环氧丙烷生产现状和发展前景

目前国内油品产能过剩,企业面临如何大幅压减油品产量、提升化工产品占比的实际问题,提高轻烃产率尤其是丙烯的产量非常重要,可为发展战略化工新材料奠定重要基础。丙烯在进行聚合、烃化(烷基化)、水合、氧化、氯化、氨氧化、羰基化以及齐聚等反应后,可以得到一系列重要而实用的丙烯衍生物[1],其中环氧丙烷(PO)就是丙烯的重要应用领域。环氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物,它是重要的基本有机化工合成原料,主要用于聚醚多元醇和丙二醇的生产,是生产聚氨酯(PU)树酯、不饱和聚酯树酯、非离子型表面活性剂、油田破乳剂、增塑剂、汽车制动液、阻燃剂、润滑油、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙二醇醚、羟丙基甲基纤维素等化工产品的重要原料,广泛应用于化工、汽车、建筑、食品、烟草、医药、纺织及化妆品等行业。

1《 生产技术概况 》：目前环氧丙烷的生产方法有氯醇法、共氧化法(又称哈康法、Halcon法、联产法、间接氧化法等,包括PO/SM、PO/TBA或PO/MTBE)、过氧化氢氧化法(HPPO)、异丙苯氧化法(CHPPO)及空气(或氧气)氧化法,其中氯醇法和共氧化法是当前主要生产方法,约占环氧丙烷全球产量的90%。表1列出了环氧丙烷各生产工艺技术的优缺点及技术拥有者的基本情。

从表1中可看出:氯醇法工艺相比氧化法(含共氧化法、异丙苯氧化法、HPPO、直接氧化法)产生三废数量大,面临非常大的环保压力,随着我国环保政策趋严及《产业结构调整指导目录(2019年本)》的实施(氯醇法工艺已列入限制类,直接氧化法和共氧化法列入了鼓励类),氯醇法工艺将会逐步淘汰并最终退出市场,氧化法尤其是HPPO等绿色环保工艺将会进入快速发展的时期。

2《 我国环氧丙烷生产企业基本状况》：截至2019年3月,我国共有环氧丙烷生产企业23家,其总生产能力为3 347 kt/a,其中氯醇法产能为1 812 kt/a,占总产能的54.14%;共氧化法的产能为1 015 kt/a,占总产能的30.33%;HPPO法的产能为400 kt/a,占总产能的11.95%;异丙苯CHPPO法的产能为120 kt/a,占总产能的3.59%。环氧丙烷生产企业的基本情况如表2所示。

从表2可看出:环氧丙烷产能主要集中在山东省及江苏省,山东省产能约占全国的50%。国内制备环氧丙烷的方法主要有氯醇法、共氧化法、HPPO、CHPPO,其中氯醇法占比最大,国内仅有一家企业采用CHPPO工艺,尚无采用空气(或氧气)直接氧化法的生产企业。虽然氯醇法是最早实现工业化装置的方法,且在我国占比最大,但由于该方法对环境污染严重,近年来我国已先后有7家氯醇法生产装置关停(见表3)。受环保要求、经济效益及消费需求增长等多重因素影响,2018年以来我国新建环氧丙烷项目进入快速发展期,在建和拟建装置共17套,合计产能为3 745 kt/a,其中采用HPPO法技术的8套,合计产能1 900 kt/a,采用共氧化法技术的9套,合计产能1 845 kt/a,从表4可看出:目前国内正在实施及拟上环氧丙烷项目全部采用了共氧化法或HPPO法,随着《产业结构调整指导目录(2019年本)》鼓励实施此类绿色环保工艺,今后共氧化法与HPPO法工艺技术将会得到较快的发展和提升。我国是世界上最大的环氧丙烷生产国家,2018年全球环氧丙烷产能约为11 400 kt/a,我国环氧丙烷有效产能3 347 kt/a,占全球产能的30%,是世界上环氧丙烷产能最高的国家,2019年投产1 580 kt/a,2020年预计投产1 200 kt/a,2021年将投产885 kt/a。从以上分析可见,到2021年底环氧丙烷将迎来产能快速释放期,环氧丙烷产能突破6 000 kt/a,届时占全球环氧丙烷的产能比例将大幅提升至50%以上。2018年产量2 560 kt,产能利用率为76.48%,2019年产量2 800 kt,理论产能利用率56.8%。

3《 PO装置能耗、环保及效益估算 》：环氧丙烷装置各生产工艺的原料消耗、副产物(或联产物)、公辅能耗及三废排放等对比情况见表5所示。

若按国内环氧丙烷理论生产成本=0.83×(丙烯+50)+1.4×(液氯+50)+1800来进行效益估算,原料和产品取2019年的价格:丙烯7 300元/t、液氯200元/t、环氧丙烷10300元/t,则环氧丙烷理论生产成本为8398元/t,产品销售利润为1902元/t,可见环氧丙烷装置在2019年度表现出了较好的经济效益。

4《 前景展望和建议 》：(1)环氧丙烷生产方法有氯醇法、共氧化法、CHPPO、HPPO及空气直接氧化法。氯醇法由于存在设备腐蚀严重、生产污水量大等问题,已列入《产业结构调整指导目录(2019年本)》限制类,于2015年起禁止新建氯醇法装置;HPPO由于技术尚不完善、专利技术商仅有日本住友、运营成本较高等原因工业化装置相对少;空气(或氧气)直接氧化法技术处试验阶段,技术还不成熟,离工业化推广可能尚需时日。因此,共氧化法与HPPO是未来我国环氧丙烷生产的主要技术,从近两年在建及规划项目来看,国内两种方法是齐头并进,约各占一半。

(2)在环保趋严的大背景下,预计落后产能将逐渐退出市场,氯醇法产能占比会进一步下降,环氧丙烷行业将处于持续转型升级状态,再加上一些采用新技术的装置设备开工率低且生产不稳定、下游聚氨酯需求强劲等因素,因此尽管2019年产能投放较大,短时期内我国环氧丙烷可能保持供需紧平衡,还能保持一定的利润空间。

(3)从在建及拟建的环氧丙烷产能来看,2021年以后某个时间节点有可能形成产能集中释放,届时环氧丙烷产量可达近6000 kt,考虑下游行业需求及新用途开发,假设以8.5%的年均需求增加量计算,至2025年环氧丙烷需求量约为4210 kt,届时将实现国内需求完全自给,甚至产品过剩,使得部分企业不得不寻求国际市场,环氧丙烷利润空间将会极大收窄。

(4)建议在建设环氧丙烷生产装置时,要统筹考虑原料来源及下游产品开发,最好建设上下游一体化配套的高价值装置,形成全产业链发展格局,有效降低未来产能集中释放带来的竞争压力。

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