受益于國家政策利好、高純電子級(jí)過氧化氫市場(chǎng)需求增加

• 張星 2023年4月27日 來源：中研網(wǎng) 315 13
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受益于國家政策利好、市場(chǎng)需求增加，我國電子級(jí)過氧化氫行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，與此同時(shí)，行業(yè)在生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面也均有大幅提升。 電子級(jí)過氧化氫即電子級(jí)雙氧水，外觀為藍(lán)色粘稠液體。作為大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝中不可缺少的電子化學(xué)原料，電子級(jí)過氧

一、行業(yè)定義

過氧化氫，俗稱雙氧水，高純電子級(jí)過氧化氫是過氧化氫產(chǎn)品中技術(shù)含量最高的品類。高純電子級(jí)過氧化氫可以用于硅片清洗、印刷電路板蝕刻、光刻膠剝離領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體、顯示面板、太陽能電池等行業(yè)中，是電子工業(yè)發(fā)展所不可或缺的重要高純化學(xué)試劑之一，與高純氨、高純硫酸同為消耗量最大的半導(dǎo)體用化學(xué)試劑。

二、行業(yè)發(fā)展特性

高純電子級(jí)過氧化氫制備工藝主要有溶劑萃取、精餾、吸附、重結(jié)晶、膜分離、離子交換等。其中，吸附法是以工業(yè)過氧化氫為原料，采用固體吸附劑(一般為樹脂吸附劑)來去除溶液中雜質(zhì)，最終得到高純電子級(jí)過氧化氫產(chǎn)品。吸附法具有工藝流程簡單、生產(chǎn)條件要求較低、易于操作、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用比例較高。

我國電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，市場(chǎng)對(duì)高純電子級(jí)過氧化氫需求旺盛。隨著電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，元器件精密程度不斷提高，市場(chǎng)對(duì)高純電子級(jí)過氧化氫的品質(zhì)要求不斷提升。我國已經(jīng)具備高純電子級(jí)過氧化氫量產(chǎn)能力，主要生產(chǎn)企業(yè)有上海哈勃化學(xué)技術(shù)有限公司、杭州精欣化工有限公司、上海華誼微電子材料有限公司、蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司、江陰江化微電子材料股份有限公司等。

但我國高純電子級(jí)過氧化氫企業(yè)普遍生產(chǎn)規(guī)模偏小，技術(shù)水平較低，以中低檔產(chǎn)品生產(chǎn)為主，無法滿足高端市場(chǎng)需求，高檔次高純電子級(jí)過氧化氫產(chǎn)品需求依靠從日本三菱化學(xué)、比利時(shí)索爾維、法國液化空氣、德國默克等海外企業(yè)進(jìn)口。我國高純電子級(jí)過氧化氫高端市場(chǎng)被海外企業(yè)所壟斷，產(chǎn)品價(jià)格高昂且供貨周期長，不利于下游電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

三、當(dāng)前高純電子級(jí)過氧化氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況分析

隨著過氧化氫應(yīng)用越來越廣泛、需求量的逐年增加，過氧化氫的合成方法也越來越多種多樣，主要包括無機(jī)化學(xué)反應(yīng)法、水解過氧化物法、碳?xì)浠衔镒匝趸?、異丙醇氧化法、電解法、蒽醌法及氫氣和氧氣直接合成法。目前，商業(yè)過氧化氫的生產(chǎn)主要依靠蒽醌法及氫氣和氧氣直接合成，其中，蒽醌法合成的過氧化氫占了全球產(chǎn)量的95%及國內(nèi)產(chǎn)量的98%。

20世紀(jì)80年代初期我國開發(fā)出蒽醌法過氧化氫生產(chǎn)工藝，并投入工業(yè)化生產(chǎn)，在此后短短的幾十年里，國內(nèi)的過氧化氫生產(chǎn)能力得到了迅猛發(fā)展。特別是在蒽醌法生產(chǎn)新工藝與新技術(shù)開發(fā)方面的不斷創(chuàng)新、優(yōu)化與改進(jìn)，促使我國過氧化氫行業(yè)綜合工藝技術(shù)水平與整體裝備有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。

蒽醌法工藝包含有多道工序，其中氫化工序是最為關(guān)鍵的部分，它的優(yōu)劣直接決定了整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。為了達(dá)到簡化工藝流程、提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的目的，必須選用加氫性能優(yōu)越的催化劑。目前除少數(shù)小規(guī)模生產(chǎn)裝置仍然使用傳統(tǒng)的雷尼鎳催化劑，基本采用的都是負(fù)載型Pd催化劑。最初的負(fù)載型貴金屬催化劑，活性組分在載體呈均勻分布。隨著研究的深入和催化劑制備技術(shù)的提高，目前蒽醌加氫所用的Pd催化劑均為非均布蛋殼型催化劑，載鈀薄層厚度通常為微米級(jí)，這樣就極大地提高了貴金屬利用率，有效地降低了催化劑生產(chǎn)成本。催化劑活性層變薄，不但避免了反應(yīng)物在催化劑孔道滯留時(shí)間過長造成深度加氫，而且降低了產(chǎn)物的擴(kuò)散阻力，從而提高了催化劑加氫效率及選擇性。另外也有一些研究者致力于將催化劑制成特定形狀，如圓柱整體、蜂窩狀等，以此達(dá)到改善催化劑加氫性能的目的。

蒽醌加氫是一個(gè)典型的氣-液-固三相反應(yīng)，反應(yīng)器選型直接影響選擇性和時(shí)空產(chǎn)率。目前國內(nèi)正常開工的過氧化氫生產(chǎn)裝置，除上海華誼能源化工有限公司、蘇州菱蘇過氧化物有限公司等少數(shù)幾家引進(jìn)國外技術(shù)采用的是流化床工藝，其他基本均采用固定床蒽醌法加氫工藝。與國內(nèi)固定床大行其道相反的是，國外只有少量規(guī)模較小的生產(chǎn)企業(yè)仍采用固定床，大多數(shù)公司的氫化反應(yīng)是在流化床中進(jìn)行。相比固定床，流化床反應(yīng)器具有更高的收率及加氫選擇性，反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)良好，傳熱均勻，并且催化劑易于更換，特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)。國外主要化工企業(yè)近幾年建成的大型過氧化氫生產(chǎn)裝置中，均采用流化床氫化工藝。其中就包括前文所述Solvay公司的3套特大型過氧化氫生產(chǎn)裝置，以及贏創(chuàng)特種化學(xué)(吉林)有限公司的23萬t/a過氧化氫生產(chǎn)裝置。

歷經(jīng)多年的發(fā)展，蒽醌法制過氧化氫工藝技術(shù)已趨成熟，近年來已少有創(chuàng)新性改進(jìn)及突破性進(jìn)展。但國內(nèi)外技術(shù)人員仍在對(duì)工藝的個(gè)別技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究和改進(jìn)，改進(jìn)內(nèi)容主要針對(duì)氫化過程中的催化劑和工作介質(zhì)，以及成套生產(chǎn)工藝優(yōu)化等方面，這些改進(jìn)措施取得了不同程度的效果，為完善和改進(jìn)該工藝做出了貢獻(xiàn)。

四、 高純電子級(jí)過氧化氫技術(shù)進(jìn)展分析

高純過氧化氫均是以蒽醌法生產(chǎn)的過氧化氫為原料經(jīng)過深加工而制得。蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫，由于生產(chǎn)過程中使用大量蒽醌及有機(jī)溶劑和無機(jī)鹽，產(chǎn)品中不可避免地含有一些有機(jī)物、無機(jī)物及機(jī)械雜質(zhì)。食品級(jí)尤其是電子級(jí)過氧化氫對(duì)雜質(zhì)含量有極嚴(yán)格的要求。高純?cè)噭┻^氧化氫標(biāo)準(zhǔn)分為4類：

1)以國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(SEMI)為基礎(chǔ)的美國試劑;

2)以德國默克(MERCK)為主的歐洲試劑;

3)以關(guān)東(Kanto)和光(Wako)等為代表的日本試劑;

4)以IREA為代表的俄羅斯及獨(dú)聯(lián)體地區(qū)的試劑。近年來他們的指標(biāo)逐步接近。由于SEMI標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍影響最大，因此它也是中國高純過氧化氫生產(chǎn)廠家主要參考的對(duì)象。

高純過氧化氫的生產(chǎn)過程也就是除去雜質(zhì)的過程，一般的生產(chǎn)方法有離子交換樹脂法、精餾法、膜分離法、萃取法或幾種方法的結(jié)合。離子交換樹脂法可以有效地除去金屬離子，是一種簡單、通用且成熟的方法，這種樹脂型號(hào)很多，有專門的生產(chǎn)廠，但在使用過程中可能會(huì)因過氧化氫分解而產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)和操作時(shí)要充分考慮這個(gè)問題。精餾法是除去過氧化氫中無機(jī)雜質(zhì)和機(jī)械雜質(zhì)最理想的方法，很多有過氧化氫提濃裝置的工廠已普遍采用此方法，在提高過氧化氫產(chǎn)品濃度的同時(shí)也把雜質(zhì)濃縮，雜質(zhì)含量高的部分作為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品處理，雜質(zhì)含量低的部分再進(jìn)一步凈化得到高純產(chǎn)品。膜分離技術(shù)是通過一種特殊的膜除去過氧化氫中雜質(zhì)的方法，是最有發(fā)展前景的尖端技術(shù)，南京化工大學(xué)設(shè)有專門的研究機(jī)構(gòu)，對(duì)該技術(shù)的研究有很高的造詣。但由于過氧化氫對(duì)多種膜具有極強(qiáng)的氧化性，對(duì)膜材料的選擇要求更高，還需要更加深入、細(xì)致的研究。

電子級(jí)過氧化氫是大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝所必須的化工原料，因用途不同分為很多級(jí)別，用于電子線路板和電子管清洗的過氧化氫用量大，質(zhì)量要求 低，消耗量大，約占總量的60%以上，并已進(jìn)入軍工及航天領(lǐng)域。電子級(jí)過氧化氫的生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備、人員素質(zhì)、包裝材料、分析儀器、管理水平等要求極高，精密的分析儀器全部依賴進(jìn)口，其生產(chǎn)線的建設(shè)投資很大。世界上生產(chǎn)電子級(jí)過氧化氫的國家或公司有日本的MGC、美國的FMC、比利時(shí)的SolvayInterox、德國的Degussa、韓國、中國臺(tái)灣的長春化學(xué)、新加波的純化學(xué)品公司等，占90%的市場(chǎng)份額，對(duì)全球?qū)嵤艛嘈越?jīng)營。中國生產(chǎn)電子級(jí)過氧化氫的公司有上海哈勃化學(xué)技術(shù)有限公司、上海華誼微電子材料有限公司(合 資)、山東東營耐爾科技有限公司等，生產(chǎn)規(guī)模都比較小，且中低檔產(chǎn)品較多，有待進(jìn)一步發(fā)展。

隨著國內(nèi)集成電路和光電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國在全球集成電路市場(chǎng)上占有舉足輕重的地位，高品質(zhì)過氧化氫水溶液存在巨大的潛在市場(chǎng)。國內(nèi)高品質(zhì)過氧化氫生產(chǎn)規(guī)模大多數(shù)還處于試驗(yàn)和小規(guī)模生產(chǎn)階段，高品質(zhì)的產(chǎn)品少，因此開發(fā)產(chǎn)品品質(zhì)好、工藝安全性高、易于大規(guī)模生產(chǎn)的純化工藝顯得尤為重要。采用單一單元操作進(jìn)行工業(yè)過氧化氫水溶液的純化，能夠提高過氧化氫水溶液的品質(zhì)，但單一的方法無法滿足電子市場(chǎng)對(duì)過氧化氫產(chǎn)品品質(zhì)的要求。多種單元操作或技術(shù)優(yōu)化集成將是未來過氧化氫水溶液純化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

五、高純電子級(jí)過氧化氫產(chǎn)量

2018年中國高純電子級(jí)雙氧水產(chǎn)量為5.47萬噸，2021年為7.81萬噸，年復(fù)合增長率達(dá)13%。雖然受疫情的影響，2020年和2021年的產(chǎn)量增長有所下滑，但整體而言，增速仍保持著較高的態(tài)勢(shì)。

圖表：2018-2021年中國高純電子級(jí)過氧化氫產(chǎn)量情況

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

《2022-2028年中國高純電子級(jí)過氧化氫行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及未來趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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