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2017年我国沉淀法二氧化硅行业发展现状、历程及趋势分析(图)
发布时间:2017-10-17 14:43
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        1、二氧化硅产品分类

        (1)按制造方法分类

        二氧化硅按制造方法分类,可分为沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅。中国90%以上的二氧化硅产品是沉淀法二氧化硅。
表:按制造方法分类

        参考观研网相关发布的《2018-2023年中国二氧化硅产业市场发展现状调查及未来发展趋势预测报告

        沉淀法二氧化硅学名沉淀水合二氧化硅,普遍采用硅酸盐(主要为硅酸钠)与无机酸(通常使用硫酸或者盐酸)中和沉淀反应的方法来制备,生产的水合二氧化硅沉淀后,根据成品要求,经转鼓压滤机或者板框及厢式压滤机过滤,洗涤除去多余的水分和反应副产物,得到二氧化硅滤饼,再经过制浆、干燥(通常为喷雾干燥)得到成品。若进一步进行研磨或造粒处理可得到一系列规格不同的产品。通过控制反应过程中的物料比例、流率及反应的温度、时间,可得到不同比表面积、粒径、形态、结构以及孔隙度的产品。沉淀法又可分为酸法沉淀法、酸性硅溶胶两步法、氨解沉淀法以及二氧化碳法等方法。

        沉淀法二氧化硅价格优势明显,在国内市场份额占90%以上,广泛用于橡胶、轮胎、制鞋、橡塑制品及硅橡胶、涂料、化妆品、牙膏、饲料等行业。

        气相法二氧化硅学名气相二氧化硅,其生产方法为热解法、干法或燃烧法。其制备原理是硅卤化合物在氢气、氧气燃烧生成的水中进行高温(高于100℃)水解反应,然后骤冷,经过聚集、脱酸等后续工序处理而得到产品。

        气相法二氧化硅应用领域与沉淀法二氧化硅不同。气相法二氧化硅不含结晶水,粒度小,比表面积大,具有极强的稳定性、分散性、补强性、增稠性和触变性,因而在硅橡胶、墨粉、涂料、电子、电力、汽车、建筑、农业、医药、化妆品等诸多工业领域得到广泛的应用。因其产品的分子结构与硅橡胶相似,可做硅橡胶的浅色补强材料,用以增强硅橡胶制品的抗拉强度,提高弹性模量和伸长率。

        (2)按用途分类
表:按用途分类

        (3)按市场分类
表:按市场分类

        2、行业发展历程

        (1)国际沉淀法二氧化硅行业发展历程

        20 世纪30 年代,德国、美国等欧美发达国家开始研制二氧化硅产品,进入40 年代,二氧化硅实现了工业化生产。70 年代以来,随着西方国家对二氧化硅研究的不断深入,其生产和应用领域方面得到了很大发展,全球产能达到了较高水平。

        20 世纪90 年代,米其林公司使用罗地亚公司(现已被索尔维收购)提供的高分散二氧化硅,推出了高性能的绿色轮胎后,绿色轮胎以其舒适安全、环保节能的特点被大众接受,这也使得全球每年对二氧化硅的需求不断增加。

        进入21 世纪之后,绿色轮胎的概念更加深入人心,在欧盟的推动下,多项关于绿色轮胎的法规和行业标准得以施行。2008 年,欧盟实行了REACH 法规;2009 年,欧盟颁布EC661/2009《欧盟汽车一般安全的型式认证要求》和EC1222/2009《有关燃油效率及其他基本参数的轮胎标签》,对轮胎滚动阻力、湿路面抓着性及噪声性能提出了要求,并将轮胎的性能划分为7 个等级,达不到最低限定等级的轮胎不得在欧盟内销售。在此背景下,各轮胎制造企业相继加大了绿色轮胎的研发和生产规模,绿色轮胎实现产业化发展,二氧化硅的用量迅速上升,对二氧化硅的全球需求构成了强劲支撑。

        (2)国内沉淀法二氧化硅发展历程

        我国沉淀法二氧化硅工业起步阶段发展缓慢。1958 年,第一套沉淀法二氧化硅工业化装置在广州人民化工厂建成投产,但产能规模较小。到1984 年全国共有沉淀法二氧化硅企业十多家,年生产能力3,500 吨,产量为2,600 吨。上世纪80 年代国内胶鞋生产的迅速发展带动了二氧化硅的市场需求,1989 年南昌引进的万吨级二氧化硅装置投产以后,1990 年全国沉淀法二氧化硅年生产能力提高到3 万吨,产量提高到2 万吨。

        经过长期的起步发展,我国沉淀法二氧化硅行业在上世纪90 年代开始迅速发展,到2007 年我国沉淀法二氧化硅工艺技术已有了很大进展,高浓度硫酸法取代稀硫酸法,实现了在一个反应釜内完成全部反应过程,并以蒸汽直接加热取代了蒸汽夹套间接加热的方式。工艺技术的发展不仅提高了热效率,且有利于采用大型反应釜和DCS 计算机控制。另外,国内二氧化硅设备制造能力也有很大提高,特别是大型增强聚丙烯厢式自动卸料压滤机(过滤面积最大已达500 ㎡)和大型喷雾干燥机(单套装置年生产能力可达2 万吨)的制造成功,使万吨级生产装置所用设备基本实现了国产化,建设投资显著降低,因此万吨级的装置迅速发展,为提高产品质量,降低原材料和动力消耗创造了良好条件。

        2010 年中国二氧化硅总产量约为93.4 万吨,国内实际消费为62.2 万吨,橡胶工业占二氧化硅消费总量的70%以上,其中制鞋占42%,轮胎占16%,硅橡胶、胶辊、胶带和电缆等橡胶制品占13%。二氧化硅的主要市场仍然是制鞋行业,轮胎行业用量较少。

        2012 年11 月欧盟开始实施轮胎标签法,受此影响不少国家开始制定自己的轮胎标签法规,我国也将绿色轮胎确定为轮胎产业发展方向,绿色轮胎进入大规模有序协作开发阶段,绿色轮胎的发展拉动了轮胎用二氧化硅的市场需求。

        3、沉淀法二氧化硅行业发展现状

        (1)产能情况

        十二五期间,国家采取一系列宏观调控和体制改革举措化解产能过剩问题,二氧化硅行业适度调低产量增速并使之保持在合理区间,生产从要素驱动、投资驱动转向创新驱动,从单纯注重产量增长到更加重视产品结构和提高质量,保持行业持续健康发展。

        十二五期间我国沉淀法二氧化硅产能和产量情况如下:
图:十二五期间我国沉淀法二氧化硅产能和产量情况

        截至2015 年,国内直接从事沉淀法二氧化硅厂家为52 家,总生产能力约为199 万吨,实际产量约为126.5 万吨,其中产能规模在5 万吨以上的厂家共有14 家。

        从沉淀法二氧化硅的生产企业性质来看,十二五期间国有企业的数量和产能逐渐下降;民营企业的数量逐渐下降,但产能迅速上升,部分民营企业成长迅速;外企企业的数量和产能基本维持不变。具体情况如下表所示:
表:具体情况

        国外沉淀法二氧化硅生产企业主要集中在赢创工业集团、索尔维、邱博工程材料、PPG 工业公司等跨国公司旗下,国外主要沉淀法二氧化硅生产企业的产能情况如下:
表:国外主要沉淀法二氧化硅生产企业的产能情况

        (2)消费构成

        从消费构成来看,国内沉淀法二氧化硅主要用于鞋类、轮胎、其他橡胶制品、农药、涂料、牙膏等。其中用于鞋类和轮胎的比例较高。近年来,制鞋业受原材料价格上涨、人民币升值等因素影响,增速放缓,导致制鞋用二氧化硅消费比例逐渐下降,与此相反,轮胎用二氧化硅呈现上升趋势,主要得益于汽车行业的快速发展,我国轮胎行业在市场需求的刺激下迎来了高速增长时期。同时,由于轮胎生产绿色化发展趋势,轮胎用二氧化硅消费量和消费比例均呈现上升趋势。

        截至2015 年,我国沉淀法二氧化硅的消费构成与国际存在一定差别,主要体现为我国的沉淀法二氧化硅消费构成中,制鞋业所占比例高于轮胎业。在非橡胶行业中,国内农药、饲料行业消费比例接近于国外比例,涂料和牙膏行业消费比例偏低。国内和国外沉淀法二氧化硅消费比例对比情况如下:
图:2015国内沉淀法二氧化硅消费比例对比情况


图:国外2015沉淀法二氧化硅消费比例对比情况

        (3)进出口情况

        十一五期间我国二氧化硅进口量从2005 年的7.24 万吨到2010 年的10.05万吨,年均增长率为6.8%,2010 年进口量达到峰值,十二五期间,我国沉淀法二氧化硅进口量逐年下降,截至2015 年,我国沉淀法二氧化硅进口量降至6.40万吨。

        随着我国沉淀法二氧化硅企业技术的不断提高,我国沉淀法二氧化硅的产品质量与国外企业的差距逐渐缩小,依靠成本优势,我国沉淀法二氧化硅已成功进入国际市场。2010-2015 年我国沉淀法二氧化硅的进出口情况如下:
图:我国沉淀法二氧化硅的进出口情况

        4、行业发展趋势

        (1)行业规模不断扩大

        从二氧化硅的市场需求来看,橡胶工业是二氧化硅的主要消费市场,占二氧化硅消费总量的70%以上。目前世界上包括欧盟、美国、日本和韩国等在内的国家和组织已经推行了绿色轮胎标签法规,绿色轮胎已成为轮胎发展的主流产品。世界范围内绿色轮胎的快速发展会不断扩大二氧化硅的消费市场和需求。2015 年全球轮胎市场容量约1,800 亿美元,根据预测,2020 年全球轮胎市场容量有望达到1,998 亿美元,其中绿色轮胎市场容量达到926 亿美元,占全球轮胎市场的46.5%,绿色轮胎的快速发展为二氧化硅行业的发展提供了重大机遇。另外,报告称,2014 年全球沉淀法二氧化硅市场容量达21.1 亿美元,预计2023 年将有望攀升至34.9 亿美元。

        (2)专业化生产趋势

        沉淀法二氧化硅的生产需要经过沉淀、过滤、干燥等多道工序,通过硅酸钠和一种无机酸(通常情况下为硫酸)发生化学反应沉淀而成。沉淀法二氧化硅生产过程中反应的控制有较高要求,原料的质量、各组分浓度、温度、反应时间、PH 值、搅拌速度等多种因素将影响生产二氧化硅的比表面积、结构、分散性和硅烷醇基团的浓度等,各个变量都要求精确的控制和调节。为实现上述生产工艺所能达到的各项指标要求,还需要专业的特种非标核心生产设备。尤其是用于轮胎、牙膏、涂料等的高档二氧化硅产品,需要长期的理论和实践经验积累才能实现稳定生产,对企业的研发能力和人才储备有较高要求。随着我国《绿色轮胎技术规范》的发布,下游客户对产品品质要求的不断提升以及国家环保政策的不断加强,将有越来越多的下游客户需要高品质二氧化硅,推动二氧化硅行业的专业化生产趋势进一步加强。

        (3)环保标准趋严趋势

        二氧化硅属化工行业,环保要求非常高。目前,我国在环境保护方面的法律法规包括《环境保护法》、《清洁生产法》、《水污染防治法》、《节约能源法》等,对环保、节能等方面的相关条律的执行力度越来越强,而化工企业由于本身耗能大、排污多的特点,容易到受相关政策严格排查,企业项目通过核准或环评的程序多、难度大。行业中很多企业使用燃煤方式生产,随着脱硫脱硝的监管要求趋严,原有排放标准将进一步提高。

        (4)规模化、全产业链化趋势

        传统的二氧化硅生产企业不可避免地承受原材料价格波动的风险,而规模较大、全产业链布局的二氧化硅生产企业能够在原材料价格波动时具有更强的议价能力,减少原材料价格波动对生产成本的影响,有效保证原料品质和持续供应,从而具有较强的抗风险能力和竞争优势。

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