产业链概述
癸二酸，又名皮脂酸，属饱和直链脂肪族二元酸，主要以蓖麻油为原料制取。在室温下癸二酸为白色片状结晶，工业品略带黄色。癸二酸是一种使用历史悠久的化工产品，其系列产品虽体量不大，但广泛应用于化工领域的重要精细化工中间体，生产和应用均受到行业内关注和重视。
癸二酸产业链的上游根据生产工艺不同，分别为蓖麻油和石油烷烃。产业链的下游主要用于生产聚酰胺（pa）树脂和酯类等，可应用到工程塑料、纺织、增塑剂、医疗等不同领域（见图1）。
癸二酸产量居于生物基二元酸之首，是合成pa410、pa510、pa610、pa1010、pa1012、pa10t等聚酰胺的主要原料，其中pa510是新兴的生物基尼龙，发展前景良好。癸二酸的酯类产品因低毒、耐寒、耐高温的良好特性，被作为增塑剂而广泛使用。此外，癸二酸还被用于生产表面活性剂及一些添加剂，而高纯度的癸二酸则用于医药行业以及液晶材料的制备。
生产工艺分析
目前行业内癸二酸生产工艺主要有两种，分别为蓖麻油裂解法和生物发酵法。
1.蓖麻油裂解法
现今在工业领域的应用中普遍采用的工艺是蓖麻油裂解法。以蓖麻油为起始原料，在100℃下与碱液发生皂化反应生成蓖麻油酸钠和甘油。将蓖麻油酸钠分离出并加入硫酸生成蓖麻油酸，添加稀释剂苯酚在250~270℃下与碱进行碱解反应，采用低压或高压反应生成癸二酸双钠盐和仲辛醇及氢。最后经硫酸中和、脱色、结晶、干燥后制得纯品。
但癸二酸生产过程中产生含苯酚和硫酸钠的废水，会对环境造成一定危害。目前全球蓖麻油裂解法癸二酸生产企业主要有衡水京华化工、凯德生物、山东四强、山西振钢化工、山东天兴生物、江苏中正化工等。
2.生物发酵法
生物发酵法的生产工艺路线涉及菌株筛选、发酵和分离三个部分，以烷烃为底物，进行生物发酵，生成的长链二元酸大部分存在于微生物发酵液或细胞培养液中，产物的浓度较低，料液组成复杂，所含的各种杂质会对产物的分离纯化产生很大影响，需先经过预处理步骤，得到二元酸的结晶溶液或者含水量较高的粗酸，再通过进一步的分离与提纯，制得癸二酸产品。这一生产工艺路线中没有酸碱的使用，流程简单，绿色环保且毒性较低。
但生物发酵法制备的癸二酸含有较多不易纯化的发酵杂质，降低了下游聚合物产品的质量性能；同时当前使用的烷烃产品不是生物基来源，所以一般不被认定为生物基癸二酸产品。目前全球生物发酵法癸二酸在产企业仅凯赛生物一家，阿科玛、巴斯夫正在研究中。
市场分析
2023年全球癸二酸产能23.9万吨/年，其中中国产能占比86.7%，是癸二酸主要生产地。2000年前，癸二酸的产能主要分布在美国、日本、中国，因环保限制等诸多原因，2002年美国俄亥俄州多佛的arizona化学公司，将其癸二酸装置永久关闭。目前国外仅日本保留了精癸二酸生产装置，发达国家已基本不生产癸二酸。
2023年癸二酸全球消费量约11万吨，中国市场约占全球市场的40%。近年来，除主要用来制取癸二酸酯类的增塑剂和聚酰胺外，其他领域也呈现出长足发展趋势，例如在汽车防冻液、润滑油以及和其他聚合物共混共聚、电子产品等方面用量逐年扩大并呈爆发趋势。作为可再生资源，癸二酸的用途及生产工艺已受到业内人士的广泛关注。
2023年中国癸二酸生产企业共10家，近5年癸二酸生产企业整体开工率在40%~50%（见图2），处于产能结构性过剩状态。自2009年起，癸二酸行业因下游需求增长拉动价格上涨，推动了新建及扩建项目的兴起，至2011年，中国产能从8万吨/年迅速增至13.5万吨/年。直至2018年，癸二酸价格大幅度波动，导致国内蓖麻油种植面积持续下降，蓖麻油严重依赖进口，而下游需求多位于欧美市场，造成了国内癸二酸行业两头在外的局面，致使国内生产企业产能扩建逐渐趋于平缓，小型加工生产企业逐渐退出癸二酸市场。2022年9月凯赛生物4万吨/年癸二酸生产线完成调试，率先实现生物发酵法癸二酸规模化生产。
从竞争格局来看，中国癸二酸行业呈现高度集中态势。国内主要生产厂家有凯赛生物、衡水凯徳生物和衡水京华化工，其他企业的产能较小。由于蓖麻油原料进口依赖度大，预计未来几年蓖麻油裂解法制癸二酸将保持现有产能不变。同时，多家石化企业正在着力研究以各类烷烃通过生物发酵法生产癸二酸的新工艺，并已取得突破，预计未来生物法产能将呈增长态势。
中国癸二酸出口量微降，高附加值产品助力国际市场拓展
2023年受欧洲需求下降影响，中国癸二酸出口量相较2022年有所下降，共出口3.8万吨。随着欧美国家的产能逐渐退出，未来我国将继续保持癸二酸出口大国的角色，同时随着我国自身癸二酸应用领域的不断丰富，未来将进一步出口高附加值的癸二酸下游产品，以拓展国际市场。
中国是癸二酸出口大国，具备价格优势，主要出口至欧美等发达国家。2023年，我国癸二酸的最大出口目的地为荷兰，其次是日本、美国、意大利、德国。
2023年中国癸二酸消费量约为4.8万吨，2019—2023年年均复合增长率为11%。2023年中国癸二酸消费量较2022年基本持平，主要原因是受全球经济发展放缓影响，下游整体需求平稳。随着绿色化工的兴起，美国杜邦等世界化工领先企业纷纷把癸二酸衍生物作为战略产品，预计未来在生物基聚酰胺的需求带动下，癸二酸的消费量将稳步增长，预计未来5年增速将在10%左右。
国内癸二酸最主要下游产品为聚酰胺，包括pa610、pa1010等，广泛应用于工程塑料、汽车制造和纺织等领域。另外，癸二酸的下游酯类产品主要应用领域为增塑剂，聚酰胺和增塑剂消费量合计占总消费量的81%（见图3）。
总结与展望
目前，制约癸二酸行业发展的主要因素在于节能环保问题、上游原料限制和下游应用的拓展。中国癸二酸生产企业需加大研发投入，进行技术创新，优化节能环保，通过产业链的延伸，开发癸二酸的深加工产品，来提高产品的附加值和市场竞争力。同时探索抓住生物基化工品的发展新机遇，开拓新的市场和应用领域，以减少对传统下游市场的依赖。
