氣相法氧化鋁行業(yè)發(fā)展概況

氣相法氧化鋁行業(yè)發(fā)展概況氣相二氧化硅行業(yè)發(fā)展概況二十世紀初期，隨著世界范圍內(nèi)橡膠工業(yè)的快速發(fā)展，橡膠工業(yè)的補強填料主要是氧化鋅，到二十世紀二十年代，隨著炭黑的試制成功從而開創(chuàng)了橡膠補強的新時代，將炭黑用于橡膠補強使橡膠的力學(xué)性能得到極大的提高，然而炭黑最大的缺點是其本身為一種黑色粉末，其顏色屬性決定了炭黑不能用于制備淺色或彩色橡膠制品。到了二十世紀四十年代，德國Degussa成功開發(fā)出以四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解制備氣相二氧化硅的工藝，隨著氣相二氧化硅產(chǎn)品的出現(xiàn)，賦予了橡膠及硅橡膠產(chǎn)品極好的拉伸強度和撕裂強度，打破了黑色橡膠獨占市場的局面。在二十世紀六十至七十年代，氣相二氧化硅主要是以四氯化硅為原料，生產(chǎn)工藝容易控制，但生產(chǎn)成本較高。隨著有機硅單體工業(yè)的發(fā)展，其副產(chǎn)物一甲基三氯硅烷等的處理問題成了束縛其發(fā)展的瓶頸。通常情況下，一甲基三氯硅烷被用于硅烷交聯(lián)劑、硅樹脂和防水涂料制造，但是因為用量有限，因此其急需找到新的出路。到二十世紀八十年代，使用有機硅單體副產(chǎn)物或?qū)⒃摳碑a(chǎn)物與四氯化硅進行混合制備氣相二氧化硅的工藝得到突破和應(yīng)用，通過有機硅單體副產(chǎn)物生產(chǎn)氣相二氧化硅有效的降低了生產(chǎn)成本。自二戰(zhàn)以后，氣相二氧化硅工業(yè)實現(xiàn)了商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展，但整個行業(yè)呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，行業(yè)核心技術(shù)和市場被少數(shù)跨國企業(yè)封鎖和壟斷。我國的氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)起步較晚，二十世紀六十年代我國開始小規(guī)模生產(chǎn)氣相二氧化硅。二十世紀九十年代初，隨著一大批民營有機硅下游深加工企業(yè)的崛起，氣相二氧化硅的市場需求快速增長，國內(nèi)少部分企業(yè)開始對氣相二氧化硅的生產(chǎn)工藝技術(shù)進行持續(xù)攻關(guān)，2001年國內(nèi)首套以一甲基三氯硅烷為原材料的氣相二氧化硅裝置點火成功，隨著國內(nèi)部分氣相二氧化硅生產(chǎn)企業(yè)在此后的十幾年時間內(nèi)不斷的產(chǎn)能提升和完善工藝技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)的親水型氣相二氧化硅產(chǎn)品質(zhì)量和供應(yīng)量已經(jīng)達到或接近國外生產(chǎn)企業(yè)的水平，我國已經(jīng)成為全球除德國、美國和日本外能自主生產(chǎn)氣相二氧化硅產(chǎn)品的少數(shù)國家之一。有機硅行業(yè)的發(fā)展對產(chǎn)業(yè)的促進作用有機硅是新材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要分支，被列入《中國制造2025》重點發(fā)展領(lǐng)域。氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領(lǐng)域的使用量占其總消費量的60%以上。氣相二氧化硅在硅橡膠中最重要的作用是補強，另外還能提高硅橡膠的抗高溫性和耐化學(xué)性，使硅橡膠應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。此有機硅行業(yè)的持續(xù)發(fā)展無論從原材料供應(yīng)端還是市場需求端均將促進氣相二氧化硅行業(yè)的快速穩(wěn)步發(fā)展。氣相二氧化硅行業(yè)與上下游之間的關(guān)系（一）氣相二氧化硅在硅產(chǎn)業(yè)鏈中的環(huán)節(jié)及產(chǎn)品定位從整個高純硅產(chǎn)業(yè)鏈來看，可分為有機硅產(chǎn)業(yè)鏈和晶體硅產(chǎn)業(yè)鏈。有機硅產(chǎn)業(yè)鏈由基礎(chǔ)原料、單體、中間體、深加工產(chǎn)品四個環(huán)節(jié)組成。生產(chǎn)有機硅的基礎(chǔ)原料主要有金屬硅、甲醇、氯化氫等，通過基礎(chǔ)原料先合成有機硅單體，有機硅單體是整個有機硅工業(yè)的基礎(chǔ)和支柱。有機硅單體經(jīng)水解、裂解、聚合等工序制得各種硅氧烷環(huán)體、基礎(chǔ)硅油、硅橡膠基礎(chǔ)膠料等有機硅中間體，最后經(jīng)不同反應(yīng)或添加各類填料及助劑（如氣相二氧化硅）后制得各種各樣的下游終端產(chǎn)品。在下游終端產(chǎn)品中，硅橡膠、硅樹脂、硅油和功能性硅烷是有機硅材料的四大門類，氣相二氧化硅主要添加在硅橡膠和硅樹脂中用于其終端產(chǎn)品的生產(chǎn)，而氣相二氧化硅作為一種特殊的硅化學(xué)品，其主要通過有機硅單體的副產(chǎn)物為原料制得，同時又是生產(chǎn)有機硅下游產(chǎn)品的重要原料之一，還可廣泛用于其它非有機硅領(lǐng)域。在晶體硅產(chǎn)業(yè)鏈中，硅粉和氯化氫氣體合成后會產(chǎn)生三氯氫硅，再經(jīng)過反復(fù)精餾純化后在還原爐中通過化學(xué)沉積工藝生成多晶硅，并副產(chǎn)大量的四氯化硅。傳統(tǒng)的改良西門子工藝是四氯化硅在經(jīng)過氫化還原為三氯氫硅繼續(xù)作為原料生產(chǎn)多晶硅，剩余部分四氯化硅用于生產(chǎn)氣相二氧化硅。此外，三氯氫硅經(jīng)過與氯丙烯反應(yīng)會合成中間體γ1（γ-氯丙基三氯硅烷），通過進一步反應(yīng)可以制備各類硅烷偶聯(lián)劑，γ1和三氯氫硅在合成反應(yīng)中會產(chǎn)生副產(chǎn)物四氯化硅，而四氯化硅可用于氣相二氧化硅的生產(chǎn)。目前多晶硅企業(yè)普遍采用了冷氫化技術(shù)，使得四氯化硅的回用比例顯著提高，從而造成四氯化硅的供應(yīng)減少，因此原材料主要依賴于外購四氯化硅進行生產(chǎn)的氣相二氧化硅企業(yè)將面臨淘汰的風險。從氣相二氧化硅在硅產(chǎn)業(yè)鏈中的定位來看，以有機硅和多晶硅的副產(chǎn)物為原料均可制備氣相二氧化硅，而氣相二氧化硅生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物氯化氫也可以用于有機硅和多晶硅原材料的生產(chǎn)，氣相二氧化硅作為硅材料生產(chǎn)鏈上閉鎖循環(huán)的一部分，不僅減少了相關(guān)副產(chǎn)物處置的難題，也提高了有機硅和多晶硅副產(chǎn)物的使用價值，對綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的升級具有重要的促進作用。（二）氣相二氧化硅行業(yè)上游行業(yè)情況氣相二氧化硅行業(yè)上游為有機硅和多晶硅制造行業(yè)，其發(fā)展與有機硅和多晶硅行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。氣相二氧化硅主要有兩種原料生產(chǎn)路線，分別是以四氯化硅或一甲基三氯硅烷為原料進行制備。在20世紀60-70年代，氣相二氧化硅生產(chǎn)主要以四氯化硅為原料，生產(chǎn)工藝容易控制，但成本較高。從2011年開始，受多晶硅行業(yè)面臨漫長的去庫存調(diào)整影響，此后，主流多晶硅廠家廣泛采用冷氫化技術(shù)，使得多晶硅廠家對四氯化硅的回用比例顯著提高，四氯化硅對外供應(yīng)減少。隨著有機硅單體工業(yè)的發(fā)展，其副產(chǎn)物一甲基三氯硅烷的出路問題成了束縛其發(fā)展的瓶頸，因此以一甲基三氯硅烷為原料制備氣相二氧化硅逐漸成為主流。目前有機硅單體生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，副產(chǎn)物一甲基三氯硅烷的產(chǎn)出比基本穩(wěn)定，其市場供應(yīng)量主要決定于有機硅單體裝置的開工情況。根據(jù)SAGSI的統(tǒng)計，一甲基三氯硅烷主要來源于有機硅單體生產(chǎn)的副產(chǎn)物，我國現(xiàn)有12家有機硅單體企業(yè)在產(chǎn)，多數(shù)都自配或合作建有氣相二氧化硅裝置，沒有配套氣相二氧化硅裝置的有機硅單體企業(yè)有唐山三友、魯西化工和山東金嶺化工股份，目前市場上流通的一甲基三氯硅烷主要由這三家提供。目前有機硅單體生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，其副產(chǎn)物一甲基三氯硅烷的產(chǎn)出比基本穩(wěn)定，其市場供應(yīng)量主要決定于有機硅單體裝置的開工情況。（三）氣相二氧化硅行業(yè)下游行業(yè)情況氣相二氧化硅的下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在改善下游產(chǎn)品性能方面有重要作用。氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領(lǐng)域的使用量占其總消費量的60%以上，在其他有機硅產(chǎn)品如硅樹脂中也有應(yīng)用；另外在涂料油墨、膠粘劑、合成樹脂、化學(xué)機械拋光、復(fù)合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農(nóng)業(yè)、化妝品、食品、醫(yī)藥、絕熱保溫材料等領(lǐng)域，氣相二氧化硅的應(yīng)用也保持持續(xù)增長。氣相二氧化硅最重要的用戶是有機硅行業(yè)，其中以硅橡膠為主。根據(jù)SAGSI統(tǒng)計，2021年有機硅領(lǐng)域消耗氣相二氧化硅約7．76萬噸，同比增長14．65%。預(yù)計2022年該領(lǐng)域需求量為8．81萬噸，同比增長13．50%。預(yù)計到2026年需求量為13．59萬噸，2022-2026年年均增速為11．80%。2021年氣相二氧化硅在其他領(lǐng)域消費量約為0．96萬噸，同比增長15．70%。考慮到新能源汽車領(lǐng)域未來的增長趨勢，鋰電池等產(chǎn)業(yè)對氣相二氧化硅將具有較大需求，預(yù)計2026年其他領(lǐng)域?qū)庀喽趸璧男枨罅繉⑦_到1．53萬噸，年均增長9．80%。氣相二氧化硅行業(yè)發(fā)展趨勢（一）氣相二氧化硅的應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)多元化發(fā)展的趨勢氣相二氧化硅最重要的用戶是有機硅行業(yè)，其中以硅橡膠為主，硅橡膠在航空航天、國防工業(yè)、機械制造、電子電器、建筑裝飾、居家用具、生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域具有不可替代的作用，是公認的新型先進合成材料，在新基建中也發(fā)揮了重要重要。除了硅橡膠以外，氣相二氧化硅還可以用于填充硅樹脂，特別是用于電子領(lǐng)域和硅橡膠混煉中的硅樹脂。我國是涂料生產(chǎn)和消費大國，在涂料中加入氣相二氧化硅，可提供防結(jié)塊、防流掛、乳化性、消光性、懸浮、增稠和觸變等功能。氣相二氧化硅也為樹脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機遇，可以達到改善樹脂基材料性能的目的。在膠粘劑中，氣相二氧化硅主要作為補強劑和添加劑，起到流變控制、防沉降、防止流掛和補強作用。此外，氣相二氧化硅在化學(xué)機械拋光、復(fù)合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農(nóng)業(yè)、化妝品、食品、醫(yī)藥、絕熱保溫材料等領(lǐng)域中也有廣泛的應(yīng)用空間。隨著未來氣相二氧化硅下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，應(yīng)用領(lǐng)域的多元化為氣相二氧化硅提供了廣闊的市場空間。（二）環(huán)保政策趨嚴將推動氣相二氧化硅行業(yè)集中度進一步提高近年來，隨著我國環(huán)保政策密集出臺，環(huán)保力度進一步加大，多地陸續(xù)出臺了多個涉及化工園區(qū)的環(huán)境、整頓、提升、搬遷等政策。隨著環(huán)保要求的提高，目前國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模較小、技術(shù)水平及環(huán)保投入較低的企業(yè)將逐步被淘汰。氣相二氧化硅由于生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，設(shè)備投入較大，部分企業(yè)未來可能將因為產(chǎn)能規(guī)模及環(huán)保不達標等因素逐步退出市場，市場格局及行業(yè)集中度將向研發(fā)能力突出、技術(shù)工藝先進的企業(yè)集中，從而使具有核心競爭能力的企業(yè)進一步提高市場份額及競爭力。國內(nèi)的多晶硅產(chǎn)業(yè)起步于上世紀六十年代，隨著本世紀初國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，多晶硅產(chǎn)能在大幅提高的同時，必然導(dǎo)致其還原反應(yīng)中的副產(chǎn)物四氯化硅的消化成為多晶硅行業(yè)發(fā)展的瓶頸。四氯化硅作為一種高度危險的化學(xué)品，不能用普通的方法進行處理，傳統(tǒng)方法是將四氯化硅提純，然后跟無水乙醇（或甲醇）進行酯化反應(yīng)，在常溫常壓下制備硅酸乙酯（或硅酸甲酯），由于使用量十分有限，且處理過程中仍存在一些技術(shù)困難，因此利用多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅為原料生產(chǎn)氣相二氧化硅是一個具有經(jīng)濟和環(huán)保雙重效益的工藝技術(shù)，既解決了束縛多晶硅行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，降低了多晶硅生產(chǎn)成本，達到多晶硅生產(chǎn)節(jié)能減排、潔凈環(huán)保、循環(huán)利用的目的，從而促進我國多晶硅行業(yè)健康發(fā)展，又可以給氣相二氧化硅行業(yè)提供大量生產(chǎn)原料，從而形成產(chǎn)業(yè)之間的資源互補，互相利用的循環(huán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。但目前隨著國內(nèi)多晶硅企業(yè)普遍采用冷氫化技術(shù)回收及循環(huán)使用大部分的四氯化硅副產(chǎn)物，導(dǎo)致四氯化硅供應(yīng)量大幅減少，使得純粹采用四氯化硅作為原材料生產(chǎn)氣相二氧化硅的企業(yè)可能面臨原材料短缺的風險。（三）有機硅行業(yè)的發(fā)展對產(chǎn)業(yè)的促進作用有機硅是新材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要分支，被列入《中國制造2025》重點發(fā)展領(lǐng)域。氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領(lǐng)域的使用量占其總消費量的60%以上。氣相二氧化硅在硅橡膠中最重要的作用是補強，另外還能提高硅橡膠的抗高溫性和耐化學(xué)性，使硅橡膠應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。由于氣相二氧化硅產(chǎn)品價格較高，雖然市場上存在使用沉淀法二氧化硅作為替代產(chǎn)品的情形，但氣相二氧化硅在硅橡膠中的補強性能仍然具有不可或缺的作用。隨著有機硅單體工業(yè)的快速發(fā)展，其副產(chǎn)物一甲基三氯硅烷的出路問題成了束縛其發(fā)展的瓶頸，因此以一甲基三氯硅烷為原料制備氣相二氧化硅逐漸成為新的生產(chǎn)方式，氣相二氧化硅的生產(chǎn)成本明顯下降，使得氣相二氧化硅的競爭優(yōu)勢不斷增強，因此有機硅行業(yè)的持續(xù)發(fā)展無論從原材料供應(yīng)端還是市場需求端均將促進氣相二氧化硅行業(yè)的快速穩(wěn)步發(fā)展。氣相二氧化硅行業(yè)產(chǎn)能及產(chǎn)量規(guī)模情況根據(jù)SAGSI的統(tǒng)計，2021年全球氣相二氧化硅產(chǎn)能為45．89萬噸/年，同比增加3．20%，新增產(chǎn)能全部來自我國。結(jié)合已公布計劃，再考慮新建項目投產(chǎn)可能性及部分落后產(chǎn)能被淘汰，預(yù)計到2026年全球產(chǎn)能仍將凈增8．99萬噸/年，達到56．88萬噸/年左右。2022-2026年全球產(chǎn)能年均增長率預(yù)計為3．60%。2021年全球氣相二氧化硅產(chǎn)量約為32．40萬噸，同比增加8．00%。2017-2021年全球產(chǎn)量年均增長率為4．60%。根據(jù)SAGSI預(yù)計，2026年全球氣相二氧化硅產(chǎn)量將達到39．90萬噸，2022-2026年全球產(chǎn)量年均增長率約4．50%。經(jīng)過長期發(fā)展，我國氣相二氧化硅工藝技術(shù)有了較大進展。2017年至2021年我國氣相二氧化硅產(chǎn)能和產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢，截至2021年，我國氣相二氧化硅生產(chǎn)能力為17．88萬噸/年，占全球總產(chǎn)能的39．00%；產(chǎn)量約12．84萬噸，占全球產(chǎn)量的39．60%。2017-2021年，我國氣相二氧化硅產(chǎn)能年均增長率為7．20%。根據(jù)SAGSI預(yù)計，2026年我國氣相二氧化硅產(chǎn)能將達到28．88萬噸/年，產(chǎn)量為21．40萬噸。全球氣相二氧化硅發(fā)展歷程氣相二氧化硅，俗稱氣相法白炭黑，是由硅的鹵化物（主要是一甲基三氯硅烷和四氯化硅，少部分企業(yè)使用三氯氫硅）在氫氧火焰中高溫水解生成的帶有表面羥基的無定形納米級白色粉末，常態(tài)下為白色絮狀粉末，該產(chǎn)品具有粒徑小、比表面積大、化學(xué)純度高、分散性能好等特征。氣相二氧化硅在補強、增稠、觸變、防沉、抗流掛、吸附、隔熱等方面的性能更優(yōu)異于沉淀法產(chǎn)品，因其產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)與硅橡膠相似，可以大幅提高硅橡膠制品的抗拉強度，提高彈性模量和伸長率，因此其在硅橡膠領(lǐng)域的使用量較大。由于氣相二氧化硅的制備工藝更加復(fù)雜，市場價格較高，除主要用于硅橡膠外，其作為功能性添加劑在油墨涂料、合成樹脂、化學(xué)機械拋光、復(fù)合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農(nóng)業(yè)、化妝品、食品、醫(yī)藥、絕熱保溫材料等相關(guān)領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。二十世紀初期，隨著世界范圍內(nèi)橡膠工業(yè)的快速發(fā)展，橡膠工業(yè)的補強填料主要是氧化鋅，到二十世紀二十年代，隨著炭黑的試制成功從而開創(chuàng)了橡膠補強的新時代，將炭黑用于橡膠補強使橡膠的力學(xué)性能得到極大的提高，然而炭黑最大的缺點是其本身為一種黑色粉末，其顏色屬性決定了炭