Мировой спрос на бутандиол, по различным оценкам, превышает предложение на 15-25%, в зависимости от региона – на 35% . В России данный продукт не производится, спрос полностью удовлетворяется за счет импорта.
Бутандиол (БДО) – продукт органического синтеза, используемый для производства тетрагидрофурана, полибу-тилентерефталата, гаммабутиролактона и др. БДО является сырьем для производных, применяемых в нефтехимической промышленности, полимерной индустрии, агрохимии, фармацевтике, его относят к прекурсорам, внесенным в список IV Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в РФ.
Наиболее распространенный способ получения БДО, применяемый на большинстве предприятий, – метод “Реппе”. Его суть заключается в конденсации ацетилена с формальдегидом на медно-висмутовом катализаторе при температуре 90-100 °C и давлении 0,5-0,6 МПа с последующим гидрированием образовавшегося 2-бутин-1,4-диола на медно-никель-хромовом катализаторе (150-160 °C, давление 20 МПа). Выход продукта составляет около 90 %. Крупные производители 1,4-бутан-диола – BASF, Shanxi Sanwei – применяют процесс “Реппе”.
Главным конкурентом процесса “Реппе” является метод “Дэви”, основанный на гидрировании малеинового ангидрида в тетрагидрофуран с последующим его гидролизом. Метод “Дэви” позволяет получать товарный продукт чистотой до 99,95%. К высокой чистоте бутандиола особенно чувствительно производство полибутилентерефталата (ПБТ). Процесс “Дэви” применяют 10 предприятий с общим объемом производства более 400 тыс. т/год.
Итак, в процесс “Реппе” в качестве сырья используется формальдегид и ацетилен. При этом ацетилен получают из карбида кальция, который производится из известняка. Основным источником сырья для производства формальдегида является метанол, полученный из природного газа. Метанол в промышленных количествах можно получать и при газификации угля. В процессе “Дэви” в качестве сырья выступает малеиновый ангидрид, получаемый из нефти. Технология получения БДО и его производных по “Дэви” считается более прогрессивной, поскольку выход чистого продукта на 7 % выше, чем в процессе “Реппе”, выход БДО в котором 90 %.
Существуют и менее распространенные технологии получения бутандиола, такие как ацетоксилирование бутадиена на палладиевом катализаторе с последующим гидролизом ацетата и ацетоксилирование пропилена до аллилацетата с последующим гидроформилированием, гидрированием и гидролизом промежуточных продуктов. Из новейших разработок следует отметить производство БДО из янтарной кислоты, полученной биологическим путем. Одно из первых внедрений этого процесса – строящееся предприятие в Канаде (Сарния). Проектная мощность производства к 2014 г. – 23 тыс. т. Технологическая лицензия принадлежит компании DuPont.
Имеется и российская технология производства 1,4-бутандиола, запатентованная Институтом нефтехимии и катализа совместно с опытным заводом Академии наук Республики Башкортостан в 1995 г. Производство БДО по данной технологии существовало до 2005 г. на Новочеркасском заводе синтетических продуктов. В настоящее время точная информация о состоянии производственной линии и возможности возобновления производства отсутствует. По мнению аналитиков рынка, Новочеркасский завод синтетических продуктов полностью утратил возможность возвращения на рынок, сдав его зарубежным производителям.
Выбор технологии производства БДО зависит от множества факторов. Мировая практика свидетельствует, что технологии химических соединений с учетом региональных условий зачастую продолжают жить и развиваться вопреки мировому тренду. Так, в условиях внутреннего роста цен на нефть и газ технология “Реппе”, очевидно, будет более востребована. Нельзя сбрасывать со счетов и методику производства БДО из биоянтарной кислоты, хотя ее преимущества и недостатки выявятся только с течением времени.
Свойства и применение БДО
Бутандиол полностью смешивается с водой, спиртами, эфирами, кетонами, ароматическими и хлорированными углеводородами, другими апротонными растворителями и растительными маслами, поэтому используется в качестве функционального растворителя для различного рода пластиков, смол, воск и красок. Применяется БДО в следующих отраслях промышленности: в электронике как растворитель и раствор для удаления фоторезиста, обезжиривания и очистки; в фармацевтике как растворитель и средство экстракции; в промышленной и бытовой очистке для снятия красок, для средств и удаления граффити, для очистителей печей, для автомобильных и промышленных чистящих средств; в агрохимической промышленности как растворитель во время синтеза; в качестве увлажняющего агента для желатина, целлофана, специальных сортов бумаги и табака.
Кроме того, БДО является сырьем для получения ряда продуктов и полупродуктов тонкой химии и оргсинтеза, обладающих высокими реализационными свойствами. Около 45% всех объемов БДО потребляется для получения тетрагидрофурана (ТГФ), который представляет собой важный органический растворитель(в т. ч. для ПВХ). Далее при полимеризации из него получают поли-ТГФ – политетраметиленэтергликоль (ПТМЭГ), который является основным сырьем для производства спандекса и эластана. Почти половина мирового объема производства ТГФ приходится на заводы компании BASF. Далее идут компании Sinochem International Taicang Xingguo (КНР) и Mitsubishi Chemical Corp. (Япония). Практически весь производимый этими компаниями объем ТГФ потребляется локально с небольшой долей миграции.
Следующим продуктом по объему переработки БДО является полибутилентерефталат (ПБТ). ПБТ крайне востребован в производстве перспективных инженерных пластиков, химических волокон, новых материалов для оборонной, автомобильной и компьютерной промышленности и смежных отраслях. Технические пластмассы из ПБТ включены в пятерку наиболее перспективных материалов по показателям теплостойкости, химической стойкости и электрическим свойствам. Производство ПТБ растет на 6% в год.
Гаммабутиролактон (ГБЛ) является полупродуктом для производства ряда широко применяемой группы сольвентов, в числе которых 2-пирролидон и Н-метилпирролидон (НМП). В процессе переделов из 2-пирролидона получают винилпирролидон, а при последующей полимеризации – поливинилпирролидон (ПВП), которые незаменимы при производстве большой линейки ядохимикатов, медикаментов и косметики. Н-инилпирролидон (НВП) широко используется в качестве сомономера в производстве полимерных материалов и изделий медицинской техники. НМП является сильным растворителем с низкой летучестью, используется в производстве разного рода химикатов, в том числе для нефтехимического производства, применяется как средство экстракции в промышленных процессах. Например, в процессах восстановления бутадиена, экстракции BTX, очистки смазочных масел.
9% мирового объема БДО применяется для производства полиуретановых систем, которые благодаря гибким молекулярным связям приобретают особые свойства. Полиуретаны (ТПУ-эластомеры) нашли применение в обувной, автомобильной, легкой промышленности, а также в смежных отраслях.
Коньюнктура мирового рынка БДО
По оценкам аналитиков, мировой рынок потребления бутандиола растет на 7-8% в год. В США и Европе прирост составляет не более 4% в год, однако в Азии, включая Поднебесную, годовой рост превышает 10%. Особенно активный рост потребления наблюдался в конце 2009 г. – начале 2010 г. По некоторым данным, за последние 5-7 лет темпы роста потребления БДО превысили темпы роста мирового производства на 15-25%. Такое положение привело к дефициту БДО и его производных на рынках Европы и Азии и, как следствие, к заметному росту цен за последние 2 года.
В текущем году спрос на БДО превысил уровень производства на 8%. По данным ICIS, цены на продукт в 2010 г. перешагнули отметку EUR2000/т и сейчас вышли на уровень в EUR2500-2700. Снижения или стабилизации цен на бутандиол в ближайшем будущем не предвидится. Превышение спроса над предложением и бурный рост цен обусловлены рядом факторов. Помимо финансовой и политической нестабильности на ситуацию повлиял ряд форс-мажорных обстоятельств в 2010-2011 г. на крупных заводах-производителях. Кроме того, высокий уровень спроса связан с растущим рынком потребления ПБТ, волокна спандекс, а также с открытием новых направлений использования инженерных пластиков. Так, для инновационного российского проекта компании “Макполимер” по выпуску ПБТ с применением нанокомпозитов потребуется не менее 50 тыс. т 1,4-бутандиола в год.
Мировые производственные мощности БДО приблизились к 2,5 млн. т/год, а к 2014 г. объем производства вырастет почти в 1,5 раза. Ведущим регионом производства останется Азия, где львиную долю занимает Китай. Европа и США не намерены вводить новые мощности, однако на Ближнем Востоке намечается тенденция к расширению производства. Один из динамично развивающихся производителей БДО – компания Shanxi Sanwei (Китай), на долю которой приходится 20-25% объемов выпуска БДО быстрорастущего китайского рынка. В 2011 г. компания планирует вывести на полную мощность новую линию (технология “Дэви”) и завершить технологический апгрейд старой линии по методу “Реппе”. Это позволит компании увеличить производственные мощности более чем на 50%. В компании полагают, что основными факторами для роста мощностей являются удешевление производства и сокращение выбросов парниковых газов к 2012 г. в рамках Киотского протокола.
Поскольку Поднебесная все еще импортирует около 120 тыс. т бутандиола в год, Shanxi Sanwei намеревается в ближайшее время закрыть дефицит внутреннего рынка и выйти на 3 место в мире среди производителей продукта. Однако, несмотря на введение в строй новых мощностей, крупнейшие мировые производители планируют большую часть объемов БДО перерабатывать локально.
Российские реалии
Уже более 5 лет в России отсутствует производство БДО и его производных. Единственным продуцентом на территории РФ и СНГ до конца 2005 года являлся “Новочеркасский завод синтетических продуктов” (НЗСП). В 2006г. технологическая линия была полностью остановлена и производство не возобновлялось. По некоторым данным, в связи с износом оборудования и последовавшими за этим экономическими причинам “Новочеркасский завод синтетических продуктов” не планирует возвращаться на рынок БДО.
Российский рынок полностью зависит от поставок иностранных производителей. Доминирующим поставщиком (более 55%) является BASF, около 22% приходится на долю китайских производителей, 23% делят между собой американские Lyondell и Ashland (ранее ISP). Рынок БДО в РФ малоактивен и поэтому у зарубежных поставщиков – в результате продукция предоставляется в основном по остаточному принципу. Если получатель не является подразделением производителя, система заключения долгосрочных договоров фактически не работает, на рынке осуществляются спотовые сделки.
В июне 2010 г. постановлением правительства РФ №398 БДО и часть его производных были внесены в список IV Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в РФ, и утверждены как продукты, требующие получения специальных разрешений на импорт и переработку. Зависимость от импорта и непродуманные решения правительства привели к сокращению или закрытию ряда предприятий, чей производственный цикл зависел от использования БДО, полиТГФ и ПВП. Пуск новых производств, использующих современные технологии переработки БДО, был заморожен.
Российский рынок по-прежнему готов перерабатывать бутандиол в растущих объемах и продолжает испытывать дефицит этого продукта. Растущее потребление БДО в странах-поставщиках не дает российским компаниям каких-либо надежд на развитие конкурентной переработки. “Остается надеяться на прозрение правительства, других надежд у нас нет”, – прокомментировали ситуацию в одной из компаний, ведущих переработку БДО. (lkmportal/Химия Украины, СНГ, мира)