尽管时值盛夏,但硅产业链上的企业感受到的却是寒意袭人。
就多晶硅而言,去年以来,多晶硅产品的价格一路下跌,从去年年初的80美元/千克一直降到目前的25美元/千克左右。价格的大跌加上美国和韩国进口产品的冲击,国内多晶硅企业的生产经营陷入了困境,40多家多晶硅企业目前开工的只有七八家。
今年以来,我国光伏产业的低迷不振使得上游多晶硅产业也持续走低,也使多晶硅生产企业苦不堪言,加大副产物综合利用,谋求新的掘金点成为这些企业寻找产业艳阳天的出路。图为蓝天下的光伏电站。(能元 提供)
有机硅的命运也不例外,仅从几家有机硅上市企业的中报净利润同比都下降了30%以上,就不难看出行业利润大幅下滑的端倪。阶段性产能过剩以及市场疲软造成了有机硅全行业亏损,许多中小企业已经关门停产。
困境中,硅产业中的企业开始自救。在江苏中能硅业科技发展有限公司等4家多晶硅企业共同努力下,7月20日中国商务部在多晶硅领域对美国进行了反补贴和反倾销立案,对韩国发起了反倾销调查。
硅产业是新能源、新材料行业的主要分支,具有产业链条长、产品结构复杂的特点。为了促进硅产业链条各个环节的交流合作,提升产业整体竞争力,全国硅产业绿色发展战略联盟七月二十五日在京成立。图为揭牌仪式现场。(本报记者 李闻芝 摄)
而要想真正地迎来行业的春天,除了期待外部环境的改善外,更多的业内专家和企业提出一个创新的发展思路:对于硅产业这样一个应用领域甚广、副产物众多的行业而言,副产物的综合利用将是行业摆脱困境的独门秘籍。
生产经营:
两块绊脚石制约发展
我国是目前世界最大的硅产品生产与消费国,各主要产品的产量、消费量年均增速均超过20%。2011年,我国有机硅氧烷产量接近50万吨,消费量近58万吨;多晶硅产量近8.5万吨,消费量近15万吨;金属级硅产量约125万吨,消费量约67万吨。硅产业总体规模接近全球规模的三分之一。
“有机硅和多晶硅产能严重过剩已经是不争的事实。当前,我国有机硅行业正处在有史以来最艰难的时期。”有机硅化合物及材料教育部工程研究中心主任、武大有机硅新材料股份有限公司总经理廖俊这样描述目前硅产业的现状。廖俊进一步分析道:“有机硅单体等上游产业阶段性产能严重过剩与当前国内外市场需求萎靡不振的共同作用是造成硅产业陷入困境的主要原因。目前的硅产业中停产、半停产的企业比比皆是,勉强维持生产的企业利润也在下滑甚至亏损。”
中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会秘书长王静敏也表达了同样的观点。她认为,今年硅产业发展面临着总体需求不振,产品价格一路下滑,企业开工率锐减的严峻形势,制约硅产业发展的深层次矛盾日益凸显:我国多晶硅光伏行业两头在外的局面目前仍未得到根本改变,产业发展过度依赖国外市场;有机硅单体企业数量是国外的4倍多,产品总量达到了200万吨左右,超过需求量的1倍。
如果说产能过剩是我国硅产业陷入困境的原因之一,那么副产物多、污染严重则是阻碍行业发展的另一块绊脚石。
全国硅产业绿色发展战略联盟提供的数据显示,按照目前的改进西门子法生产工艺,多晶硅企业每生产1吨的多晶硅就会产生12吨的四氯化硅。如此大量的副产物如果不做循环利用的话,不仅会造成严重环境污染,同时浪费的这部分资源大幅增加了多晶硅企业的成本。
江苏中能硅业自主研发,获得国家专利的氯氢化装置能将多晶硅生产过程中产生的副产物四氯化硅全部转化为多晶硅原料三氯氢硅,实现物料循环利用。图为中能硅业生产车间。(钟江 提供)
相比于多晶硅,有机硅产业的副产物问题就更为突出。有机硅下游产业链长而分散,产品有四大类,牌号多达上万个,副产物的种类多达七大类,包括甲基类、乙基类、乙烯基类、苯基类、烷氧基类和其他官能基类。按业内专家的统计,有机硅产业的副产物的品种多达90多种,有些苯基硅烷副产物还是持久性有机污染物,已被国际组织列入淘汰名单。
原化工部晨光化工研究院院长傅积赉介绍说,在我国多晶硅企业大发展时期,副产物四氯化硅泛滥成灾,有的工厂随意倾倒,不仅浪费了氯和硅资源,而且严重污染环境。如何处理多余的四氯化硅成为多晶硅行业的瓶颈。很多企业都是将四氯化硅反复进行氢化,将其转化成三氯硅烷。由于氢化的单程转化率不高,所以反复氢化和分离要耗费大量电能,增加多晶硅的生产成本。“如何将四氯化硅有效利用,这是业界值得考虑的问题。”傅积赉表示。
同样的,连续多年有机硅单体生产厂家下游产品开发不足,造成部分有机硅单体难以全部均衡利用,副产物甲基三氯硅烷单体过剩已成为困扰单体生产厂的现实问题,单体分馏剩余的高沸物、低沸物和湿法除尘产生的渣浆,更是成为有机硅单体生产企业的沉重拖累。
副产物多是硅产业不同于其他石油和化工行业中子行业的特点,这让硅产业的发展面临着巨大的环境保护压力。但从另外一方面讲,如果将这些副产物加以充分的深加工和利用,也会给硅产业在应对世界经济疲软、国内市场萎缩的危机时提供更有力的抓手。业内越来越多的人意识到,如果只是简单地处理,90多种副产物就成了破坏环境的污染源;但如果进行深加工再利用,许多副产物就会变成性能优异、市场前景看好的特种功能性的新产品。
精深加工:
防污增效可一箭双雕
在与宁波鑫谷硅胶有限公司总经理颜建平的交谈中记者了解到,目前大部分硅产品及下游产品的价格还在下降过程中,唯独白炭黑的价格却在逆势上涨。究其原因,白炭黑大部分是由多晶硅的副产物四氯化硅加工而成的,而目前国内80%的多晶硅企业歇业停产,使得四氯化硅的供给量锐减,从而直接影响了白炭黑的产量和供应量。
这样的市场现象让我们从一个侧面看到了硅产品副产物综合利用前景。“硅产业副产物的处理问题早已引起各方面的重视,不少企业已经进行了综合利用研究开发。”全国硅产业绿色发展战略联盟高级顾问姜承永介绍说,多晶硅的副产物四氯化硅目前主要是用于生产白炭黑和硅酸酯。而白炭黑主要用于橡胶补强以及作为塑料、涂料及日用护理品的添加剂,硅酸酯主要用作室温硫化硅橡胶的交联剂、合成硅树脂的原料以及用作精密铸造砂型固结剂等;有机硅产业副产物综合利用主要有,用甲基三氯硅烷生产甲基三乙氧基硅烷、用甲基三氯硅烷生产有机硅防水剂、用甲基三氯硅烷生产甲基硅树脂、用甲基氯硅烷单体高沸物生产支链型硅油、用甲基氯硅烷单体高低沸物生产甲基硅醇钠等。这些技术都已经比较成熟,在相关的企业中也有大量的应用。
但记者了解到,企业对这些副产物综合利用最初的目的是从节能减排和防治环境污染的角度出发的。而在目前企业面临生死存亡考验的关键时期,对于副产物的利用,人们已经赋予其全新的概念和更多的内涵。
廖俊告诉记者:“在硅烷合成过程中,往往伴生多种副产物,几乎无法避免。如何有效减少副产物的产生、降低生产消耗、避免环境污染,是摆在我们面前的重要课题。副产物的综合利用已经不仅仅是环境保护、节约资源的需求,更是企业降低成本、提高效益的需求,站在更高的角度来看,则是硅行业实现可持续发展、提升行业竞争力的需求。”
姜承永也表示,硅产业要可持续发展,就必须要强化对副产物处理与综合利用的研究开发。企业应该广开思路,扩展研究领域,延伸副产物综合利用的产品链。他同时强调,在改进副产物处理工艺技术的同时,加强副产物后续产品的配套应用技术研究,不仅可以达到消除副产物过剩的问题,又能为企业创造更多的附加经济效益,帮助企业尽早走出当前的生产经营困境。
综合利用:
延伸产业链前景可期
如何将废物变成宝物,一场在副产物中掘金的运动正在硅产业中酝酿。
“尽管对副产物的回收利用一直都在做,但现有的加工利用方法大多局限于传统的技术路线,有的处理工艺技术粗糙,有的处理后产品应用技术存在缺陷,大多数企业的副产物处理仍处于投入大于产出的非盈利被动阶段。”姜承永指出。
那么如何将隐藏在副产物中的宝藏挖掘出来,让副产物的利用真正成为硅产业实现产业升级、技术提升、竞争力增强的支点呢?业内专家纷纷提出了各自的见解。
姜承永提出,对于硅产业副产物的综合利用,要认真研究下游市场的需求。硅产业的特点在于下游应用十分广泛,有机硅下游产品包括硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类产品、上万个牌号,应用领域涉及建筑、化工、采油、电子、个人护理用品、医疗、食品、机械加工、服装纺织、航天、军工等多个行业,许多新产品在下游领域的应用还处在起步或是空白阶段,只有仔细地认真研究发掘,才能发现市场中的蓝海。
姜承永介绍,以甲基氯硅烷高低沸物为原料制成反应活性硅油(硅树脂)用于油井压裂用支撑剂压裂砂为例,这就是一个极具市场前景而还未被开发的领域。用反应活性硅油包覆硅树脂制成的树脂砂作为支撑剂,在井下高温条件下仍保持良好的机械强度和表面疏水性能,不仅能降低渗流阻力,而且还有透油阻水的特殊功能,可以明显提高油井压裂增产的效果。更重要的是,在未来页岩气的开采中,有机硅聚合物涂覆的树脂将发挥无可替代的作用。
廖俊也表达了同样的观点,“实际上,我国目前对于有机硅的副产物的利用仅仅是初级和低端应用,而许多领域的高档终端产品在市场上还是空白。这主要是因作为中间体的有机硅单体我国没有生产,究其原因是国内的企业没有重视副产物的综合利用与市场开发。”以一甲基氯硅烷为例,以其为原料可以进一步延伸生产出交联剂、防水剂、白炭黑、树脂、中间体(苯甲基硅烷、氯甲基硅烷等)、植物生长促进剂等,其中以一甲基氯硅烷为原料生产的用于建筑的高档防水剂,国外进口产品每千克卖到20多元,而国内普通的防水剂的价格只有6元左右。由此可见,加强下游市场的研究,开发相应的产品,是有机硅企业提高经济效益的重要途径之一。
廖俊还提出,在副产物的综合利用上要遵循“行业内产差异化竞争,行业间替代性竞争”的原则。他解释说,有机硅行业内的企业在抢市场的时候,不要将眼光盯在一个方向上,跟风上项目,而应该广开思路,进行差异化的产品开发。另外,随着我国有机硅产业规模的持续扩大,产品价格也在大幅度下降,这也使得原来只能用于军工行业的硅树脂和硅橡胶产品的身价不断降低,通过对副产物的深入开发,也可以更好地推动这些材料在民用领域的应用。
“在硅产业副产物的深加工和综合利用上,上下游行业间以及兄弟企业间的合作非常重要。”廖俊最后强调说。