山东戈麦斯化工—羟丙基甲基纤维素

羟丙基甲基纤维素(简称HPMC)是一种国内紧缺的高科技精细化工产品，是各类纤维素中用途很广的一种。由于该产品具有优良的增稠、乳化、保护胶体、保持水分等性能，应用于涂料、聚合反应、建筑材料、石油钻井和开采、纺织、食品、医药、日用陶瓷、电子器件以及农业种子等部门。在发达国家，HPMC广泛应用于各个工业领域和日常生活之中，被称为“工业味精”，已经成为一种不可或缺的化学助剂。

1 产品概况

纤维素醚是一类重要的水溶性高分子化合物，是以天然纤维素(a一纤维素，包括棉短绒或木桨粕)经过碱化、醚化反应而生成的一系列产品的总称。纤维素醚分为离子型和非离子型两类产品．离子型产品主要是羧甲基纤维素(CMC)，非离子型产品包括甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)等。

HPMC属水溶性非离子型纤维素醚，是甲基纤维素(MC)中部分甲氧基被羟丙氧基置换时得到的产物。其化学结构见图1：

HPMC为白色粉末．无味，无臭，无毒，在人体内完全无变化而排出体外。该品易溶于水．但不溶于热水。水溶液为无色透明粘稠物。HPMC具有优良的增稠、乳

化、成膜、分散、保护胶体、保持水分、粘合、耐酸碱，抗酶等性能．广泛用于建筑、涂料、医药、食品、纺织、油田、化妆品、洗涤剂、陶瓷、油墨及化学聚合反应过程中。

2 国内外生产状况

2.1 国外生产状况

水溶性纤维素醚自20世纪30年代中期在国外工业发达国家相继开发投产，50年代得到快速发展，至今已形成以离子型和非离子型为主的两大类产品的庞大产业。CMC、MC／HEC分别为离子型和非离子型纤维素醚最重要的品种。

目前，全世界纤维素醚总生产能力已达50万t，其中离子型占67%。2000年世界总产量为47万t，非离子型纤维素醚少于离子型纤维素醚。这是由于非离子型纤维素醚的价格一般都较高，而离子型纤维素醚因价格较低，一般应用大多选择CMC。生产MC和HEC由于采用氯甲烷、环氧乙烷为醚化剂，需要有处理这些低沸点危险物质的一整套工艺系统，对安全和环境保护有较高的要求，所以至今仍只有美国、欧洲和日本少数几个工业发达的国家才能实现大规模生产。下表列出了世界主要国家生产水溶性纤维素醚的能力和品种

美国、德国是世界上水溶性纤维素最主要的生产国，拥有较大规模的生产装置生产技术。亚洲的韩国和口本分别从德国和美国引进技术和设备组织生产，生产能力分别达到或超过了万吨水平，成为世界上主要的生产国。世界上MC系列主要用于建筑，其在建筑上的使用量在欧美国家达到50%以上。特别需要提到的是韩国，为1988年奥运会场馆建设兴起的水溶性纤维素行业在近10多年间达到了18500t／a的规模。

2.2 国内生产状况

我国纤维素醚类产品工业化生产始于上世纪60年代中期，当时主要由无锡化工研究设计院、泸州化工厂和惠安化工厂开始研究与开发HPMC。近几年来HPMC技术进步较大，其需求量一直以每年15 的速度增长。

据统计，2002年我国HPMC生产能力为3500t／a，而实际产量只有2000多吨，主要生产厂家分布在河北、山东、湖南、福建、四川I、浙江和陕西等省。

3 生产技术

3.1 国内外技术现状

目前，世界上的非离子型纤维素醚生产技术主要有美国道化学公司(Dow Chemical Co.)、赫尔克里斯公司(Hercules Co.)、德国克莱力特公司(Clariant Co.)的生产技术。日本信越化学(Shinetsu Chemical Co.)、韩国三星精细化学公司(Samsung Fine Chemical Co.)分别从美国道化学公司和德国吕帝哥公司(Loedige Co.)引进技术。

国内HPMC生产工艺一般采用间歇式生产，但技术比较落后，其产品在质量控制方面存在缺陷，每釜产品质量之间存在差异性，只能通过降低指标的方式来销售产

品，在许多领域不能满足要求；同时，由于国产规模普遍偏小，规模的放大存在很大风险。

国内技术与国外技术相比，在技术、设备、规模、售后服务、自控等方面处于劣势，主要表现在以下几个方面(见表2)。

3.2 生产工艺简介

羟丙基甲基纤维素醚类生产工艺有其共性，即精制棉或木浆经液体烧碱浸渍，压榨除去多余的碱液，得到碱纤维素，再加入溶剂，醚化剂，在一定温度、压力下进行醚化反应，反成终点以所需醚化度为准，然后经中和洗涤、干燥．粉碎等得成品。

HPMC的生产采用氯甲烷和环氧丙烷作为醚化剂，其化学反应方程是：

Rcell一OH + NaOH + CH3C1+ CH2OCHCH3

一Rcell一O一CH2OHCHCH3 + NaC1+H2O

国外的生产技术均采用一步法生产HPMC，其生产工艺流程见图2：

生产羟丙基甲基纤维素HPMC的关键设备是反应器、干燥器、造粒机、粉碎机等，目前国外许多厂家都采用德国生产的设备。国内生产的设备，无论是生产能力，还是制造质量，都不能满足高品质HPMC生产需要。

德国生产的全能反应器(All～In—One Reactor)可以实现一台设备完成多个工艺步骤，实现自动控制，产品质量稳定，生产操作安全可靠。

生产HPMC的主要原材料是精制棉、氢氧化钠、氯甲烷、环氧丙烷等。消耗定额见下表(按国外技术)。

4 发展HPMC项目的建议

4.1 在中国建设HPMC项目面临良好的发展机遇

2001年和2003年，国家经贸委分别下发了第二批、第三批国家重点技术改造“双高一优”项目导向计划(即高科技术产业化，高校技术适用技术改造传统产

业、优化重点产品和技术结构)，明确指出对专用精细化工产品，特别是国内市场缺口大，主要依赖进口的产品如羟丙基甲基纤维素等进行重点改造，提高现有产品档次和加工深度，增加产品规格。这一政策导向，不仅明确了HPMC是国内市场缺口大，主要依赖进口的产品，而且表明了国家鼓励发展专用精细化工产品的政策。

2000年，中国纤维醚工业协会提出大力开发纤维素衍生物等精细化工产品，在产业结构调整规划中，提出重点发展非离子型纤维素醚，特别是MC／HPMC产品；中

国氯碱工业协会在发展氯产品下游产品规划中，提出了开发MC／HPMC产品的设想；国家计委投资研究所和中国工程咨询协会以及各地政府将MC／HPMC列为重点发展项目。

根据国外发展纤维素产品的经验，国家对HPMC这类产品的需求是随着经济的发展而不断增加的。中国是当今世界上经济发展最快的国家之一，因此，HPMC在我国的应用前景十分广阔，当前是发展这一项目的有利时机。

4.2 我国HPMC产品有巨大的市场潜力

目前，中国纤维素醚市场仍然以离子型产品(CMC)为主，占总消费量的95%以上，非离子型纤维素醚(MC、HPMC、HEC等)只占总消费量的5%，而在欧美发达国家，这两类产品的消费量各占50%。由于非离子纤维素醚耐盐、耐热性好，又具有适当的表面活性，很适应现代崇尚趋势，发展十分迅猛。CMC只是由于制造容易和价格较低，现在仍有较大市场，但传统市场有些部分或者已被非离子型醚取代。预计随着非离子型醚制造工艺进一步改进和完善，成本得到降低，非离子型醚的消费呈总体上升趋势。据中国纤维素行业和国外厂商预计，在未来几年，我国MC／HPMC需求量可达到每年15%的增长速度，主要基于以下原因：

一是随着北京申办2008年奥运会的成功，在奥运场馆和城市基础设施的建设上必将逐步达到国际水平。MC／HPMC作为建筑和涂料上的优良添加剂，将得到广泛应用，并以此为示范效应，带动全国建筑和涂料行业大量使用MC／HPMC产品。

二是随着城市商品混凝土的普及和纤维素产品价格的降低，大量商品混凝土可添加MC／HPMC产品来增强流变性能和保水性能，逐步取代现有的水泥外加剂，MC／HPMC将有广阔的应用前景。

三是国内PVC行业的发展将带动MC／HPMC的需求。2005年，我国PVC产量预计达到400万t，所需HPMC量为1200t~1400t。

四是在医药、食品领域，随着人们的健康、环境意识提高，MC／HPMC这类对生理无害、不污染环境的非离子纤维素产品将逐步取代CMC，得到快速发展。

根据上述分析，到2006年，我国MC／HPMC市场需求预计为4000t~5000t。为此，国外主要生产厂商均把中国作为最大的潜在市场，纷纷扩大生产能力，挤占中国市场。

4.3 建设HPMC项目具有良好的经济效益

据初步估算，按照当前中国的市场需要，引进国外生产技术，建设一座具有世界生产水平，年产6000t的HPMC装置，项目总投资约4亿元(含流动资金)，装置投产后，产品平均售价按6.5万元／t计，年均销售收入为3.9亿元，年均利润总额为1.5亿元，年均所得税为4677万元。根据经济效益评估，项目投资利润率高达36%，投资利税率为46%，项目财务内部收益率为30%，经济效益十分显著。项目建成投产后，仅需3年即可收回全部投资。

由此可见，在当前有利的时机下，大力发展HPMC项目，不仅符合国家和行业的产业发展政策，满足国内不断扩大的市场需要，而且可以缩短我国纤维素行业与国

外国家的差距，促进国民经济发展，为企业创造巨大的经济效益。