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2020年全球(中国)草铵膦市场状况分析及预测

发布时间:2020-04-17 15:14人气:

1 草铵膦市场发展状况以及预测

 

草铵膦是1986年由德国赫斯特(现属巴斯夫,下同)企业开发的一种非选择性除草剂。其作用机制是抑制植物体内的谷氨酰胺合成酶活性,导致谷氨酰胺合成受阻、氮代谢紊乱、铵离子累积,从而干扰植物的代谢,使植物死亡。草铵膦具有杀草谱广、活性高、毒性低、在土壤中易降解、对作物安全、漂移小、环境相容性好和杀草较迅速等特点,能防除和快速杀灭马唐和黑麦草等100多种一年生和多年生阔叶杂草和禾本科杂草。

 

普通草铵膦是2种对映异构体的混合物,但只有L-异构体具有活性,而且在土壤中容易分解,对人类和动物毒性较小。目前市场上销售的草铵膦商品绝大多数都是外消旋体混合物。L-草铵膦不仅用量减半,大幅降低环境压力,而且活性和对抗性杂草的防效也优于普通草铵膦。目前,商品化的L-草铵膦已经在日本和韩国上市,但价格昂贵,性价比暂不突出。利尔化学等中国企业正在积极进行低成本L-草铵膦的开发,很快有望实现产业化,为中国和世界农药减量增效作出新的贡献。草铵膦和草甘膦的推广模式比较类似,农化巨头将草铵膦抗性基因导入水稻、小麦、玉米、甜菜、烟草、大豆、棉花、马铃薯、番茄、油菜和甘蔗等20多种作物中。近年来抗草铵膦作物已在美洲、亚洲、欧洲和澳洲等农产品大国推广种植。

 

随着草铵膦转基因技术推广和应用,草铵膦已经成为全球第二大转基因作物除草剂。根据KLEFFMANN统计数据可知,2018年草铵膦的市场规模达到7.5亿美金,位列除草剂品种第2位,近6年全球市场复合增长率为6.16%,属于增长最快的非选择性除草剂。

 

笔者长期研究发现,全球草铵膦需求保持快速发展,主要与4个方面因素有关。第一是开发企业推广,传统应用稳定增长;二是草铵膦对灭生性除草剂(草甘膦、百草枯的禁限用)的替代;三是抗草铵膦转基因商业化程度和复配制剂的作用;四是草铵膦原药价格下行的影响。

 

综合Phillips McDougall、KLEFFMANN及专业人士调研数据,中农纵横预计2020年草铵膦销售额将超过10亿美金大关,达到10.5亿美金。

 

 

 

 

 

 

2 草铵膦主要工艺以及成本情况分析

 

目前,全球主要有3种草铵膦产业化生产路线(表1),分别为热裂解-ACA工艺、铝法-Strecker工艺、格式-Strecker工艺。这3种工艺有相似的部分,但在成本、原料、损耗、反应机理、环保友好性和收率方面有较大区别。格式工艺具有较大的生产安全性及环境风险,且成本较高,是国内主流工艺;热裂解-ACA工艺比较先进,连续化程度高,三废排放、合成成本最低;利尔新工艺是从格式工艺向热裂解-ACA工艺过渡的工艺,较传统工艺有很大的改善。

 

热裂解-ACA工艺以MDP(甲基二氯化膦)为原料,通过MDP制备MPE(即甲基亚膦酸单正丁酯),再与ACA(丙烯醛氰醇乙酸酯/2-乙酰氧基-3-丁烯)进行Michael加成制备(3-乙酰氧-3-氰丙基)-甲基膦酸正丁酯,最后通过氨化、水解得到草铵膦。全流程可以采用连续化作业,自动化程度高,总收率可以达到95%左右。

 

该法的难点主要有2个,分别是MDP的合成和Michael加成。MDP合成难度大,遇氧气自燃,工艺控制难度较高,而且需要4个塔,基建投资较大,因此设备相对较为昂贵;MPE与ACA膦化合成氨基腈采用Michael加成,该工艺流程目前国内研究较少,尚未实现产业化。

 

此外,该法反应过程中无溶剂、无气味,几乎无渣排放;氨化和水解后的水相都蒸发回收,可套用。此工艺对环境友好。

 

在拜耳并购孟山都的交易中,反垄断机构要求剥离草铵膦及相关种子的业务,于是拜耳将草铵膦及相关业务交易给德国巴斯夫。

 

中国企业普遍采用格式-Strecker工艺。和巴斯夫草铵膦技术水平相比,中国技术开发晚,相对落后。亚磷酸三乙酯经与甲基格氏试剂反应制备甲基亚磷酸二乙酯,后经Strecker反应得到氨基腈,水解纯化得到草铵膦。格式工艺的主要优势是技术壁垒低,易于产业化。国内企业大多可获得该技术。但缺点是该反应需在高压下进行,易燃易爆安全隐患大,三废排放多,且收率参差不一,收率54%~ 70%。因而,此工艺综合成本较高,连续化程度也不高,环保和安全水平难以企及巴斯夫路线。

 

铝法-Strecker工艺是目前国内新开发的草铵膦生产工艺。该法与格式法不同之处在于采用三氯化磷、氯甲烷、三氯化铝络合/解络的方法生产MDP,MDP合成甲基亚膦酸二乙酯。其优点在于设备投资小,综合成本较格式法低,但仍然存在固废产生量大、反应过程危险等问题。该法较格式法还有一个

 

优势在于可以合成MDP,从而后段又可以改为ACA工艺。

 

通过相关研究和利尔化学环评公告,利尔化学的广安基地工艺和巴斯夫的工艺路线(已过专利保护期)前半段工艺接近,同时进行了创新,并打通了三氯化磷、甲烷向 MDP 转化的工艺流程,整个反应过程连续化程度也明显增强,同时规避了格式试剂的使用,工艺的稳定性和安全性都明显增强。利尔通过自身工艺优化,技术进步明显,因此成本较传统格式法明显下降。综合来看,工业化装置开车成功,成本将较格式法降低2万元/t以上。

 

另外,对于中国草铵膦企业,应该将工作重点放在工艺和剂型改进,国内草铵膦相关专利不多,技术水平有限,应大力开发纯化方法、优化工艺路线和前端制备方法,并及时申请专利用于阻遏对手,增加市场竞争力。一般来讲,农药剂型的改进,能明显提高现有药物的功效和制剂质量,其研发难度和周期都要低于原药的开发,利用新材料的技术优势,包括高效的增稠剂和悬浮剂等。开发新的制剂组合,也可以通过筛选精细化的配方获得具有优异效果的制剂,延展产品寿命和提高药效。复配制剂的发展也是未来草铵膦开发的重大方向,草铵膦具有速效性较差、低温效果较差、对部分杂草不敏感等特性,针对这些问题中国企业开发出草铵膦+草甘膦、草铵膦+乙羧氟草醚、草铵膦+高效氟吡甲禾灵、草铵膦+丙炔氟草胺等复配制剂,大幅拓展了草铵膦的应用场景。

 

3 全球草铵膦供应状况及预测

 

1999年全球草铵膦销售额不足1亿美金,2017年销售额升至7.50亿美金,过去的11年,全球草铵膦销售保持了13.86%年平均复合增长率。全球草铵膦良好的需求趋势和产业成长的预期,进入2015年以后,产能释放加大,供应能力也“水涨船高”。根据中农纵横的研究,2019年全球草铵膦产能、产量分别为40600t和38500t,2015-2019年平均复合增长率分别为38.36%和42.58%。

 

全球草铵膦产能约为43100t,产能装置主要分布在德国、美国、中国和印度。2019年中国草铵膦有效产能达到32000t,约占全球6成左右。未来,国外产能释放有限(印度有可能释放1万t产能)。根据企业新增产能公告,全球草铵膦产能释放区域仍然在中国(图3)。

 

草铵膦国内外产能大、成本较低、开工稳定的龙头企业分别为巴斯夫和利尔化学。2019年巴斯夫草铵膦产能为12000t,占全球总产能的27.8%,产能装置分布在法兰克福和美国密西根。同年,利尔化学总产能为12000t,占全球总产能的27.8%,绵阳产能为8000t,广安一期4000t产能装置已经具备生产能力,后期7000t产能于2020年后释放。2019年永农生物的草铵膦产能达到5000t,主要在浙江上虞和宁夏,永农生物远期将有5000t产能释放计划。山东亿盛产能5000t,原药除满足自身制剂需要,也对外供应。威远生化的产能为1600t,石家庄瑞凯化工装置负荷不高。此外,七洲绿色化工控股洪湖一泰利用铝法生产草铵膦关键中间体甲基亚膦酸二乙酯,现有产能5000t,远期规划20000t(表2)。

 

另外,长青股份、南京红太阳重庆分企业、四川福华和内蒙诚信等,2020年以后将有不同吨位的产能释放。

 

目前,全球草铵膦原药主流生产企业主要有7家,它们分别是巴斯夫、利尔化学、永农生物、山东亿盛、石家庄瑞凯化工、威远生化和UPL。2019年国内主要5家企业开工负荷呈现前高后低,全年开工率在72%左右,预计中国总产量约为18000t。

 

2018-2019年,全球草铵膦新产能集中释放,使得草铵膦供需状况出现阶段性失衡。目前我国草铵膦原药价格降至历史低位,产品性价比明显提高,市场进入以价换量的阶段,更有利于全球需求面的打开。可以判定,行情使得市场再次进入重新洗牌过程,不具备技术、成本以及规模优势的企业将逐渐退出市场,而成本优势显著,在环保和安检等高压下仍能大规模供货的企业,将获得更大的市场份额,加速龙头企业的成长。

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