲPIB用於非潤滑油領域。由於性能和價格原因，國內 HＲPIB 主要應用於無灰分散劑和乳化炸藥的乳化劑，其中無灰分散劑達到國內總消費量的 75% ，乳化劑佔總消費量的 20% 。
隨著國內環保要求不斷加強和油品質量持續升級，排放限制亦越來越嚴格，PIB 下遊產品聚異丁烯胺作為良好的油品改性劑或將在各油品廠家強制添 加，因此，HＲPIB 的需求量將會大幅增加，預計以每年10% 的速率增長。
1 世界 PIB 生產商及生產能力概況
由表 1 可知，截至 2017 年，世界 PIB 生產能力已達 1699.3 kt /a。德國 BASF 公司擁有多項專利技術，最早實現 PIB 工業化，其 PIB 生產能力最大，達到 295 kt /a，佔全球總生產能力的17.36%。
Table 1 Global major PIB manufacturers andproduction capacity in 2017
2 國外 PIB 生產現狀
2.1 國外 HＲPIB 生產商及生產能力
全球 HＲPIB 總生產能力約為 430 kt/a，主要生產商有德國 BASF 公司( 生產能力為 85 kt /a) 、韓國 Daelim 公司( 生產能力為 110 kt /a) 、美國Texas 石油公司 ( 生產能力為 80 kt/a ) 、美國Chevron Phillips 公司( 生產能力為 65 kt/a) 、日本Nippon石油化學公司( 生產能力為 20 kt /a) 及中國揚子－ BASF 公司( 生產能力為 50 kt /a)。
世界上率先開發出 HＲPIB 產品的是 BASF公司，該公司於 1994 年底將比利時 Antwerp 一套生產普通 LMPIB 的裝置改造成 60 kt /a 的 HＲPIB裝置，生產的 HＲPIB 牌號為 Glissopal。
2000 年之前，BASF 公司生產的 HＲPIB 產品佔據了整個美國市場。2000 年初，美國 Chevron Phillips 公司採用 BASF 公司的技術在美國 Louisiana 建成一套60 kt /a 的 HＲPIB 裝置，生產作為分散劑原料用於自產潤滑油和燃料油的 HＲPIB 產品。
2000 年7 月，美國 Texas 石油化學品公司也建成了一套生產能力為 30 kt/a 的 HＲPIB 裝置，可以生產 TPC350、TPC 950、TPC 2300 等牌號產品。
英國 BP 石油化學品有限公司在蘇格蘭建有一套生產能力為10 kt/a 的 HＲPIB 裝置，其商品牌號為 Ultravis。但是截至 1999 年底，BP 公司關閉了其在蘇格蘭生產能力為 50 kt /a 的 LMPIB 裝置，包括生產能力為 10 kt/a 的 HＲPIB 裝置。2001 年底，美國 BPAmoco 公司又關閉了其在美國生產能 力 為116 kt/a的 LMPIB 裝置。至此，該公司關閉了生產能力總計 166 kt /a 的 LMPIB 生產裝置，僅剩下兩套裝置仍在運行。
韓 國 Daelim 公司於1986 年開發了 PIB 合成技術，1989 年投資建設工廠，1994 年起向其他國家銷售產品，1996 年該公司開始生產低活性 PIB，經過不斷研發，2010 年開始生產 HＲPIB。至此，Daelim 公司共擁有 HＲPIB和低活性 PIB 兩條生產線，也是目前 PIB 生產能力位居世界前列的生產商。
日本 Nippon 石油化學公司也在加快開發 HＲPIB 技術，計劃將其位於Kawasaki生產能力為 20 kt /a 的普通 PIB 裝置改造為 HＲPIB 裝置。
2.2 國外主要 PIB 產品性能特點
2.2.1 BASF 公司
BASF 公司擁有 HＲPIB 和超高分子量 PIB 生產技術。該公司的 PIB 以高純異丁烯作為原料，採用先進的生產工藝，保證了產品的質量，在歐洲市場佔有 80% 的市場份額。
其 PIB 產品具有分子量分布窄、低聚物含量低、化學性能穩定、絕緣性能和冷流性能良好、阻水和沸水效能高、完全不溶於水及綠色環保( 滷素和重金屬含量低) 等特點，符合美國食品藥品監督管理局和歐洲的相關標準。
BASF 公司根據市場需求可提供從低分子量到超高分子量的系列化產品( 見表 2 ～ 表 4) ，保證了客戶產品研發的可持續性。
Table 2 Typical properties of food gradeHＲPIB products of BASF
Table 3 Typical properties of medium-molecular weight PIB of BASF
Table 4 Typical properties of high-molecular weight PIB ( Oppanol) of BASF
2.2.2 BP 公司
BP 公司生產的 HＲPIB 牌號為 Ultravis，其典型指標列於表 5。
Table 5 Typical properties of Ultravis of BP
2.2.3 Daelim 公司
Daelim 公司所產傳統牌號的 PIB 產品指標列於表 6，此外，該公司還生產 HＲPB 550、HＲPB750、HＲPB 1000、HＲPB 1300、HＲPB 2300 等牌號的 HＲPIB。此系列 PIB 產品具有無色透明、增稠性高、黏度指數適宜、剪切穩定性及電性能良好等特點，可用於製備乳化劑、黏合劑、密封劑、電絕緣體、纏繞膜、潤滑油添加劑、燃料添加劑、個人護理品等產品，此外，也可作為高黏度油的代替品。
Daelim 公司的 HＲPIB 產品可用於製備丁二酸酐，所用工藝技術具有反應速率快、轉化率高、焦油形成率低及不產生氨等優點。
Table 6 Properties of PIB of Daelim
2.2.4 日本 Nippon 石油化學公司
Nippon 石油化學公司 PIB 產品在中國市場上佔有重要地位，同時銷售 LMPIB( 見表 7) 和中分子量 PIB( 見表8) 。其中，中分子量 PIB 產品具有無色、無味、無毒、對皮膚無致敏性、抗氧化性和抗紫外線性能優良及與其他化妝品原料相容性良好等特點，主要應用於化妝品領域。
Table 7 Properties of LMPIB ofNippon Petrochemical Corporation
Table 8 Properties of medium-molecular weight PIB ofNippon Petrochemical Corporation
3 我國 PIB 生產現狀
我國是世界上第 3 個掌握 HＲPIB 生產技術的國家。近幾年來，我國 HＲPIB 生產能力迅速增長，目前已達到 189.3 kt /a( 見表 9) 。
Table 9 Domestic HＲPIB manufacturers and capacity
中國石油吉林石化公司在 2001 年開始啟動 HＲPIB 技術的開發工作，2003 年成功開發出以三氟化硼為催化體系的 HＲPIB 技術，並建成國內第 1 套3 kt/a HＲPIB 生產裝置，產品迅速替代進口。該公司分別於 2004 年 和 2006 年 又投產 2 套各10 kt/a 的 HＲPIB 裝置。
山東濰坊天德公司於 2007 年建成生產能力為10 kt/a 的 HＲPIB裝置，但是由於技術和成本等原因，該裝置目前處於停產狀態。
2008 年，BASF 公司與揚子石化公司合作建成 50 kt /a HＲPIB 裝置，並於2011 年 12 月投產，產品牌號為 HＲPIB 1000 和HＲPIB 1300。
山東鴻瑞新材料科技有限公司具有 12 kt/a 中分子量 PIB 和 10 kt /a LMPIB 的生產能力，其產品牌號較多，包括 HＲPIB、食品級和工業級中分子量 PIB 及 LMPIB ( 見表10～12) 。
Table 10 Typical characteristics of HＲPIB
Table 11 Typical characteristics of medium-molecular weight PIB ( Food grade)
Table 12 Typical characteristics of LMPIB
4 結束語
儘管我國 PIB 生產能力總體上處於過剩狀態，但是每年仍需要進口高性能 PIB。與國外高性能產品相比，國內產品具有以下劣勢:
( 1) PIB產品牌號不全或較少，部分裝置因市場拓展不足、成本較高等原因開工率較低;
( 2) 產品性能不穩定;
( 3) 就應用領域而言，國內 HＲPIB 主要用於聚異丁烯丁二醯亞胺類無灰分散劑的生產，HＲPIB與普通 PIB 性能及其應用差別不大，因此價格相對低廉的普通 PIB 更具市場競爭力。
隨著環保法規日益嚴格，潤滑油和油品質量標準更新換代速率加快，因此，一方面需要加大HＲPIB 產品市場的開拓力度，對目前國內已有牌號而言，穩定產品質量、降低生產成本應為主要發展方向; 另一方面應加快新型催化劑的開發，儘管採用三氟化硼催化體系所得產品性能較好，但其價格昂貴，且難以回收，從而導致生產成本居高不下，研製可再生固相催化劑可為 HＲPIB 技術發展開闢新路線。
此外，還應加快 PIB 新產品的開發，加強功能化和高附加值新產品的開發及應用研究，如可應用於極端環境黏合劑的端羥基 PIB 和中分子量的 PIB，以及可作為橡膠和聚烯烴添加劑的高分子量 PIB 等。
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