COC/COP合成难点在哪？
在COC/COP的产业链中，上游原料主要包括C5/C9分离的环状二烯烃（主要是双环戊二烯或环戊二烯）和低碳α-烯烃（主要是乙烯）。
下游则主要应用于光学、医疗、食品医药包装、电子电器等领域。
然而在制备COC/COP时，其单体降冰片烯的制备工艺复杂且存在工程安全问题，长期被少数企业垄断，并且价格昂贵。
降冰片烯概述及合成工艺
下面就来看看“卡脖子”的关键中间体——降冰片烯到底是什么？
降冰片烯（NB）也称降莰烯，是一种桥环烃，主要用于合成COC和COP，还可以用作药物、杀虫剂、特种香料等有机物合成的骨架原料。
NB主要通过乙烯与环戊二烯（CPD）经Diels-Alder反应得到，其中CPD主要来源于石油烃类裂解生产乙烯过程中副产的碳五或双环戊二烯（DCPD），DCPD高温裂解可得到CPD，进而与乙烯加成得到NB（如图）。
双环戊二烯裂解过程
CPD与乙烯经Diels-Alder反应生成NB过程
乙烯与CPD的反应是强放热反应，在反应过程中，高温和高CPD浓度利于多聚物生成。因此，为了减少多聚物生成，需确保CPD和乙烯在反应器中均匀混合，提高NB反应选择性。
根据操作条件下DCPD/CPD状态的不同，NB的生产工艺可分为液相工艺、气相工艺和超临界工艺。工艺对比如下图：
综上来看，对于NB合成而言，气相反应工艺的物料浓度低且混合充分，提高了主反应的选择性；但气相反应温度较高，物料的摩尔体积较大，会导致反应设备较大或反应停留时间减小，增大操作风险或降低产率。
与气相法相比，液相法更利于实现规模化生产，但需要通过压力、温度的控制提高乙烯的反应活性。
布局企业
全球规模化量产降冰片烯的企业有四家，分别是日本瑞翁化学、日本合成橡胶、宝理塑料和三井化学，这几家企业的降冰片烯用于环烯烃聚合物的生产，基本不对外销售。
虽然Joshel等1941年就已开展了NB合成的相关研究，但由于NB在生产过程存在许多难点，我国在该领域长期处于空白。
目前，我国是全球最大的COC/COP消费国，因此COC/COP的国产化供应变得至关重要，因此我国很多企业也开始纷纷布局NB的合成。
今年1月，山东鲁晶化工与北京石油化工学院合作开发的500吨/年降冰片烯装置投产成功；今年2月，辽宁鲁华泓锦也成功投产环烯烃聚合物装置，包括500吨环烯烃共聚物和1000吨降冰片烯；2023年下半年，金发科技投产了80吨/年COC中试装置，其中配套降冰片烯装置；
另外，阿科力于2019年已完成5000吨/年光学级环烯烃单体（降冰片烯及其他单体）生产线，该公司张松林等对NB或其醇类衍生物进行取代，设计了含三氟甲基或醚类长链的降冰片烯，改善化合物极性、亲脂性、细胞代谢稳定性，可用于农药、医药、材料。
茂金属催化剂也是一大难点
在COC/COP的生产中，除了降冰片烯这一单体是难点之外，茂金属催化剂也是必不可少。传统催化剂只能开环聚合，而使用茂金属催化剂能双键加成聚合。茂金属催化剂制备难度较大，成套的茂金属催化剂包括主催化剂、助催化剂和载体，需根据反应进行完整体系的筛选。
长期以来，陶氏化学、埃克森美孚、三菱化学、LG化学等跨国公司在茂金属技术和市场中占据主导地位，我国由于产业化开展较晚，目前，中石化、中石油等企业逐步实现了茂金属催化剂的国产化。
COC/COP全球布局情况
国外生产企业
前文中详细降解了环烯烃聚合物（COC/COP）的生产工艺复杂且环烯烃单体合成难度大，全球仅有日本瑞翁、宝理塑料、三井化学、日本合成橡胶等企业的技术和生产工艺能实现大规模量产。就供应情况来看，全球COC/COP市场大部分也被这四家国外企业所包揽，现有COC/COP产品供给产能约9-10万吨。
国内布局情况
近年来，我国企业不断提升自主研发能力并且加大高端聚烯烃产品的研发力度，部分企业已具备COC/COP产业化基础。
据统计，目前国内已经有无锡阿科力、拓烯科技、辽宁鲁华泓锦、金发科技、万华化学、益丰生化、盖丰新材料等多家公司，正在从单体、聚合小试、工业化建设大力推进COC/COP国产化，甚至华为也发布了相关专利。
其中，阿科力、拓稀科技、辽宁鲁华泓锦已实现工业化量产。另外，金发科技80吨/年COC中试装置已于2023年9月顺利投产。
1
阿科力
阿科力自2014年起开始研发COC/COP，于2020年完成5000吨光学级环烯烃单体产线建设与生产工作，2021年完成了原料千吨级生产线以及COC的实验室级别合成与验证。
2024年1月，其控股子公司阿科力科技（潜江）3万吨/年光学材料（环烯烃单体及聚合物）项目开工；9月，公司公告目前COC千吨级产线已跑通，进入试生产，工艺还在持续优化；11月，由阿科力供应原料的注射剂用COC瓶在国家药品监督管理局注册成功，这也是国内首次。
2
拓烯科技
拓烯科技一期项目3000吨特种环烯烃共聚物（SOOC®拓美特®）于2023年11月30日成功投产，但该项目并未配套降冰片烯装置；二期年产4.8万吨高端光学新材料项目预计于2025年竣工投产。另外，今年6月20日，衢州市生态环境局智造新城分局受理了拓烯科技7000吨/年SOOC项目的环评报告。
3
辽宁鲁华泓锦新材料科技有限公司
2024年1月底，辽宁鲁华泓锦COC装置一次性投产成功，并于9月初顺利通过环境保护验收，该项目年产环烯烃共聚物500吨、降冰片烯（折100%降冰片烯）1000吨，一期示范项目完成后，计划二期建设10000吨/年环烯烃聚合物生产装置。
价格情况
从价格上来看，根据应用领域以及性能参数的不同，目前生产厂家提供的相关COC/COP产品，产品价格在5-30万元/吨之间，价格差距比较大，日本厂家COC产品价格基本在12万元以上，如日本瑞翁光学级K26R环烯烃聚合物市场价在18～22万元/吨。
另外，以阿科力COC主要对标品种（APL-5014CL）为例，日本厂家的售价基本在12-16万元/吨之间，而阿科力预计市场销售价格在8万元/吨左右，相比于日本厂家的定价，阿科力在人力成本、生产制造成本、运输成本等方面具备一定的优势，具有较强的竞争力。
相对较低的价格可大幅拓宽COC/COP产品下游应用领域，激发新需求，促进消费。
未来需求
从全球表观消费量来看，2018年全球环烯烃聚合物表观消费量约为6.2万吨，2023年增至约8.5万吨，年均复合增长率为7.2%。预计未来几年全球环烯烃聚合物消费量增速在3%~5%，2030年消费量将达11.2万吨，市场存在一定缺口。
从需求上来看，据中国化工信息中心数据，2021年中国COC/COP进口量约2.1万吨，据华安证券行业研究报告预测，2025年国内对COC/COP需求将达到4.5万吨，复合年增长率高达18.9%。
另外，从应用领域来看，据阿科力业绩报告显示，其利用在COC产业的优势，为不断探索与挖掘COC产品在高端医用材料领域的应用而开展的一项前沿应用研究项目——“基于环烯烃共聚物的骨修复和器官芯片材料开发”，开发COC作为理想人工骨材料的应用。
此外，今年上半年，阿科力新设立自研项目2个，分别为“生物医药包装专用环烯烃共聚物（COC）的开发”以及“电子光学专用环烯烃共聚物（COC）的开发”，旨在挖掘其性能优势，推动COC在新领域的应用，实现国产化替代和推广。
另外，今年11月1日，由阿科力供应原料、无锡大诚研发的注射剂用COC瓶在国家药品监督管理局注册成功，这不仅意味着国内在高端医疗器械领域的突破，也是行业技术进步的重要标志。
综上来看，虽然现阶段国产进程取得了一定的进步，但到目前为止，我国环烯烃聚合物需求大部分还是要依赖进口来满足。
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参考资料：化工进展、化工新材料、知网、阿科力等
