我们来谈谈MDI(生产制造篇)

杨向宏

买化塑首席战略官兼首席经济师
广州慧正智联科技有限公司
企业已认证
酯类溶剂  
纯MDI是指MDI的单体;粗MDI是单体二聚体三聚体的混合物;此外还有改性MDI,是使用纯MDI和聚醚预聚或者和碳化二亚胺反应等方式改性。是生产聚氨酯最重要的原料,少量MDI还应用于除聚氨酯外其它方面
研究课题:单体

前  言

MDI是4,4'二基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)的简称、也是含有一定比例纯MDI与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物(聚合MDI)以及纯MDI与聚合MDI的改性物的总称。俗称的MDI实际上是粗MDI(又叫Crude-MDI,PAPI,聚合MDI)。纯MDI是指MDI的单体;粗MDI是单体二聚体三聚体的混合物;此外还有改性MDI,是使用纯MDI和聚醚预聚或者和碳化二亚胺反应等方式改性。它是生产聚氨酯最重要的原料,少量MDI还应用于除聚氨酯外的其它方面。

2017年MDI给其生产厂家带来了异常丰厚的利润。据悉,MDI单只产品贡献了近75%的利润给某上市公司,某著名外企也宣称2017年最重要的利润贡献来自于MDI生产和销售。

1、纯MDI基本信息

【中文名称】4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯;亚甲基双(4-苯基异氰酸酯);二苯甲烷-4,4`-二异氰酸酯

【英文名称】4,4`-diphenylmethane diisocyanate

【分子式】 C15H10N2O2

CAS No.: 101-68-8

【密度】1.19(50℃)

【熔点(℃)】36~39

【沸点(℃)】190(667帕)

【闪点(℃)】202,

【毒性LD50(mg/kg)】本品有毒,刺激眼睛、粘膜,空气中允许浓度为0.02E-6。

【性状】白色或浅黄色固体。

【溶解情况】溶于苯、甲苯、氯苯、硝基苯、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等。

【存储及运输】纯MDI储藏温度被要求为-15度以下,保质期为三个月,包装一般为250公斤铁桶充氮包装(槽车充氮为不到10天保质期)。

纯MDI是一种较为特殊的产品,(储存,运输)特别是目前几乎90以上的客户均使用液体货,这就造成下游客户的库存不可能过长(多),最多一周(实际上五天都不敢),原装桶可贮存长些,但使用过程中化料、加料得增加120-150元/吨的加工成本,“太平时期无企业愿用桶货”。这在一定程度上形成下游对供应商的依赖度提高,这就是为什么国内一个供应商出现问题,如果不能在短期解决问题,市场供应形势立即出现大级别反转的原因 

2、主要生产厂家

欧美:

巴斯夫: 共176万吨,其中国工厂56万吨,韩国丽水工厂25万吨,

科思创: 共130万吨,其中国上海工厂50万吨,

亨斯迈: 共134万吨,其中国上海工厂40万吨,

陶氏: 共91万吨,其中东工厂40万吨,

日韩:

日本东曹(NPU): 共47万吨,其中国工厂7万吨,

锦湖: 共21万吨,全在韩国,

中国:

万华化学: 共210万吨,其中国工厂180万吨,匈牙利工厂24万吨.

1)、产能方面

万华化学、科思创、巴斯夫、亨斯迈、陶氏五家公司合计占据全球90%的产能。2017-2018年新增产能主要为陶氏与沙特阿美合作建设的40万吨产能,中东阿美主要面向欧洲市场且替换掉陶氏部分旧产能。

MDI计划新增产能计划(万吨/年)

1.jpg

2)、装置方面

2016年全球MDI装置开工率超过85%,除中国外的海外装置开工率超过95%,考虑到MDI装置每年需要一个月左右的正常检修,海外装置已经超负荷运转。此外,海外装置80%以上的产能是上世纪90年代前建设的,超过50%的产能是上世纪70年代建设的,老旧装置已经超长服役,装置老化,超负荷运转,给供给带来较大不确定性。

使用及供应量上,纯MDI:聚合MDI国外为20%:80%,国内为35%:65%。

3、主要生产技术

1)、光气化法

1.jpg

目前所有厂家都采用光气化法生产MDI。

1.1气相光气法(盐光气化法,直接光气化法)

1.2液相光气法(冷热光气化法,一步高温光气化法,低压光气化法,高压光气化法)

烟台万华:加压光气化法生产MDI,通过提高冷反应压力和冷反应温度,降低了光气循环比,提高MDI在光化液中的浓度,提高产能降低能耗。

Huntsman(原ICI技术):液相直接光气化釜式连续工艺

科思创、巴斯夫:液相直接光气化塔式连续工艺

2)、非光气化法

污染较小,收率高,处于研究阶段未能实现工业化生产。

3)、新的工艺

3.1日本旭化成:苯胺、一氧化、乙醇、氧气   该反应条件温和,是目前非光气法研究热点

3.2美国孟山都:胺、二氧化碳、脱水剂     巴斯夫在比利时和美国建有改法生产装置,据了解其生产成本较光气法低20%

3.3美国Arco公司:硝基苯和一氧化碳,此法可克服光气法弊端,能调节MDI和PAPI的比例及MDI含量,适应市场变化需求。

4、主要生产原料

主流光气法生产直接成本(2018年5月华东市场)

生产一吨MDI各种原料理论需求量

原料

单价(元/吨)

用量(吨)

成本(元)

苯胺

11570

0.744

8608.08

光气

3000(13年价格)

0.729

2187

甲醛

1709

0.324

553.71

盐酸

100

0.769

76.9

氢氧化钠

1019

0.96

978

合计



12403.69

但由于光气为剧毒危险品,企业在生产MDI时基本都自己生产,盐酸是其生产副产品,氢氧化钠可以通过盐酸再转化,因此实际原料如下:

主要原料及其规格

苯胺99.5%;甲醛37%;一氧化碳98%(体积);液氯99.5%(体积)

01消耗定额(按生产一吨计)

苯胺0.775t     

甲醛0.362t    

一氧化碳0.245t       

液氯0.608t

(非原料部分:循环水(温升6℃)740t    

电950KWh       

蒸汽(3.5MPa)2.2t   

 氮气(99.9%,0.7MPa)120Nm3

此外,在实际生产中,MDI企业往往上马苯胺等装置,其综合成本约节省一千五每吨。

另外,纯MDI和聚合MDI是通过粗MDI分离来实现的,实际物料配比等一样,也就是说其原料成本与粗MDI一样,然而纯MDI在储存和运输中需要冷藏,因而总成本会稍微高点,大约高500元/吨。


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