丙烯酸（AA）是最簡單的不飽和羧酸，由一個乙烯基和一個羧基構(gòu)成，是無色澄清液體，帶有特殊的刺激性氣味，可與水、醇、醚和氯仿互溶。丙烯酸按其純度分類，可分為酯化級丙烯酸（CAA）、聚合級丙烯酸PAA）和高純丙烯酸（GAA）。不同純度的丙烯酸用途有一定差異。CAA主要用于生產(chǎn)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯及其他多種丙烯酸酯類產(chǎn)品 ；PAA 主要用于生產(chǎn)聚合丙烯酸，進而合成特種丙烯酸酯及共聚、均聚、多聚丙烯酸酯類產(chǎn)品 ；GAA 主要用于生產(chǎn)超高吸水性樹脂（SAP）、水處理劑及助洗劑等。
高吸水性樹脂（SAP）是一種典型的功能高分子材料，具有吸水性能和保水能力，吸水可達自身質(zhì)量的數(shù)百倍甚至上千倍，并可在數(shù)秒內(nèi)生成凝膠，且保水性強，在受熱加壓條件下也不易失水，對光、熱、酸堿的穩(wěn)定性好，具有良好的生物降解性能，同時又具備高分子材料的優(yōu)點。高吸水性樹脂應(yīng)用范圍日益廣泛，主要有衛(wèi)生用品、土壤改良保水劑、醫(yī)用材料、化工和油田助劑、除臭劑、芳香劑等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，高吸水性樹脂將在強吸水橡膠、污泥固化處理劑、濕度呼吸性天花板、食品包裝材料及冷凍劑等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
丙烯酸與 SAP 是上下游關(guān)系，在產(chǎn)業(yè)鏈中密不可分。我國丙烯酸產(chǎn)能逐年擴張，已呈現(xiàn)過剩趨勢，而SAP 是近年來發(fā)展較好的一種丙烯酸下游產(chǎn)品。因此，積極開拓丙烯酸下游產(chǎn)品領(lǐng)域，關(guān)注 SAP 高性能材料的應(yīng)用市場，對緩解丙烯酸產(chǎn)能過剩以及滿足我國對 SAP 產(chǎn)品的需求，均具有重要意義。
（一）丙烯酸行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢
1.丙烯酸市場現(xiàn)狀及趨勢
世界范圍內(nèi)主要的丙烯酸生產(chǎn)商有巴斯夫、陶氏化學(xué)、日本觸媒、美國 StoHaas Monomer（羅姆哈斯與贏創(chuàng)德固薩合資）、阿科瑪、American Acryl 等，其中，美國、歐洲及中國是全球主要丙烯酸生產(chǎn)地區(qū)，中國是近年來丙烯酸產(chǎn)能增長最快的國家。
近年來，我國丙烯酸的產(chǎn)能及產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。2014年，我國丙烯酸行業(yè)有73萬噸/年的產(chǎn)能得以釋放（包括浙江衛(wèi)星32萬噸/年、揚子石化 - 巴斯夫19萬噸/年、萬洲石化 8萬噸/年、山東宏信 8萬噸/年、福建濱海6萬噸/年）。截至2014年底，我國丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)達到16家，總產(chǎn)能為266.8萬噸/年，產(chǎn)量為191.5萬噸，開工率為71.8%。2009 ～2014 年，丙烯酸產(chǎn)能和產(chǎn)量年均增長率分別達到18.6%和18.0%。2009 ～ 2014 年 我國丙烯酸生產(chǎn)情況見圖1。
圖1 近年來我國丙烯酸生產(chǎn)情況
我國丙烯酸主要生產(chǎn)企業(yè)有江蘇裕廊化工有限公司（52.5萬噸/年）、浙江衛(wèi)星石化股份有限公司（48萬噸/年）、揚子石化 - 巴斯夫有限責任公司（35 萬噸/年）、上海華誼丙烯酸有限公司（23萬噸/年）以及臺塑丙烯酸酯（寧波）有限公司（16萬噸/年）等，具體產(chǎn)能情況見表1。
表1 2014年我國丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)情況(單位：萬噸/年）
未來，我國仍有若干丙烯酸擬建項目，包括江蘇裕廊、臺塑丙烯酸酯、萬華化學(xué)、山東宏信等，總共達到70 萬噸/年。預(yù)計至 2019 年，我國丙烯酸產(chǎn)能將達到336.8萬噸/年，按開工率70%計，產(chǎn)量將達到235.8萬噸。2014~2019年丙烯酸產(chǎn)能和產(chǎn)量年均增長率分別達到4.8%和4.3%。未來我國丙烯酸新建、擬建項目情況見表2。
表2 我國丙烯酸新建、擬建項目情況（單位：萬噸/年）2014年我國丙烯酸 消費量為188.5萬噸。丙烯酸最大的用途是生產(chǎn)通用丙烯酸酯，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯等品種，約占丙烯酸總消費的60% ；高吸水性樹脂（SAP）是近年來丙烯酸消費領(lǐng)域增長最快的一類產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于個人衛(wèi)生用品、農(nóng)林園藝等方面，約占總消費量的20% ；生產(chǎn)水處理劑等的丙烯酸占總消費量的 4.5% ；丙烯酸類助洗劑是三聚磷酸鈉的優(yōu)良替代品，占丙烯酸總消費量的7.5%；特種丙烯酸酯領(lǐng)域產(chǎn)品附加值高，是丙烯酸未來消費增長的領(lǐng)域之一，占丙烯酸總消費量的 5.5% ；其他消費領(lǐng)域占2.5%。預(yù)計到2019年我國丙烯酸消費量將增長到230萬噸，2014 ～ 2019 年消費量增長率為4.0%。近年來我國丙烯酸供需平衡情況見表3。
丙烯酸消費結(jié)構(gòu)見圖2。
圖2 丙烯酸消費結(jié)構(gòu)
2.丙烯酸生產(chǎn)工藝
丙烯酸的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了以乙炔和一氧化碳為原料的 Rappe法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法等工藝路線。丙烯兩步氧化法是當前丙烯酸的主流生產(chǎn)技術(shù)，以該工藝生產(chǎn)的丙烯酸占世界丙烯酸總產(chǎn)量的 90%以上，我國丙烯酸的生產(chǎn)則全部采用丙烯兩步氧化法。該工藝首先將原材料丙烯氧化成丙烯醛，再將丙烯醛進一步氧化成丙烯酸，經(jīng)過冷卻脫水等過程制成粗丙烯酸，通過提純可獲得冰晶級丙烯酸。兩步氧化法工藝流程主要包括一段氧化反應(yīng)、二段氧化反應(yīng)、丙烯酸吸收、分離等工段。按照反應(yīng)器布置和催化劑的不同，可分為以巴斯夫為代表的德系工藝路線和以日本觸媒、三菱化工為代表的日系工藝路線，技術(shù)專利商主要有美國索亥俄（Sohio）、日本觸媒、日本三菱油化、日本化藥、德國 BASF 等。經(jīng)過多年的工藝開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用，丙烯兩步氧化法工藝已非常成熟。為了進一步提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，相關(guān)廠商又對該工藝進行了改進，目前該工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢是改善催化劑性能和優(yōu)化工藝。
（二）SAP行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢
1.SAP市場現(xiàn)狀及趨勢
SAP的開發(fā)與應(yīng)用只有幾十年的歷史，但發(fā)展速度較快。世界 SAP產(chǎn)能主要分布在美國、日本、中國、歐洲及亞洲其他國家，生產(chǎn)企業(yè)主要有德國的贏創(chuàng)德固賽和巴斯夫，日本的日本觸媒、三大雅精化和住友化學(xué)等公司，行業(yè)集中度較高近年來，我國SAP發(fā)展速度異常迅 猛，截至2014年末總產(chǎn)能達到77.9萬噸/年。2009～2014年，產(chǎn)能和產(chǎn)量年均增長率分別為34.5%和 33.2%。2009～2014 年我國SAP生產(chǎn)情況見圖3。
圖3 近年來我國SAP生產(chǎn)情況
截至2014年末，我國SAP生產(chǎn)企業(yè)共有20余家，主要有宜興丹森科技有限公司、三大雅精細化學(xué)品（南通）有限公司、臺塑吸水樹脂（寧波）有限公司、南京揚子石化 - 巴斯夫有限責任公司、泉州邦麗達科技實業(yè)有限公司、山東諾爾生物科技有限公司、日觸化工（張家港）有限公司等，另有若干產(chǎn)能較小的企業(yè)。2014年我國 SAP 生產(chǎn)企業(yè)情況見表4。
表4 2014年我國SAP生產(chǎn)企業(yè)情況（單位：萬噸/年）
我國SAP新建、擬建項目中，宜興丹森科技有限公司計劃2015年將總產(chǎn)能提高至26萬噸/年，其他包括泉州邦麗達科技實業(yè)有限公司、江蘇虹創(chuàng)新材料有限公司、三大雅精細化學(xué)品（南通）有限公司等，新增產(chǎn)能將達到42萬噸/年。預(yù)計2019年，我國SAP產(chǎn)能將達到133.8萬噸/年，產(chǎn)量將達到80萬噸，2014～2019 年產(chǎn)能和產(chǎn)量年均增長率分別為14.4% 和13.1%。未來我國SAP 新建、擬建項目情況見表5。
表5 未來我國SAP新建、擬建情況（單位：萬噸/年）
我國SAP主要下游應(yīng)用領(lǐng)域為一次性衛(wèi)生用品；其次為農(nóng)用領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。2014年，我國SAP表觀消費量為55萬噸，其中個人衛(wèi)生用品領(lǐng)域占總消費量的 90% ；農(nóng)林園藝占總消費量的6% ；電纜阻水材料占總消費量的 2% ；其他領(lǐng)域占總消費量的2%。十八屆三中全會《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》啟動實施一方是獨生子女的夫婦可生育兩個孩子的政策，以促進人口長期均衡發(fā)展。這一政策的提出勢必會迎來新一輪的生育高峰，從而推動一次性衛(wèi)生用品迎來新的機遇。另外，高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展、沙化治理等方面，也給未來 SAP 帶來新的契機。未來我國SAP需求仍將持續(xù)增加，預(yù)計到2019年，SAP消費量將達到100萬噸，2013~2018 年消費量年均增長率為15.7%。
2.SAP生產(chǎn)工藝
以精丙烯酸為原料生產(chǎn)SAP的工藝技術(shù)已相當成熟，生產(chǎn)工藝主要有兩種，反相懸浮聚合法技術(shù)和水溶液聚合法技術(shù)。一些日本公司主要采用反相懸浮聚合法，如Sumitomo（住友化學(xué)）和Kao（花王），大多數(shù)歐美公司，如BASF，主要采用水溶液聚合法技術(shù)。從操作方式來看，SAP的生產(chǎn)工藝又分為連續(xù)、間歇兩種生產(chǎn)模式。
我國自1988年開始就有SAP生產(chǎn)技術(shù)專利，先后有50多家單位從事過這方面的研究，水溶液聚合法和反相懸浮法專利有幾十個。但由于研究開發(fā)未能與工業(yè)化生產(chǎn)很好地結(jié)合，存在產(chǎn)品質(zhì)量和裝置放大等問題，致使市場上國外技術(shù)和產(chǎn)品占據(jù)優(yōu)勢。國內(nèi)SAP技術(shù)研究相對成熟的單位有中科院長春應(yīng)化所和西北工業(yè)大學(xué)等單位。
目前，我國丙烯酸生產(chǎn)裝置幾乎全部引進日本或德國的“丙烯兩步氧化法”成套技術(shù)，其核心是催化劑，在生產(chǎn)成本中占有較大比例。國內(nèi)企業(yè)主要采用日本觸媒、日本三菱、日本化藥和德國 BASF 等公司生產(chǎn)的催化劑。今后必須立足科技創(chuàng)新，實現(xiàn)催化劑國產(chǎn)化，打破技術(shù)壟斷，以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。上海華誼丙烯酸公司在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過消化吸收，與中石油蘭州化工研究中心合作自主開發(fā)了丙烯氧化催化劑，其具有催化活性強、選擇性好、空速高，以及反應(yīng)溫度低、床層阻力低等特點，有利于延長催化劑的使用壽命。我國是全球丙烯酸生產(chǎn)大國，產(chǎn)能逐年擴張，已現(xiàn)過剩趨勢，未來應(yīng)積極開發(fā)下游產(chǎn)品，以應(yīng)對嚴峻的市場競爭環(huán)境。SAP 是近年來發(fā)展較好的一種丙烯酸下游產(chǎn)品，我國在SAP生產(chǎn)方面,自動化程度不斷加強,規(guī)模化越來越強。國家應(yīng)在相關(guān)領(lǐng)域加強扶持，企業(yè)也應(yīng)積極完善工藝技術(shù)、降低生產(chǎn)成本、加大復(fù)合型材料開發(fā)力度，使SAP在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。
