“十一五”期間,中國琥珀酸年產量飛速發展,占世界總產量的25%~30%。據統計,我國2004年時琥珀酸年產量只有3000多噸,至2009年我國琥珀酸年產量已猛增至8650噸,估計2010年全國琥珀酸總產量已突破1萬噸。實際上,三年前我國琥珀酸總產能已達15550噸,實際年產量保持在8000~10000噸左右。
目前,國內琥珀酸生產仍以化學法為主,生物發酵法還正處于研究階段。
生物路徑生產是大勢所趨
目前世界生產琥珀酸主要采用合成法,其起始原料為順丁烯二酸酐(下稱“順酐”)。順酐加氫后即成為琥珀酸粗品(工業級),再經精制可得到藥品或食品級琥珀酸。據統計,順酐中用于合成琥珀酸及琥珀酸酯的僅占產量的2.4%,實際上國內用于合成琥珀酸或琥珀酸酯的順酐原料年消耗量約為 7000~8000噸。
據市場研究報告稱,中國的化學路徑生產琥珀酸已經較為成熟,但生物路徑生產則還在研究階段。國外的生物路徑生產走在了中國的前面。日本三井物產株式會社首創以玉米淀粉為起始原料、酶法生產琥珀酸新工藝,其年產據稱在5000噸左右。美國應用碳化學公司在2002年采用微生物發酵法生產琥珀酸,目前年產量也有5000噸。
據了解,發酵法或酶法生產琥珀酸的成本大約在每噸2200美元左右,比合成法略低一點。美國擁有世界最大的玉米產量,美國應用碳化學公司利用其豐富的玉米淀粉資源經微生物發酵制取琥珀酸可大大提高其玉米的產品附加值。公司擬在近期內將發酵法生產琥珀酸的年產能力擴大至7萬~8萬噸。這樣一來,琥珀酸最終成本可降至每噸500美元,即每公斤成本僅50美分。而且,發酵法生產琥珀酸的三廢排放量遠遠少于合成法的排放量,從長遠來看,如果發酵法生產琥珀酸收得率能提高20%~30%,則今后世界各國都將放棄合成法生產琥珀酸舊工藝而改用發酵法新工藝。
我國雖有多家科研機構在研究微生物發酵法生產琥珀酸新工藝,但迄今只有清華大學一家獲得成功。據了解,吉林省擬利用該省豐富的玉米資源并引進清華大學開發的新技術,用玉米淀粉發酵法生產琥珀酸,總投資在1.5億元人民幣左右,預計琥珀酸年產量為3萬噸,為全國發酵法生產琥珀酸第一家。
此外,我國浙江工業大學馬淳安教授及其領導的課題組從上世紀九十年代開始研究琥珀酸清潔合成新工藝,即“無隔膜電解法生產琥珀酸新工藝”。據說此法為世界首創。目前僅我國一國在利用該法生產琥珀酸。
21世紀初,馬淳安教授及其助手與安徽三信化工公司合作建成我國第一條琥珀酸電解法試驗生產線,年產量為500噸。隨后,馬淳安教授又與安徽安慶市興和化工公司合作,建成一條年產3000噸級的電解法琥珀酸新生產線。我國絕大多數琥珀酸生產企業均在使用順酐加氫法生產,目前只有安徽三信化工和興和化工使用馬淳安教授發明的新工藝。
今后產量大增
長期以來,琥珀酸在國際工業界主要用于表面活性劑、離子螯合劑、食品工業用途和醫藥工業用途。目前國際市場上琥珀酸年銷售額大約在4億~6億美元。過去幾年來全球琥珀酸總消耗數量大約在每年20萬噸左右,估計最大市場容量為25萬~28萬噸,但全球用于醫藥工業原料的琥珀酸只有2萬噸左右。有數據顯示,我國琥珀酸年產量約占國際藥用級琥珀酸的25%~30%。目前藥用級琥珀酸的國際市場銷售均價在每公斤2.76美元,國際市場年增長率為 8%~10%,且幾年里一直較為穩定。
除了安徽三信化工和興和化工這兩家生產商,我國琥珀酸產量較大的生產商還有:湖北遠成集團(遠成藥業公司),年產能在1500~1800 噸;江蘇丹陽市仙橋涂料有限公司,年產能在1000噸;陜西寶雞寶玉化工有限公司,年產能為1000噸;武漢金諾化工公司,年產能為500噸等等。
近年來,國內外新開發出琥珀酸的一大新用途是用于合成可在環境中完全降解的新型綠色塑料—— 聚丁二酸丁二醇酯(PBS),FPBS在我國已初步實行產業化。中科院與杭州鑫富藥業公司合作在杭州建成一條年產2萬噸級PBS生產線;清華大學與和興化工合作,擬在今后建設一條年產5萬噸級的PBS生產線;此外,浙江義烏市和廣東省多地市也在積極籌備建設PBS新生產線。
可以預計,在“十二五”期間,國內市場琥珀酸的年需求量將猛增至10萬噸以上。但必須指出,作為醫藥工業用途的琥珀酸實際年增長率將維穩在8%~10%。今后琥珀酸最大用途將是新型綠色塑料(PBS)和食品添加劑。
由于琥珀酸前景看好,我國不少省市均在積極擴大琥珀酸及順酐產能。據了解,我國新疆鄯善縣擬利用當地豐富的石油氣資源,新上一條年產琥珀酸 2萬噸的生產線;新疆克拉瑪依市則已建成年產2萬噸級的順酐生產線;烏魯木齊市在建一條10萬噸級順酐生產線;山西省已建成年產順酐6萬噸的生產線,現該省順酐年產能高達30萬噸,位居國內第一;安徽省安慶市擬在“十二五”期間新上一條琥珀酸生產線,主要用于生產PBS綠色環保塑料;吉林省擬建設發酵法琥珀酸3萬噸生產基地。在“十二五”期間我國琥珀酸產業將迎來高速發展期,至2016年總產量可望達10萬噸或以上。