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        環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析

        2012-01-03 07:23:52
        關(guān)鍵詞:環(huán)氧丙烷多元醇聚醚

        李 濤

        (中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司,南京 210048)

        市場(chǎng)研究

        環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析

        李 濤

        (中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司,南京 210048)

        環(huán)氧丙烷(PO)是一種重要的化工原料,不僅用于合成聚醚多元醇,進(jìn)而生產(chǎn)聚氨酯,還廣泛應(yīng)用于非離子型表面活性劑、乳化劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)。文章分析了國(guó)內(nèi)外PO的供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),對(duì)國(guó)內(nèi)PO生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展和項(xiàng)目建設(shè)提出了具體的建議。

        環(huán)氧丙烷 生產(chǎn) 市場(chǎng)分析

        環(huán)氧丙烷(PO)是一種重要的基本有機(jī)化工原料,是丙烯衍生物中產(chǎn)量?jī)H次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有機(jī)化工產(chǎn)品。它主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和聚氨酯等,也是第4代洗滌劑用非離子表面活性劑、油田破乳劑及農(nóng)藥乳化劑的主要原料,發(fā)展前景廣闊。

        1 PO的生產(chǎn)現(xiàn)狀

        1.1 世界

        目前,PO的工業(yè)生產(chǎn)方法主要以氯醇法和共氧化法(又稱聯(lián)產(chǎn)法或哈康法)為主,這兩種方法約占世界總產(chǎn)能的90%以上[1],其中采用氯醇法生產(chǎn)的PO占世界總產(chǎn)量的40%~45%,采用共氧化法生產(chǎn)的PO占世界總產(chǎn)量的55%~60%。共氧化法根據(jù)原料和聯(lián)產(chǎn)品的不同,分為異丁烷共氧化工藝(又稱 PO/叔丁醇(TBA)工藝)和乙苯共氧化工藝(又稱PO/苯乙烯(SM)工藝)。近兩年,過氧化氫直接氧化丙烯法(HPPO)異軍突起,并逐步進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。

        根據(jù)SRI咨詢公司報(bào)道,2005年世界PO的產(chǎn)能為6 995 kt/a,產(chǎn)量為6 223 kt,而到2010年產(chǎn)能達(dá)到8 658 kt/a,產(chǎn)量達(dá)到6 564 kt,產(chǎn)能和產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率分別為4.4%和1.1%。預(yù)計(jì)至2015年產(chǎn)能將達(dá)到10 Mt/a,年均增長(zhǎng)率約為2.9%,至2020年產(chǎn)能將達(dá)到10.6 Mt/a,年均增長(zhǎng)率約為1.2%。世界PO的產(chǎn)量、產(chǎn)能及預(yù)測(cè)見表1。

        西歐、北美和亞洲是世界PO主要生產(chǎn)和消費(fèi)地區(qū)。國(guó)外 PO產(chǎn)業(yè)集中度很高,美國(guó)陶氏(Dow)化學(xué)公司和荷蘭利安德巴塞爾(LyondellBasell)公司是世界最大的2個(gè)生產(chǎn)商,控制了世界PO的大部分市場(chǎng)。Dow化學(xué)分別在美國(guó)、德國(guó)和巴西等地建有生產(chǎn)裝置,均采用氯醇法技術(shù)。LyondellBasell公司分別在美國(guó)、法國(guó)和荷蘭等地建有生產(chǎn)裝置,采用共氧化法技術(shù)。

        2008年,韓國(guó)SKC公司在蔚山建成的世界第1套采用德國(guó)贏創(chuàng)-伍德(Evonik-Uhde)HPPO工藝的100 kt/a PO裝置投產(chǎn)。目前SKC公司計(jì)劃擴(kuò)大其在蔚山的PO裝置的產(chǎn)能,預(yù)計(jì)至2016年將使總產(chǎn)能(包括其他工藝)達(dá)到600 kt/a。擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃將分步實(shí)施:(1)2012年上半年將蔚山的100 kt/a PO裝置產(chǎn)能提高至130 kt/a,同時(shí)通過裝置部分改進(jìn),使產(chǎn)能至2012年底再提高70 kt/a,合計(jì)達(dá)到200 kt/a;(2)計(jì)劃至2016年在蔚山建成第2套200 kt/a HPPO工藝的PO裝置;(3)采用SKC自有PO/SM工藝技術(shù)建成1套200 kt/a PO裝置,同時(shí)生產(chǎn)SM。SKC還計(jì)劃大幅度提高PO衍生物的產(chǎn)能,至2016年末,使多元醇產(chǎn)能由135 kt/a提高至400 kt/a,使丙二醇產(chǎn)能提高至200 kt/a。SKC公司的HPPO生產(chǎn)所需的過氧化氫來(lái)源于贏創(chuàng)-德固賽(Evonik-Degussa)公司在韓國(guó)蔚山的過氧化氫裝置,丙烯來(lái)自公司在蔚山的烯烴裝置和流化床催化裂解裝置[2],2010年SKC已取得該公司的45%股份。

        表1 2005-2020年世界PO產(chǎn)能、產(chǎn)量及預(yù)測(cè)

        2009年3月,德國(guó)巴斯夫(BASF)與陶氏化學(xué)公司投資的位于比利時(shí)安特衛(wèi)普的300 kt/a HPPO裝置建成投產(chǎn)。據(jù)稱,BASF/Dow化學(xué)公司和德國(guó)贏創(chuàng)集團(tuán)計(jì)劃進(jìn)一步在亞洲和美國(guó)建設(shè)HPPO裝置[3]。

        由于除日本以外的亞洲地區(qū)PO下游產(chǎn)品年消費(fèi)增長(zhǎng)率一直保持近兩位數(shù)增長(zhǎng),許多企業(yè)計(jì)劃在亞洲新建或擴(kuò)建PO生產(chǎn)裝置,大部分新增產(chǎn)能將集中在這一地區(qū),預(yù)計(jì)除日本以外的亞洲其他地區(qū)新增產(chǎn)能將占世界新增總產(chǎn)能的60%左右[4]。

        2011年世界PO主要生產(chǎn)企業(yè)情況見表2。

        表2 2011年世界PO主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能

        1.2 國(guó)內(nèi)

        20世紀(jì)80年代,我國(guó)先后引進(jìn)了日本旭硝子玻璃公司、三井東壓公司、昭和電工公司和美國(guó)陶氏公司技術(shù),同時(shí)國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的PO生產(chǎn)工藝技術(shù)水平也有較大幅度的提高。1988-1995年,國(guó)內(nèi)引進(jìn)氯醇法技術(shù)建成萬(wàn)噸級(jí)以上規(guī)模的PO生產(chǎn)裝置6套,中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司采用引進(jìn)技術(shù)建成投產(chǎn)1套20 kt/a PO生產(chǎn)裝置,這7套萬(wàn)噸級(jí)以上PO生產(chǎn)裝置的建成投產(chǎn),奠定了我國(guó)PO生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

        2006年中國(guó)海洋石油總公司與殼牌公司采用殼牌公司的技術(shù)在廣東惠州興建了250 kt/a的PO生產(chǎn)裝置,打破了我國(guó)PO生產(chǎn)單純依賴氯醇法的格局。

        2010年中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司(以下簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)海煉化)和LyondellBasell共同投資建成285 kt/a PO項(xiàng)目,這也是目前世界上最大的PO/SM生產(chǎn)裝置。

        2005年國(guó)內(nèi)PO產(chǎn)能為700 kt/a,產(chǎn)量513 kt。經(jīng)過多年發(fā)展,至2010年產(chǎn)能達(dá)到1 605 kt/a,產(chǎn)量1 210 kt。截至2011年末,我國(guó)PO產(chǎn)能已增長(zhǎng)至1 875 kt/a(其中有3套裝置已停產(chǎn),實(shí)際產(chǎn)能為1 755 kt/a),除中海殼牌石油化工公司和鎮(zhèn)海煉化的PO裝置采用聯(lián)產(chǎn)SM的共氧化法外,其他PO裝置均采用氯醇法。

        2011年國(guó)內(nèi)PO生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)能力見表3。

        近年來(lái)國(guó)內(nèi)新建裝置單套規(guī)模均在40 kt/a以上,大型氯醇法裝置規(guī)模在100 kt/a以上,共氧化法裝置規(guī)模在200 kt/a以上。隨著裝置規(guī)模的擴(kuò)大,規(guī)模效應(yīng)明顯,競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng),對(duì)原有小型氯醇法生產(chǎn)裝置將形成較大沖擊。

        目前我國(guó)仍有幾套大型PO裝置正在進(jìn)行項(xiàng)目前期工作。

        根據(jù)急慢性頸肩腰腿疼痛患者的發(fā)病部位將其分為分為軟組織組(包括頸部、背部、腰部、四肢肌肉軟組織疼痛)和關(guān)節(jié)組(包括膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)疼痛)。與治療前比較,軟組織組、關(guān)節(jié)組治療后即刻、治療后1周、治療后1個(gè)月的VAS評(píng)分均顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。紅外熱成像圖顯示,患者治療前及治療后患側(cè)的溫度高于軀體相對(duì)健側(cè)(P<0.05);治療前患側(cè)與健側(cè)的溫度差為(1.33℃±0.35℃),明顯高于治療后的(0.34℃±0.25℃),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見表2。本組患者治愈10例、顯效22例、好轉(zhuǎn)15例、無(wú)效3例,治療有效率為94.0%(47/50)。

        表3 2011年中國(guó)主要PO生產(chǎn)企業(yè)概況 kt/a

        據(jù)報(bào)道,Huntsman公司在2011年底與煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯有限公司簽署了一項(xiàng)PO和甲基叔丁基醚(MTBE)生產(chǎn)許可證協(xié)議,授權(quán)煙臺(tái)萬(wàn)華公司生產(chǎn)PO和MTBE,其中MTBE是PO的副產(chǎn)品。根據(jù)協(xié)議,煙臺(tái)萬(wàn)華公司利用該技術(shù)在山東煙臺(tái)生產(chǎn)基地新建一座世界規(guī)模的PO/MTBE工廠,新廠2011年底動(dòng)工建設(shè),預(yù)定2013 年底投產(chǎn)[5]。

        預(yù)計(jì)到2013年我國(guó)PO產(chǎn)能將達(dá)到1 800 kt/a左右,“十二五”末期我國(guó)PO的產(chǎn)能將達(dá)到2 700 kt/a。

        2 PO的市場(chǎng)分析

        2.1 世界

        2010年世界 PO消費(fèi)情況為:乙二醇醚4 190 kt,占世界 PO總消費(fèi)量的 6.4%;聚醚43 380 kt,占 66.3%; 丙 二 醇 12 020 kt,占18.2%;其他 6 050 kt,占 9.2% 。

        據(jù)SRI咨詢公司報(bào)道,2005年世界PO消費(fèi)量為6 213 kt,2010年為6 563 kt,其中北美和歐洲地區(qū)的需求量增長(zhǎng)不大,需求量增長(zhǎng)最快的是亞太及中東地區(qū)。預(yù)計(jì)到2015年世界PO需求量將達(dá)到8 689 kt左右,年均增長(zhǎng)率約為5.8%;至2020年,世界PO需求量將達(dá)到9 771 kt,年均增長(zhǎng)率約為2.4%。

        世界PO需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?lái)自于聚氨酯行業(yè)對(duì)聚醚多元醇的需求增長(zhǎng)。

        2005-2020年世界主要地區(qū)PO的消費(fèi)及預(yù)測(cè)見表4。

        表4 2005-2020年世界PO消費(fèi)及預(yù)測(cè) kt

        2.2 國(guó)內(nèi)

        表5 2001-2010年國(guó)內(nèi)PO供需狀況

        我國(guó)PO的主要消費(fèi)市場(chǎng)為聚醚多元醇行業(yè),其消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)PO總消費(fèi)量的78%;其次為PG丙二醇及其表面活性劑,占11%;其他領(lǐng)域占11%。

        聚醚多元醇簡(jiǎn)稱聚醚,是聚氨酯工業(yè)的主要原料。目前聚氨酯的應(yīng)用主要集中在4個(gè)領(lǐng)域,即家具、汽車、建筑和工業(yè)絕熱材料,約占聚氨酯全部用量的2/3以上。未來(lái)隨著國(guó)家建筑行業(yè)節(jié)能政策的出臺(tái),硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料作為建筑物屋頂、天花板、墻板、地板等部位的保溫隔熱節(jié)能的理想材料,具有較廣闊的應(yīng)用前景。

        2010年我國(guó)初級(jí)聚醚凈進(jìn)口量約為309.1 kt,折合PO需求約為250 kt。近年來(lái)國(guó)內(nèi)聚醚多元醇裝置建設(shè)明顯加快,2011-2012年國(guó)內(nèi)將新增聚醚多元醇新擴(kuò)建項(xiàng)目總產(chǎn)能為600 kt/a,對(duì)應(yīng)新增PO需求約480 kt。預(yù)計(jì)至2012年底,國(guó)內(nèi)聚醚多元醇的總產(chǎn)能將達(dá)到2 600 kt/a左右。聚醚多元醇產(chǎn)能的迅猛增長(zhǎng),將大幅拉動(dòng)PO的消費(fèi),若開工率按80%計(jì),至2012年底國(guó)內(nèi)聚醚多元醇的生產(chǎn)需要PO約1 650 kt。然而,國(guó)內(nèi)PO的產(chǎn)能卻沒能同步增長(zhǎng),這勢(shì)必增加國(guó)內(nèi)PO的緊缺程度。

        丙二醇及表面活性劑主要用作不飽和樹脂的原料及醫(yī)藥、日化用品和食品濕潤(rùn)劑等。近年來(lái)丙二醇擴(kuò)產(chǎn)加速,而國(guó)內(nèi)丙二醇市場(chǎng)需求不旺,而且有部分替代品成功替代其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。預(yù)計(jì)在未來(lái)的5年里,國(guó)內(nèi)的丙二醇需求年均增長(zhǎng)率約為5%,PO在該領(lǐng)域的消費(fèi)比例將呈下降趨勢(shì)。

        PO在其他領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)比較穩(wěn)定,其中值得關(guān)注的是具有良好發(fā)展前景的二氧化碳基生物塑料產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)承諾的碳排放指標(biāo)的落實(shí)和低碳社會(huì)的到來(lái),二氧化碳綜合利用,尤其是二氧化碳基生物塑料產(chǎn)業(yè)化顯得非常具有現(xiàn)實(shí)意義。二氧化碳和PO的共聚物PPC由于具備良好的生物降解性能、成本相對(duì)較低、大量利用二氧化碳及聚合物中二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過40%等特點(diǎn)而受到高度重視。隨著PPC合成與應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步、國(guó)家碳排放壓力不斷增大以及國(guó)家政策的扶持,PPC距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。一旦PPC技術(shù)取得突破,PO的需求量將會(huì)有較大增加。

        3 PO生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

        從世界PO生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,HPPO工藝在今后一段時(shí)期將成為新建PO項(xiàng)目采用的主要生產(chǎn)工藝。與常規(guī)PO技術(shù)相比,采用HPPO工藝的PO裝置具有獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境綜合效益:(1)無(wú)需附加基礎(chǔ)設(shè)施,投資可節(jié)約25%;(2)原材料簡(jiǎn)單,僅需過氧化氫和丙烯,且無(wú)需考慮聯(lián)產(chǎn)品問題;(3)與現(xiàn)有PO技術(shù)相比,HPPO工藝可減少污水排放70% ~80%,能耗可降低35%。

        傳統(tǒng)的氯醇法工藝因?yàn)槟芎母?、不環(huán)保而將被逐步淘汰。PO/SM工藝的產(chǎn)物是PO和SM,從生產(chǎn)成本看,該工藝比單獨(dú)生產(chǎn)PO或SM要低25%,故在歐洲PO生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。近年來(lái)國(guó)外新建裝置大多采用PO/SM法,但該工藝需要考慮苯乙烯的市場(chǎng)問題。PO/TBA工藝的產(chǎn)物是PO和TBA,TBA可以進(jìn)一步生產(chǎn)MTBE,但由于MTBE存在健康和水體污染風(fēng)險(xiǎn),該工藝的應(yīng)用在減少[6-9]。

        除上述工藝技術(shù)以外,氧氣直接氧化法生產(chǎn)PO工藝也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和吸引力,但該工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需較長(zhǎng)一段時(shí)間。

        4 建議

        (1)目前國(guó)內(nèi)PO市場(chǎng)仍供不應(yīng)求,應(yīng)加快PO產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并在一定區(qū)域內(nèi)形成PO、聚醚多元醇、聚氨酯涂料、合成革、建筑節(jié)能材料、水性聚氨酯材料及聚氨酯彈性體等上下游產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展的模式。國(guó)內(nèi)企業(yè)新建PO裝置要根據(jù)工藝路線的先進(jìn)性、原料來(lái)源和產(chǎn)品市場(chǎng)需求等來(lái)選擇合適的工藝路線。對(duì)于氧氣直接氧化法,一旦開發(fā)成功將是生產(chǎn)PO最理想的工藝,是國(guó)內(nèi)科研發(fā)展的方向。建議國(guó)內(nèi)科研單位積極與國(guó)外相關(guān)公司進(jìn)行技術(shù)交流及合作,爭(zhēng)取在國(guó)內(nèi)早日實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

        (2)當(dāng)前世界聚氨酯行業(yè)中心正向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移,國(guó)內(nèi)對(duì)聚氨酯需求的增長(zhǎng)大大促進(jìn)了下游聚醚及PO消費(fèi)的增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有采用氯醇法工藝生產(chǎn)PO的裝置在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)繼續(xù)存在,但這些企業(yè)面臨國(guó)家環(huán)保法的限制,必須不斷用先進(jìn)技術(shù)來(lái)改造,提高裝置生產(chǎn)效率,同時(shí)積極治理和回收利用“三廢”,以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

        (3)對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)新建的PO裝置,需要根據(jù)工藝路線的先進(jìn)性、原料來(lái)源和產(chǎn)品市場(chǎng)需求等條件來(lái)選擇合適的工藝路線。PO是一種低沸點(diǎn)、易燃的危險(xiǎn)化工原料,不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸,適宜就地加工成下游產(chǎn)品。因此在建設(shè)PO裝置的同時(shí)要進(jìn)一步考慮下游聚醚多元醇、丙二醇和異丙醇等產(chǎn)品的生產(chǎn),形成產(chǎn)業(yè)鏈,從而提高整體效益。

        (4)HPPO工藝是當(dāng)今無(wú)污染、無(wú)副產(chǎn)品的先進(jìn)生產(chǎn)工藝,流程不復(fù)雜,投資相對(duì)少,能耗也較低,但是需要建雙氧水裝置。采用該工藝的裝置適合建在氫氣和氧氣資源富裕的地區(qū)。可考慮利用大型合成氨廠或電解堿廠來(lái)生產(chǎn)雙氧水,也可依托已有的雙氧水生產(chǎn)企業(yè)來(lái)提供雙氧水。

        (5)采用共氧化法工藝的PO裝置一般建設(shè)規(guī)模較大、流程長(zhǎng)、投資大,所以要充分考慮到聯(lián)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求,適合建在大型石化企業(yè)內(nèi)。對(duì)于乙苯共氧化法,要考慮乙苯的原料來(lái)源和作為聯(lián)產(chǎn)品的SM的下游市場(chǎng)需求,如聚苯乙烯、丁苯橡膠和ABS和工程塑料等下游產(chǎn)品生產(chǎn)裝置的需求,否則一旦SM市場(chǎng)疲軟就會(huì)影響PO裝置的生產(chǎn)。而對(duì)于異丁烷共氧化法,要考慮異丁烷的來(lái)源以及聯(lián)產(chǎn)品TBA的利用問題。這條工藝路線較適合當(dāng)前國(guó)內(nèi)石化企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,可以將異丁烷轉(zhuǎn)化為叔丁醇,再進(jìn)一步生產(chǎn)MTBE。而MTBE幾乎是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)煉油廠調(diào)節(jié)辛烷值所必需的單一組分,即使以后國(guó)內(nèi)禁用MTBE,也可以通過配套建設(shè)TBA脫水制異丁烯裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)高純度異丁烯,相當(dāng)于通過異丁烷共氧化制PO/TBA與TBA脫水制異丁烯兩個(gè)工藝的結(jié)合,將丙烯和異丁烷轉(zhuǎn)化成了附加值更高的PO和高純度異丁烯。

        [1] 谷玉山.環(huán)氧丙烷生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展[J].中國(guó)氯堿,2004(4):5-7.

        [2] 張建麗.環(huán)氧丙烷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及市場(chǎng)分析[J].氯堿工業(yè),2008,44(9),29 -33.

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        [9] 何燕.國(guó)內(nèi)外環(huán)氧丙烷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J].中間體,2004(11):31.

        Production Situation and Market Analysis of Propylene Oxide

        Li Tao
        (SINOPEC Yangzi Petrochemical Company,Nanjing 210048)

        Propylene oxide(PO)is an important chemical material,which is not only used for synthesis of polyether polyol to produce polyurethane,but also widely used in production of nonionic surfactant,emulsifier,and so on.The supply and demand situation of PO at home and abroad was analyzed,and proposals were raised on development and project construction of domestic PO production enterprises.

        PO,production,market analysis

        1674-1099 (2012)03-0021-05

        O624.31

        A

        2012-02-29。

        李濤,男,1970年出生,1993年畢業(yè)于天津大學(xué)化學(xué)工程系有機(jī)化工專業(yè),教授級(jí)高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事石油化工技術(shù)研究開發(fā)工作,已發(fā)表論文50多篇。

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