TPU-Rohstoffe l MDI, TDI, ADI Industrieinventar

Isocyanate sind wichtige Komponenten, die für die Synthese von Polyurethanen benötigt werden, und sie weisen eine oder mehrere funktionelle N=C=O-Gruppen in ihren Molekülen auf, die aliphatischer, zyklischer aliphatischer, polyzyklischer oder aromatischer Natur sein können.

Die in industriellen Umgebungen am häufigsten verwendeten Isocyanate basieren auf Molekülen mit zwei funktionellen N=C=O-Gruppen und werden üblicherweise als Diisocyanate bezeichnet. Dazu gehören Methylendiphenyldiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), destilliertes Diisocyanat (NDI) usw.

Im Allgemeinen bezeichnen wir Isocyanate, die keine aromatischen Produkte sind, als aliphatische Diisocyanate (ADIs), darunter Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isofulondiisocyanat (IPDI), Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat (HMDI), Methylcyclohexandiisocyanat (HTDI), Benzoldimethylendiisocyanat (XDI), Trimethylhexamethylendiisocyanat (TMDI), Tetramethylisophenylmethylendiisocyanat (TMXDI). Davon entfallen etwa zwei Drittel auf die Produktion von HDI-Produkten, und die Produktion von HDI, IPDI und HMDI zusammen macht mehr als 85 % der weltweiten Produktion aliphatischer Isocyanate aus.

Das von ADI hergestellte Polyurethanmaterial weist eine ausgezeichnete Alterungs-, Belichtungs- und Vergilbungsbeständigkeit auf und ist ein wichtiger Grundstoff zur Unterstützung der Entwicklung der Luft- und Raumfahrt- und Rüstungsindustrie, der High-End-Ausrüstung, der Automobilindustrie und anderer Industrien sowie ein wichtiger Rohstoff für die umweltfreundliche Modernisierung traditioneller Industrien wie Beschichtungen, Klebstoffe und Kunstleder und wird als die „Perle“ in der Krone der Polyurethanindustrie bezeichnet.

Die MDI-Industrie weist eine Oligopolsituation auf, mit einer weltweiten MDI-Produktionskapazität von insgesamt etwa 10,4 Millionen Tonnen/Jahr. Die fünf größten Hersteller sind Wanhua Chemical (2,65 Millionen Tonnen), BASF (1,81 Millionen Tonnen), Covestro (1,77 Millionen Tonnen), Dow Chemical (1,36 Millionen Tonnen) und Huntsman (1,35 Millionen Tonnen) mit einer hohen Industriekonzentration und einem CR5 von über 88 %. Darüber hinaus hat nur ein lokaler Hersteller, Wanhua Chemical, die industrielle Produktion erreicht, und alle übrigen Hersteller sind in ausländischem Besitz.

Abbildung 1 Vergleich der Produktionskapazität der größten MDI-Hersteller weltweit

In den nächsten Jahren wird die geplante und im Bau befindliche Kapazität von MDI fast 3 Millionen Tonnen pro Jahr betragen. Davon hat die geplante und im Bau befindliche Produktionskapazität von Wanhua Chemical bereits 1,4 Millionen Tonnen pro Jahr erreicht, was fast die Hälfte ausmacht. Wanhua Chemical wird also in den nächsten Jahren die treibende Kraft bei der Expansion von MDI sein. Covestro und BASF verfügen über eine geplante bzw. im Bau befindliche Kapazität von 500.000 Tonnen pro Jahr bzw. 440.000 Tonnen pro Jahr, der Rest beträgt insgesamt etwa 700.000 Tonnen pro Jahr.

Aus Sicht des Angebots ist Chinas MDI-Produktionskapazität in den letzten Jahren stetig gewachsen, und die Wachstumsrate hat sich allmählich verlangsamt, und das Angebot an MDI wird in Zukunft mit der Freigabe der Produktionskapazität weiter wachsen. Aus Sicht der Nachfrage entfällt der größte Anteil des nachgelagerten Verbrauchs von polymerisiertem MDI auf Kühl- und Gefriergeräte, und der Wachstumstrend der Exportnachfrage nach Kühl- und Gefriergeräten in den letzten zwei Jahren verbessert sich, was das Wachstum der Gesamtnachfrage nach MDI auf dem Markt vorantreiben wird.

(1) Überblick über die bestehende Produktionskapazität

Die TDI-Industrie ähnelt der MDI-Industrie und weist ein Oligopolmuster auf, wobei zu den großen Herstellern BASF, Covestro, Wanhua Chemical, Yantai Juli usw. gehören.

Derzeit liegt die globale Gesamtproduktionskapazität für TDI bei etwa 3,7 Millionen Tonnen pro Jahr, und der CR3-Anteil beträgt 67 %. Der größte Hersteller ist BASF mit einer Gesamtproduktionskapazität von etwa 920.000 Tonnen pro Jahr, davon 220.000 Tonnen pro Jahr von BASF in Shanghai, 160.000 Tonnen pro Jahr von BASF in Südkorea, 380.000 Tonnen pro Jahr von BASF in Deutschland und 160.000 Tonnen pro Jahr von BASF in den USA. Der zweitgrößte Hersteller ist Covestro mit einer Gesamtproduktionskapazität von etwa 910.000 Tonnen pro Jahr, davon 310.000 Tonnen pro Jahr von Covestro in Shanghai, 300.000 Tonnen pro Jahr von Covestro in Deutschland und 300.000 Tonnen pro Jahr von Covestro in den USA. Wanhua Chemical ist der drittgrößte Produzent mit einer inländischen Produktionskapazität von 400.000 Tonnen/Jahr, einem ungarischen Standort mit einer Produktionskapazität von 250.000 Tonnen/Jahr und einer Gesamtproduktionskapazität von 650.000 Tonnen/Jahr. Die übrigen Produzenten haben eine geringere Produktionskapazität, meist um die 100.000 Tonnen/Jahr, darunter Hanwha aus Südkorea, MCNS aus Japan, Cangzhou Dahua usw.

Abbildung 2 Vergleich der Produktionskapazität der wichtigsten TDI-Produzenten weltweit

Der größte inländische Hersteller ist Wanhua Chemical mit TDI-Produktionsstätten in Yantai und Fujian mit einer Produktionskapazität von 300.000 bzw. 100.000 Tonnen/Jahr und einer Gesamtproduktionskapazität von 400.000 Tonnen/Jahr; Covestro ist der zweitgrößte Produzent mit einer Produktionsanlage in Shanghai mit einer Kapazität von 310.000 Tonnen/Jahr. Yantai Juli und BASF sind die dritt- bzw. viertgrößten Produzenten mit einer Produktionskapazität von 230.000 bzw. 220.000 Tonnen/Jahr; die Produktionskapazität von Cangzhou Dahua, Gansu Yinguang und Lianshi Chemical beträgt 150.000 Tonnen/Jahr, 100.000 Tonnen/Jahr bzw. 50.000 Tonnen/Jahr.

Abbildung 3 Vergleich der Produktionskapazität der wichtigsten TDI-Produzenten in China

(2) Neue inländische Produktionskapazitäten

In den nächsten Jahren wird die neue inländische TDI-Produktionskapazität hauptsächlich von Wanhua Chemical und Cangzhou Dahua kommen.

Im Juni 2021 gab Wanhua Chemical den Umweltverträglichkeitsbericht für die Erweiterung des TDI-Projekts von Wanhua Chemical (Fujian) Co., Ltd. um 250.000 Tonnen pro Jahr bekannt (Entwurf zur Kommentierung). Laut der Umweltverträglichkeitsstudie plant Wanhua Chemical, etwa 1,9 Milliarden Yuan zu investieren, um das bestehende TDI-Projekt mit 100.000 Tonnen pro Jahr auf ein Projekt mit 250.000 Tonnen pro Jahr am Standort Fujian zu erweitern. Die Fertigstellung ist für 2 Jahre geplant, das Projekt wurde jedoch noch nicht gestartet.

Das Cangzhou Dahua-Projekt sieht den Bau eines Erweiterungs- und Umwandlungsprojekts für 400.000 Tonnen TDI vor. Gemäß der entsprechenden Umweltverträglichkeitsprüfung wird Cangzhou Dahua die ursprüngliche TDI-Anlage mit einer Kapazität von 50.000 Tonnen/Jahr und 70.000 Tonnen/Jahr auf 160.000 Tonnen/Jahr erweitern und so eine TDI-Produktionskapazität von 160.000 Tonnen/Jahr erreichen. Außerdem wird eine TDI-Anlage mit einer Kapazität von 225.000 Tonnen/Jahr erweitert, wodurch die gesamte TDI-Produktionskapazität auf 385.000 Tonnen/Jahr steigt. Das Projekt wird in zwei Phasen errichtet. In der ersten Phase wird eine TDI-Anlage mit einer Kapazität von 225.000 Tonnen/Jahr gebaut. In der zweiten Phase werden die ursprüngliche TDI-Anlage mit einer Kapazität von 50.000 Tonnen/Jahr und 70.000 Tonnen/Jahr erweitert und umgewandelt, um eine TDI-Produktionskapazität von 160.000 Tonnen/Jahr zu erreichen.

(1) Branchenüberblick

Der Produktionsprozess von ADI ist langwierig und umfasst komplexe organische Synthesen, Phosgenreaktionen und andere Prozesse, was nicht nur technisch schwierig ist, sondern auch eine hohe Markteintrittsbarriere darstellt, da das erforderliche Chlor und das giftige Phosgen effektiv kontrolliert werden müssen. Bisher konnten weltweit nur eine Handvoll Unternehmen ADI in großem Maßstab produzieren, darunter Covestro, Evonik, Conrui, BASF, Asahi Kasei und Wanhua Chemical.

Derzeit liegt die weltweite Gesamtproduktionskapazität von ADI bei etwa 540.000 Tonnen. Die größte Produktionskapazität davon hat Covestro mit mehr als 200.000 Tonnen/Jahr, gefolgt von Wanhua Chemical (130.000 Tonnen/Jahr). In Zukunft wird sich der Abstand zu Covestro mit der Inbetriebnahme der HDI-Anlage von Wanhua Ningbo mit einer Kapazität von 50.000 Tonnen/Jahr verringern.

(2) Unterteilungen

Was die Produkte betrifft, wurde HDI lange Zeit von Unternehmen mit ausländischer Finanzierung dominiert. Covestro und Kangrui sind mit einer Gesamtproduktionskapazität von über 60 Prozent die Weltmarktführer, und Wanhua ist der einzige inländische Anbieter, dessen Produktionskapazität derzeit nur von Covestro übertroffen wird.

Zu den IPDI-Herstellern zählen vor allem Wanhua, Covestro, Evonik, Kangrui und BASF. Mit seiner Produktionskapazität liegt Wanhua Chemical an dritter Stelle, der Abstand zu anderen Unternehmen ist jedoch gering.

Was HMDI betrifft, verfügen derzeit weltweit nur Wanhua Chemical, Covestro und Evonik über Produktionskapazitäten. Wanhua ist außerdem der erste und einzige unabhängige Lieferant von HMDI in China und verfügt zusammen mit Covestro und Evonik über eine Produktionskapazität von 20.000 Tonnen pro Jahr.

Covestro ist weltweit der Erfinder der aliphatischen Isocyanat-Derivate und der weltweit führende Hersteller von aliphatischen und aromatischen Isocyanat-Derivaten sowie aller aliphatischen Monomere (HDI, IPDI, HMDI, PDI usw.).

Im Inland ist Wanhua Chemical der einzige lokale Hersteller von ADI.

Im Jahr 2012 wurde die 15.200 Tonnen HDI-Produktionseinheit von Ningbo Wanhua in Betrieb genommen, was den Beginn der großindustriellen Produktion von ADI durch Wanhua markierte.

Im Jahr 2016 stellte Wanhua die IPDI- und HMDI-Industrialisierungsanlage fertig und nahm sie in Betrieb. Damit wurde es zu einem der wenigen Unternehmen weltweit, das über die industrielle Produktionskapazität von HDI, IPDI und HMDI verfügt.

Wanhua Chemical ist das einzige Unternehmen weltweit, das die Kerntechnologien der gesamten Industriekette MDA-H12MDA-H12MDI beherrscht, das zweite weltweit, das die gesamte Industriekette IP-IPN-IPDA-IPDI beherrscht, und das einzige Unternehmen in China, das Kerntechnologien wie HDI und Derivate beherrscht.

Derzeit erreicht die gesamte ADI-Produktionskapazität von Wanhua Chemical 130.000 Tonnen/Jahr, was 24 % der weltweiten Gesamtproduktion entspricht. Es wird erwartet, dass im Jahr 2023 weitere 50.000 Tonnen/Jahr HDI in Betrieb genommen werden, wenn die gesamte ADI-Produktionskapazität 180.000 Tonnen/Jahr erreicht. Während Wanhua die Produktionskapazität für ADI-Produkte kontinuierlich erweitert, baut das Unternehmen auch eine spezielle Amin-ADI-PUD-Industriekette auf, um die integrierte Entwicklung der ADI-Industrie zu fördern.

Aufgrund der hohen technischen Anforderungen und der großen Kapitalinvestitionen sind inländische Isocyanathersteller äußerst selten und die meisten Produkte (außer TDI) werden nur von Wanhua Chemical in großem Maßstab hergestellt, der Rest befindet sich in ausländischem Besitz.

Mit der Fertigstellung und Inbetriebnahme inländischer Projekte zur Herstellung von Isocyanaten ist China zu einem wichtigen Standort für die Herstellung aliphatischer Isocyanate weltweit geworden und die inländische Produktionskette für Isocyanate ist perfekter geworden. Allerdings gibt es auch Probleme mit einem Überschuss an Produkten der unteren Preisklasse und einem Mangel an Produkten der oberen Preisklasse. Aufgrund der hohen technischen Hürden ist die Wahrscheinlichkeit neuer Marktteilnehmer in der Isocyanatbranche in Zukunft gering und Wanhua Chemical wird die treibende Kraft bei der Entwicklung der Isocyanatbranche sein.