吡啶是环上含有一个氮原子取代后所形成的六元杂环化合物,是甲醛下游产品中的重要成员之一。吡啶主要用于合成农药除草剂百草枯、敌草快和杀虫剂毒死蜱等。吡啶是合成第四代杂环农药的“芯片”之一,成熟的工业化品种有:百草枯、敌草快和毒死蜱等,新开发和正在研究中的新品种有不少也含有吡啶环。我国农药工业的快速发展,尤其是百草枯、敌草快等除草剂有力地拉动了吡啶产业的发展,吡啶是新一代环保、高效、低毒型杀虫剂、除草剂中较为核心的元素,其在农药深加工的前景相当广阔,是我国亟待发展的精细专用化学品之一,在农药中的应用前景看好。
1 吡啶在农药中的应用前景
吡啶结构几乎遍及所有类别的农药之中,目前已商品化的含吡啶环农药的有70余种,截止2010年12月,在我国登记的含吡啶环农药有效成分共有45种,其中包括百草枯、毒死蜱、吡虫啉、敌草快、烟嘧磺隆等市场成熟、产能和产量较大的主流农药品种。我国已经开发生产具有良好市场前景的吡啶下游农药,如氟啶胺、氟草酮、吡氟禾草灵、啶虫脒、烯啶虫胺和吡氟酰草胺等。
我国作为全球最大的农药原药的生产和出口国,在2,600余家农药生产企业(包括卫生杀虫剂生产企业)中有原药生产企业400余家。目前,含有吡啶环结构的化合物已成为新型农药原药生产企业的创新方向。
表1 近年来我国吡啶的市场消费领域(%)
消费领域 |
2009年 |
2010年 |
2011年 |
2012年 |
农药化学品 |
51.8 |
51.0 |
50.0 |
49.0 |
医药 |
43.0 |
40.0 |
42.0 |
43.0 |
SBV吡啶胺乳 |
4.2 |
4.5 |
5.0 |
6.0 |
其它 |
1 |
4.5 |
3.0 |
2.0 |
合计 |
100 |
100 |
100 |
100 |
1.1 吡啶在毒死蜱清洁生产中的应用
毒死蜱是世界市场消费量排在前三位的一种杀虫剂,也是我国自2007年禁用5种高毒杀虫剂后的主要替代品,由三氯吡啶酚钠和乙基氯化物为原料合成,2011年中国毒死蜱产量为4.19万吨。三氯吡啶酚钠目前有2种生产工艺,一种是以吡啶为原料的路线,吡啶经氯化得到四氯吡啶,四氯吡啶再进一步反应生成三氯吡啶酚钠;另一种是环合法路线,以三氯乙酰氯和丙烯腈为原料,经环化反应合成三氯吡啶酚钠。国外公司采用吡啶原料路线,而国内公司大多采用环合法路线。从环保上来看,毒死蜱的环合法生产工艺污染非常严重,废水的排放量在3~6 t/t,而吡啶法是比较清法的工艺生产路线,废水排放量为零。毒死蜱的清法化生产工艺要求将会促进吡啶市场的发展,随着我国节能减排力度的加大,高污染的工艺路线将面临被淘汰的局面,这将为吡啶开辟比较大的市场空间。目前,江苏、浙江、山东、安徽等地的多家农药生产企业正在关注吡啶生产毒死蜱的工艺。
1.2 吡啶下游新应用农药市场的拓展
除了以上介绍的四氯吡啶是合成毒死蜱的一种重要中间体外,2,3-二氯吡啶也成为一种重要的农药中间体,可用于合成氯虫苯甲酰胺。氯虫苯甲酰胺是杜邦公司研制的新一代杀虫剂,其20%悬浮剂的商品名为“康宽”。氯虫苯甲酰胺的市场发展在近年来增长很快,是吡啶下游一个值得关注的农药新市场。
吡啶及其衍生物的定向氯化、氟化技术还被定为“十二·五”鼓励项目。2012年2月3日,工业和信息部印发的《石化和化学工业“十二·五”发展规划》中就包括了吡啶及其衍生物定向氯化、氟化技术。同期印发的《农药工业“十·二五”发展规划》要求提高科技创新能力,要重点开发吡啶及其衍生物的定向氯化、氟化技术。
1.3 2016年后百草枯市场有一定的风险
目前,我国市场上消费吡啶量最大的百草枯产品已被采取限制性管理措施。2012年4月24日,农业部、工业和信息化部、国家质量监督检验检疫总局联合发布第1745号公告,决定自2014年7月1日起,撤销百草枯水剂登记和生产许可、停止生产,保留目前生产企业水剂出口境外使用登记、允许专供出口生产,2016年7月1日停止水剂在国内销售和使用。水剂是百草枯目前唯一的商品剂型,市场经营了近50年的百草枯水剂,由于近年来屡发安全和误服事故而将在我国终止农药登记。百草枯的去留、新剂型的开发对吡啶市场的发展举足轻重。
目前,我国百草枯企业及相关的院校和科研机构正在和时间博弈,争取在水剂退出农药市场前开发出相对安全的百草枯替代剂型产品。从目前的动态看,主要集中在可溶胶剂和可溶粒剂方面,作为吡啶最大的下游产品,百草枯2016年后将面临前景未明的市场,这就为吡啶未来的市场发展增加了不确定性。
2 我国吡啶生产企业发展概况
我国吡啶生产始于1950年,主要从煤焦油中精炼。真正形成规模化生产是从21世纪初开始。2001年,我国南通醋酸化工厂与美国的瑞利(Reilly)公司合资建设一套合成11,000 t/a吡啶生产装置。2004年,红太阳集团在南京化学工业园投资建设了一套具有自主知识产权的12,000 t/a吡啶生产装置,这标志着我国吡啶生产方法与技术改进有了重大的突破,改变了我国吡啶一直依赖进口的局面,同时也推动了我国吡啶及其下游产品的开发和生产。2006年以来,我国吡啶及其下游产品的开发和生产迅速发展,在我国的湖北、安徽、山东、河南和河北相继建立了吡啶生产装置。目前,我国吡啶生产企业主要集中在江苏和山东等省,其中江苏占全国吡啶总产能的59.81%,山东占全国吡啶总产能的19.29%。
美国凡特鲁斯(Vertellus)特种产品有限公司与山东潍坊绿橄榄化工有限公司合资6,046万美元建立凡特鲁斯化学品(潍坊)有限公司,建立10 kt/a吡啶和3-甲基吡啶生产装置,于2013年正式投产,该公司将成为亚洲最大的3-氰基吡啶供应商。
表2 我国吡啶生产企业概况(t/a)
企业名称 |
产能 |
下游产品 |
相关产品 |
南通凡特鲁斯特种产品有限公司 |
25,000 |
|
纯吡啶73%、3-甲基吡啶、3-氰基吡啶 |
红太阳集团有限公司 |
62,000 |
百草枯、敌草快、毒死蜱 |
纯吡啶73%、3-甲基吡啶、3-氰基吡啶 |
山东潍坊绿霸化工有限公司 |
18,000 |
百草枯、敌草快 |
纯吡啶73%、3-甲基吡啶 |
河南新乡恒基化工有限公司 |
10,000 |
|
纯吡啶55%、2-甲基吡啶 |
湖北沙隆达集团公司 |
10,000 |
百草枯、毒死蜱 |
纯吡啶73%、3-甲基吡啶 |
山东潍坊绿橄榄化工有限公司 |
10,000 |
|
纯吡啶73%、3-甲基吡啶 |
唐山晨虹化工有限公司 |
10,000 |
|
纯吡啶73%、3-甲基吡啶 |
鞍山钢铁公司 |
210 |
|
纯吡啶62% |
上海宝钢化工有限公司 |
240 |
|
纯吡啶55% |
2012年我国吡啶市场消费量为72,000 t。2001—2012年期间,我国吡啶市场消费量的年均增长率为11%。2001—2012年期间我国吡啶自给率的年均增长率为3%。近年我国吡啶市场消费量和自给率见表3。
表3 近年我国吡啶的市场消费量和自给率(t/a)
年份 |
产量 |
进口量 |
出口量 |
市场消费量 |
自给率% |
2009年 |
36,450 |
19,371.15 |
2,665.22 |
53,150 |
68.57 |
2010年 |
37,650 |
21,404.315 |
1,953.705 |
56,500 |
65.57 |
2011年 |
50,100 |
17,164 |
3,262.473 |
64,000 |
78.28 |
2012年 |
54,360 |
20,269 |
2,894.16 |
72,000 |
75.87 |
2012年9月以来,我国吡啶价格仍在持续上涨之中。2012年9月吡啶价格在2.65万元/t,2013年3月价格已达3.2万元,价格增长率超过20%。21世纪以来,我国吡啶的生产规模在不断扩大,到2013年底我国吡啶的总生产能力已达到8.8万t/a。
农药是吡啶的最大消费领域,为吡啶的大规模发展提供了强大的市场支撑。目前,我国是全球吡啶第一生产大国,而吡啶在我国最主要的用途是生产百草枯,随着百草枯的限禁,百草枯在2016年后将面临前景未明的市场,将会对吡啶及其衍生物带来一定冲击,后百草枯时代吡啶发展趋势将十分关键。但由于吡啶及其衍生物在农药领域的应用非常广泛,吡啶的未来市场值得期待,其市场前景仍然乐观。