受益于國家政策利好、高純電子級過氧化氫市場需求增加

• 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、市場需求增加，我國電子級過氧化氫行業(yè)規(guī)模不斷擴大，與此同時，行業(yè)在生產(chǎn)工藝、技術水平、產(chǎn)品質量等方面也均有大幅提升。 電子級過氧化氫即電子級雙氧水，外觀為藍色粘稠液體。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原料，電子級過氧

一、行業(yè)定義

過氧化氫，俗稱雙氧水，高純電子級過氧化氫是過氧化氫產(chǎn)品中技術含量最高的品類。高純電子級過氧化氫可以用于硅片清洗、印刷電路板蝕刻、光刻膠剝離領域，廣泛應用在半導體、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試劑之一，與高純氨、高純硫酸同為消耗量最大的半導體用化學試劑。

二、行業(yè)發(fā)展特性

高純電子級過氧化氫制備工藝主要有溶劑萃取、精餾、吸附、重結晶、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，最終得到高純電子級過氧化氫產(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，在工業(yè)領域應用比例較高。

我國電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，市場對高純電子級過氧化氫需求旺盛。隨著電子產(chǎn)業(yè)技術升級，元器件精密程度不斷提高，市場對高純電子級過氧化氫的品質要求不斷提升。我國已經(jīng)具備高純電子級過氧化氫量產(chǎn)能力，主要生產(chǎn)企業(yè)有上海哈勃化學技術有限公司、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。

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

三、當前高純電子級過氧化氫技術發(fā)展現(xiàn)況分析

隨著過氧化氫應用越來越廣泛、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，主要包括無機化學反應法、水解過氧化物法、碳氫化合物自氧化法、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%及國內產(chǎn)量的98%。

20世紀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)新工藝與新技術開發(fā)方面的不斷創(chuàng)新、優(yōu)化與改進，促使我國過氧化氫行業(yè)綜合工藝技術水平與整體裝備有了突飛猛進的進步。

蒽醌法工藝包含有多道工序，其中氫化工序是最為關鍵的部分，它的優(yōu)劣直接決定了整個裝置的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟技術指標。為了達到簡化工藝流程、提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質量和降低生產(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，基本采用的都是負載型Pd催化劑。最初的負載型貴金屬催化劑，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，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，不但避免了反應物在催化劑孔道滯留時間過長造成深度加氫，而且降低了產(chǎn)物的擴散阻力，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，以此達到改善催化劑加氫性能的目的。

蒽醌加氫是一個典型的氣-液-固三相反應，反應器選型直接影響選擇性和時空產(chǎn)率。目前國內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)幾家引進國外技術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)公司的氫化反應是在流化床中進行。相比固定床，流化床反應器具有更高的收率及加氫選擇性，反應器內傳質良好，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(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已趨成熟，近年來已少有創(chuàng)新性改進及突破性進展。但國內外技術人員仍在對工藝的個別技術環(huán)節(jié)進行研究和改進，改進內容主要針對氫化過程中的催化劑和工作介質，以及成套生產(chǎn)工藝優(yōu)化等方面，這些改進措施取得了不同程度的效果，為完善和改進該工藝做出了貢獻。

四、 高純電子級過氧化氫技術進展分析

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溶劑和無機鹽，產(chǎn)品中不可避免地含有一些有機物、無機物及機械雜質。食品級尤其是電子級過氧化氫對雜質含量有極嚴格的要求。高純試劑過氧化氫標準分為4類：

1)以國際半導體設備和材料協(xié)會標準(SEMI)為基礎的美國試劑;

2)以德國默克(MERCK)為主的歐洲試劑;

3)以關東(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聯(lián)體地區(qū)的試劑。近年來他們的指標逐步接近。由于SEMI標準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)廠家主要參考的對象。

高純過氧化氫的生產(chǎn)過程也就是除去雜質的過程，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，這種樹脂型號很多，有專門的生產(chǎn)廠，但在使用過程中可能會因過氧化氫分解而產(chǎn)生爆炸的危險，設計和操作時要充分考慮這個問題。精餾法是除去過氧化氫中無機雜質和機械雜質最理想的方法，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)品濃度的同時也把雜質濃縮，雜質含量高的部分作為工業(yè)級產(chǎn)品處理，雜質含量低的部分再進一步凈化得到高純產(chǎn)品。膜分離技術是通過一種特殊的膜除去過氧化氫中雜質的方法，是最有發(fā)展前景的尖端技術，南京化工大學設有專門的研究機構，對該技術的研究有很高的造詣。但由于過氧化氫對多種膜具有極強的氧化性，對膜材料的選擇要求更高，還需要更加深入、細致的研究。

電子級過氧化氫是大規(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別，用于電子線路板和電子管清洗的過氧化氫用量大，質量要求 低，消耗量大，約占總量的60%以上，并已進入軍工及航天領域。電子級過氧化氫的生產(chǎn)對生產(chǎn)環(huán)境、設備、人員素質、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口，其生產(chǎn)線的建設投資很大。世界上生產(chǎn)電子級過氧化氫的國家或公司有日本的MGC、美國的FMC、比利時的SolvayInterox、德國的Degussa、韓國、中國臺灣的長春化學、新加波的純化學品公司等，占90%的市場份額，對全球實施壟斷性經(jīng)營。中國生產(chǎn)電子級過氧化氫的公司有上海哈勃化學技術有限公司、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，有待進一步發(fā)展。

隨著國內集成電路和光電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國在全球集成電路市場上占有舉足輕重的地位，高品質過氧化氫水溶液存在巨大的潛在市場。國內高品質過氧化氫生產(chǎn)規(guī)模大多數(shù)還處于試驗和小規(guī)模生產(chǎn)階段，高品質的產(chǎn)品少，因此開發(fā)產(chǎn)品品質好、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，但單一的方法無法滿足電子市場對過氧化氫產(chǎn)品品質的要求。多種單元操作或技術優(yōu)化集成將是未來過氧化氫水溶液純化技術的發(fā)展趨勢。

五、高純電子級過氧化氫產(chǎn)量

2018年中國高純電子級雙氧水產(chǎn)量為5.47萬噸，2021年為7.81萬噸，年復合增長率達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。

圖表：2018-2021年中國高純電子級過氧化氫產(chǎn)量情況

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

《2022-2028年中國高純電子級過氧化氫行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調研及未來趨勢預測報告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(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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