PAO的供需情況及產(chǎn)能分布
根據(jù)來(lái)自加州的市場(chǎng)調(diào)查公司Grand View Research最新發(fā)布的研究報(bào)告預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)至2025年,PAO的使用量將以每年3.5%的速率遞增,全球PAO市場(chǎng)需求量將達(dá)到81.52萬(wàn)噸,即15.8億美元。2015年P(guān)AO需求量大約為58.24萬(wàn)噸。
全球PAO生產(chǎn)情況(截止2018年)
(數(shù)據(jù)參考來(lái)源: Milind Phadke)
全球三大PAO制造商為英力士、埃克森美孚和雪佛龍菲利普斯化工。其中只有??松梨跊]有自產(chǎn)α烯烴(α烯烴是生產(chǎn)PAO的原料)。
α烯烴的種類及產(chǎn)能分布
生產(chǎn)PAO的主要原料是C8到C12烯烴,預(yù)計(jì)截止2018年全球生產(chǎn)α烯烴的廠家及產(chǎn)量情況如下:
(數(shù)據(jù)來(lái)源: Lubes N Greases, NACO estimates)
C4到C20+烯烴中能用于生產(chǎn)PAO的主要是C10烯烴,大約占產(chǎn)量的10%-12%,其次是C12烯烴,部分產(chǎn)品里面也會(huì)有少量的C8。
未來(lái)兩三年內(nèi),隨著中國(guó)煤制油項(xiàng)目的大量投產(chǎn),將可有效解決目前國(guó)內(nèi)沒有高純a烯烴的難題。單神華一家,煤制α烯烴產(chǎn)能就將近50萬(wàn)噸,其中可用于PAO合成的a烯烴有10多萬(wàn)噸。山西潞安納克碳一化工率先采用了自產(chǎn)的煤制α烯烴原料生產(chǎn)中高粘度SmartSyn150、SmartSyn200C產(chǎn)品,目前在市場(chǎng)上已經(jīng)取得了不錯(cuò)的銷路,且客戶反饋很好,是真正高性價(jià)比的國(guó)產(chǎn)合成基礎(chǔ)油。
α烯烴的生產(chǎn)工藝
根據(jù)LAO原料工藝來(lái)源不同,α烯烴的生產(chǎn)有三種不同的工藝類型,主要分為乙烯齊聚、蠟裂解、費(fèi)托合成三大類。
乙烯齊聚法是目前全球最為廣泛的工藝,可制備高純的a烯烴,其碳數(shù)分布是從C4到C30+,都是偶碳數(shù)烯烴,再通過(guò)精餾工藝分離出高純度的a烯烴,其中可用于PAO合成的烯烴主要是C8到C12烯烴。
蠟裂解烯烴成分復(fù)雜,a烯烴純度低,含有內(nèi)烯烴、支鏈烯烴、雙烯等,以此為原料合成的PAO在粘溫性能、高低溫性能方面都有較大差異。
而采用費(fèi)托合成得到的a烯烴是連續(xù)碳數(shù)分布,如C8、C9、C10、C11……,與傳統(tǒng)乙烯齊聚制備的LAO不同,可以通過(guò)分離出合適的a烯烴用于PAO合成。
不同碳數(shù)α烯烴聚合生產(chǎn)PAO的差別
從上圖可以很清楚地看出,在聚合時(shí)選用的α烯烴碳數(shù)越低,其低溫性能越好,但粘度指數(shù)、高溫性能和蒸發(fā)性能會(huì)變差,如果α烯烴碳數(shù)越高,其高溫性能和粘度指數(shù)就越高,但低溫性能會(huì)變差。采用C10為原料來(lái)生產(chǎn)PAO能較好地平衡高低溫性能和粘溫性能 。
但因C10會(huì)面臨資源短缺或者價(jià)格偏高的問題,為了平衡成本及保證貨源穩(wěn)定性,生產(chǎn)商也會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求選用混合烯烴或其它適合的烯烴為原料來(lái)生產(chǎn)。下面我們可以看看以混合烯烴、C8、C10、C12聚合的PAO8產(chǎn)品的指標(biāo)差異。
(數(shù)據(jù)參考來(lái)源: 埃克森美孚)
從上圖數(shù)據(jù)來(lái)看,用混合烯烴、C8、C10、C12生產(chǎn)PAO,其100℃運(yùn)動(dòng)粘度都差不多,但碳數(shù)越大粘指越高。
把以上兩張圖的數(shù)據(jù)綜合起來(lái)看就可以很好地解釋為什么同等粘度產(chǎn)品有的傾點(diǎn)好但粘指低,有的粘指好但傾點(diǎn)高,除了工藝控制上的細(xì)微差異外還關(guān)乎原料的選擇。
生產(chǎn)PAO的催化劑體系選擇
PAO——聚α烯烴,顧名思義就是α烯烴聚合的產(chǎn)物。一般用于PAO生產(chǎn)的主要是在C8到C12區(qū)間里,為了把這些烯烴聚合起來(lái),需要催化劑和外部能量如三氯化鋁、三氟化硼、茂金屬的作用,這些都是常用的催化劑體系。不同的原料選擇,不同的催化體系,不同的聚合度控制,就會(huì)生產(chǎn)出不同粘度的PAO產(chǎn)品。
生產(chǎn)低粘度PAO用三種催化劑體系都行,但是各有利弊。相對(duì)來(lái)說(shuō),用三氟化硼制備低粘度PAO具有高的選擇性,因此國(guó)際公司一般都采用三氟化硼生產(chǎn)低粘度PAO。而三氯化鋁則比較適合做中高粘度PAO,國(guó)際上也同樣選擇這個(gè)路線做PAO40/100,因?yàn)槿绻眠@個(gè)體系做低粘度從成本上來(lái)說(shuō)不太劃算。茂金屬也可以用來(lái)生產(chǎn)低粘度,但同樣會(huì)面臨工藝障礙和成本問題,總的來(lái)說(shuō),茂金屬很擅長(zhǎng)制備高粘度和超高粘度。
所以,我們不能簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)一個(gè)技術(shù)的先進(jìn)或落后,而是要看自身的市場(chǎng)目標(biāo)和需求,也要看有多少資金可以用于裝置安全保障和環(huán)保投入,所以這是個(gè)非常復(fù)雜的測(cè)算,需要綜合各方面的要求來(lái)衡量。