我國(guó)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景分析

王發(fā)明 李夢(mèng)全 張 偉 王銀章

(山東墾利石化集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257500)

目前國(guó)內(nèi)油品產(chǎn)能過(guò)剩，企業(yè)面臨如何大幅壓減油品產(chǎn)量、提升化工產(chǎn)品占比的實(shí)際問(wèn)題，提高輕烴產(chǎn)率尤其是丙烯的產(chǎn)量非常重要，可為發(fā)展戰(zhàn)略化工新材料奠定重要基礎(chǔ)。丙烯在進(jìn)行聚合、烴化(烷基化)、水合、氧化、氯化、氨氧化、羰基化以及齊聚等反應(yīng)后，可以得到一系列重要而實(shí)用的丙烯衍生物[1]，其中環(huán)氧丙烷(PO)就是丙烯的重要應(yīng)用領(lǐng)域。環(huán)氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，它是重要的基本有機(jī)化工合成原料，主要用于聚醚多元醇和丙二醇的生產(chǎn)，是生產(chǎn)聚氨酯(PU)樹(shù)酯、不飽和聚酯樹(shù)酯、非離子型表面活性劑、油田破乳劑、增塑劑、汽車制動(dòng)液、阻燃劑、潤(rùn)滑油、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙二醇醚、羥丙基甲基纖維素等化工產(chǎn)品的重要原料，廣泛應(yīng)用于化工、汽車、建筑、食品、煙草、醫(yī)藥、紡織及化妝品等行業(yè)。

1 生產(chǎn)技術(shù)概況

目前環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)方法有氯醇法、共氧化法(又稱哈康法、Halcon法、聯(lián)產(chǎn)法、間接氧化法等，包括PO/SM、PO/TBA或PO/MTBE)、過(guò)氧化氫氧化法(HPPO)、異丙苯氧化法(CHPPO)及空氣(或氧氣)氧化法，其中氯醇法和共氧化法是當(dāng)前主要生產(chǎn)方法，約占環(huán)氧丙烷全球產(chǎn)量的90%。表1列出了環(huán)氧丙烷各生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及技術(shù)擁有者的基本情況[2]。

表1 環(huán)氧丙烷生產(chǎn)技術(shù)對(duì)比及技術(shù)擁有商基本情況

續(xù)表1

從表1中可看出：氯醇法工藝相比氧化法(含共氧化法、異丙苯氧化法、HPPO、直接氧化法)產(chǎn)生三廢數(shù)量大，面臨非常大的環(huán)保壓力，隨著我國(guó)環(huán)保政策趨嚴(yán)及《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》的實(shí)施(氯醇法工藝已列入限制類，直接氧化法和共氧化法列入了鼓勵(lì)類)，氯醇法工藝將會(huì)逐步淘汰并最終退出市場(chǎng)，氧化法尤其是HPPO等綠色環(huán)保工藝將會(huì)進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。

2 我國(guó)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)企業(yè)基本狀況

截至2019年3月，我國(guó)共有環(huán)氧丙烷生產(chǎn)企業(yè)23家，其總生產(chǎn)能力為3 347 kt/a，其中氯醇法產(chǎn)能為1 812 kt/a，占總產(chǎn)能的54.14%；共氧化法的產(chǎn)能為1 015 kt/a，占總產(chǎn)能的30.33%；HPPO法的產(chǎn)能為400 kt/a，占總產(chǎn)能的11.95%；異丙苯CHPPO法的產(chǎn)能為120 kt/a，占總產(chǎn)能的3.59%。環(huán)氧丙烷生產(chǎn)企業(yè)的基本情況如表2所示。

表2 我國(guó)投產(chǎn)環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)企業(yè)情況

續(xù)表2

從表2可看出:環(huán)氧丙烷產(chǎn)能主要集中在山東省及江蘇省，山東省產(chǎn)能約占全國(guó)的50%。國(guó)內(nèi)制備環(huán)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，國(guó)內(nèi)僅有一家企業(yè)采用CHPPO工藝，尚無(wú)采用空氣(或氧氣)直接氧化法的生產(chǎn)企業(yè)。

雖然氯醇法是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化裝置的方法，且在我國(guó)占比最大，但由于該方法對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，近年來(lái)我國(guó)已先后有7家氯醇法生產(chǎn)裝置關(guān)停(見(jiàn)表3)。

表3 已關(guān)停的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)裝置

受環(huán)保要求、經(jīng)濟(jì)效益及消費(fèi)需求增長(zhǎng)等多重因素影響，2018年以來(lái)我國(guó)新建環(huán)氧丙烷項(xiàng)目進(jìn)入快速發(fā)展期，在建和擬建裝置共17套，合計(jì)產(chǎn)能為3 745 kt/a，其中采用HPPO法技術(shù)的8套，合計(jì)產(chǎn)能1 900 kt/a，采用共氧化法技術(shù)的9套，合計(jì)產(chǎn)能1 845 kt/a，詳見(jiàn)表4。

從表4可看出:目前國(guó)內(nèi)正在實(shí)施及擬上環(huán)氧丙烷項(xiàng)目全部采用了共氧化法或HPPO法，隨著《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》鼓勵(lì)實(shí)施此類綠色環(huán)保工藝，今后共氧化法與HPPO法工藝技術(shù)將會(huì)得到較快的發(fā)展和提升。我國(guó)是世界上最大的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)國(guó)家，2018年全球環(huán)氧丙烷產(chǎn)能約為11 400 kt/a，我國(guó)環(huán)氧丙烷有效產(chǎn)能3 347 kt/a，占全球產(chǎn)能的30%，是世界上環(huán)氧丙烷產(chǎn)能最高的國(guó)家，2019年投產(chǎn)1 580 kt/a，2020年預(yù)計(jì)投產(chǎn)1 200 kt/a，2021年將投產(chǎn)885 kt/a。從以上分析可見(jiàn)，到2021年底環(huán)氧丙烷將迎來(lái)產(chǎn)能快速釋放期，環(huán)氧丙烷產(chǎn)能突破6 000 kt/a，屆時(shí)占全球環(huán)氧丙烷的產(chǎn)能比例將大幅提升至50%以上。2018年產(chǎn)量2 560 kt，產(chǎn)能利用率為76.48%，2019年產(chǎn)量2 800 kt，理論產(chǎn)能利用率56.8%。

表4 2019年3月后投產(chǎn)(或預(yù)計(jì)投產(chǎn))企業(yè)情況

3 PO裝置能耗、環(huán)保及效益估算

環(huán)氧丙烷裝置各生產(chǎn)工藝的原料消耗、副產(chǎn)物(或聯(lián)產(chǎn)物)、公輔能耗及三廢排放等對(duì)比情況見(jiàn)表5所示。

表5 PO生產(chǎn)工藝消耗及能耗對(duì)照[3-4]

續(xù)表5

若按國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷理論生產(chǎn)成本=0.83×(丙烯+50)+1.4×(液氯+50)+1 800來(lái)進(jìn)行效益估算，原料和產(chǎn)品取2019年的價(jià)格：丙烯7 300元/t、液氯200元/t、環(huán)氧丙烷10 300元/t，則環(huán)氧丙烷理論生產(chǎn)成本為8 398元/t，產(chǎn)品銷售利潤(rùn)為1 902元/t，可見(jiàn)環(huán)氧丙烷裝置在2019年度表現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 前景展望和建議

(1)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)方法有氯醇法、共氧化法、CHPPO、HPPO及空氣直接氧化法。氯醇法由于存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、生產(chǎn)污水量大等問(wèn)題，已列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》限制類，于2015年起禁止新建氯醇法裝置；HPPO由于技術(shù)尚不完善、專利技術(shù)商僅有日本住友、運(yùn)營(yíng)成本較高等原因工業(yè)化裝置相對(duì)少；空氣(或氧氣)直接氧化法技術(shù)處試驗(yàn)階段，技術(shù)還不成熟，離工業(yè)化推廣可能尚需時(shí)日。因此，共氧化法與HPPO是未來(lái)我國(guó)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)的主要技術(shù)，從近兩年在建及規(guī)劃項(xiàng)目來(lái)看，國(guó)內(nèi)兩種方法是齊頭并進(jìn)，約各占一半。

(2)在環(huán)保趨嚴(yán)的大背景下，預(yù)計(jì)落后產(chǎn)能將逐漸退出市場(chǎng)，氯醇法產(chǎn)能占比會(huì)進(jìn)一步下降，環(huán)氧丙烷行業(yè)將處于持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)狀態(tài),再加上一些采用新技術(shù)的裝置設(shè)備開(kāi)工率低且生產(chǎn)不穩(wěn)定、下游聚氨酯需求強(qiáng)勁等因素，因此盡管2019年產(chǎn)能投放較大，短時(shí)期內(nèi)我國(guó)環(huán)氧丙烷可能保持供需緊平衡，還能保持一定的利潤(rùn)空間。

(3)從在建及擬建的環(huán)氧丙烷產(chǎn)能來(lái)看，2021年以后某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)有可能形成產(chǎn)能集中釋放，屆時(shí)環(huán)氧丙烷產(chǎn)量可達(dá)近6 000 kt，考慮下游行業(yè)需求及新用途開(kāi)發(fā)，假設(shè)以8.5%的年均需求增加量計(jì)算，至2025年環(huán)氧丙烷需求量約為4 210 kt，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)需求完全自給，甚至產(chǎn)品過(guò)剩，使得部分企業(yè)不得不尋求國(guó)際市場(chǎng)，環(huán)氧丙烷利潤(rùn)空間將會(huì)極大收窄。

(4)建議在建設(shè)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)裝置時(shí)，要統(tǒng)籌考慮原料來(lái)源及下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，最好建設(shè)上下游一體化配套的高價(jià)值裝置，形成全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展格局，有效降低未來(lái)產(chǎn)能集中釋放帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。