乙二醇的行业概况
近10年来,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对乙二醇的需求保持快速增长之态势。1995年我国乙二醇的表观消费量只有65.69万吨,2000年达到195.71万吨,年均增长率高达24.40%。进入21世纪以来,乙二醇的表观消费量继续大幅增长,2002年突破300万吨大关,达到301.99万吨,成为超过美国的世界第一大乙二醇消费国,由于需求量的快速增长,促进了乙二醇生产能力的增加,近两年,我国有多套大型乙二醇生产装置建成投产。随着我国乙二醇生产能力的不断增加,产量也不断增加。
虽然我国乙二醇生产能力和产量增长较快,但仍不能满足国内聚酯等日益增长的市场需求,每年都得大量进口,且进口量呈逐年增长态势。目前,我国乙二醇产品主要用于生产聚酯、防冻液以及粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等。其中聚酯是我国乙二醇的主要消费领域,其消费量约占国内总消费量的94.0%,另外约6.0%用于防冻剂、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂以及聚酯多元醇等。近年来,我国聚酯(包括聚酯纤维、聚酯树脂和薄膜等)的生产发展很快, 2010年聚酯的产量将达到约1900万吨,届时对乙二醇的需求量将达到约665万吨。加上在防冻剂以及其他方面的消费量,预计我国乙二醇的总需求量仍将保持高速增长。
虽然近期我国将有多套乙二醇生产装置建成投产。如扬子石油化工公司拟于2007年底建成一套18万吨/年乙二醇生产装置,辽阳石油化纤公司拟于2007年底将现有的乙二醇生产能力扩建到20万吨/年,茂名石油化工公司拟于2008年新建一套10万吨/年生产装置,四川乙烯拟于2009年新建一套36万吨/年生产装置,镇海炼化拟于2009年新建一套65万吨/年乙二醇生产装置,天津乙烯拟于2009年新建一套42万吨/年乙二醇装置,长春天裕生物工程公司拟建一套10万吨/年乙二醇装置,安徽丰原宿州生化公司拟以玉米、木薯等淀粉质为原料建一套18万吨/年乙二醇装置。预计到2008年我国乙二醇总生产能力将达到约268万吨,2010年将达到约420万吨,但与需求量相比仍有很大的缺口,即使装置开足马力满负荷生产,也不能满足国内实际生产的需求,仍需要大量的进口,因此乙二醇在我国具有很好的发展前景。
在这种形势下,国内有关企业除考虑采用先进技术对现有乙二醇生产装置进行挖潜改造,扩大装置的生产规模,提高产量外;单纯依靠引进国外先进技术新建几套生产规模在30万吨/年以上的大型乙二醇生产装置,妄图以从根本上缓解我国乙二醇的供需矛盾是不现实的;发展多源头原料、研发有自主知识产权的新型技术才是增强我国乙二醇在国内外市场中的竞争力。时刻谨记我国多煤少油少气的资源结构,大力发展煤化工、生物化工替代石油化工的意义也在于此。同时加大乙二醇在非聚酯领域的应用开发力度,逐渐改变产品用途单一局面,以化解未来的市场风险,促进我国的乙二醇行业健康稳步发展。
中国是乙二醇的最大消费国和主要生产国。近年来,随着国内煤制乙二醇产业的快速发展,国内乙二醇产能和产量快速增长,但进口依存度仍维持在较高水平。2020年,我国乙二醇产能大幅扩张。到2020年,我国乙二醇产能达到1570万吨,同比增长20.4%。其中,新增产能主要包括恒力大连、浙江石化(一期)、中科炼化、中化泉州等炼化一体化乙二醇装置。、合成气制乙二醇装置,如兖矿融信、陕西沃能、河南龙宇(二期)、新疆天业(四期)。
受资源赋存影响,国内自给的乙二醇主要来自华东、华南的石脑油制乙二醇和华北、西北的煤制乙二醇。2020年,我国乙二醇产量881万吨,同比增长17.05%,年均开工56.08%,同比下降13.83个百分点。产量大幅增长主要受2020年多套新乙二醇装置投产带来的供应能力提升影响。一方面,乙二醇价格低造成的成本压力大,乙二醇装置关停降低负荷(多套煤装置长期关停,油厂乙二醇产量占比降低);另一方面,由于下半年几套新设备的集中投产导致产能基数的变化。
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2003年世界乙二醇产能为1540万吨/年,产量为1416万吨,生产能力与2002年持平,产量比2002年增加120万吨,增长9.2%。
2003年就世界乙二醇的消费结构来说,
约80%的MEG用于生产聚酯,12%用于生产防冻液,其他用途占8%(包括航行器和机场跑道的除冰液、热传送剂和溶剂等等)。
目前世界乙二醇生产能力主要集中在亚洲、北美和中东地区,2003年分别占世界总生产能力的33.26%、31.07%和17.91%;主要消费领域集中在亚洲、北美和西欧地区,2003年消费量分别占世界总消费量的60.1%、21.7%和10.9%。
预计2008年,世界乙二醇的生产能力及需求量将分别达到2045万吨/年和1840万吨。今后中东及亚洲地区是乙二醇发展迅速的两个地区,2008年中东地区乙二醇的生产能力将超过北美地区,成为世界第二大生产基地,但其产品仍主要用于出口,国内消费增长速度较慢。
2003年我国乙二醇生产能力为114.5万吨,产量96.9万吨,消费乙二醇约346万吨,其中进口约251.6万吨,比上年增加17.2%。我国乙二醇大部分用于生产聚酯,超过总量的96%,其次是用于生产防冻液,约占2.3%。
预计2010年我国乙二醇的生产能力将达到400万吨/年,2004-2010年间生产能力的年均增长率达到19.6%,2010年当量需求约为610万吨,
2015年当量需求将达到720万吨。
据了解,受下游需求不振、国内产能扩张和进口激增打压,2018年第四季度以来,乙二醇价格持续大幅走跌。目前市场价仅在4500元/吨左右,与2018年8000元/吨的最高价相比几乎腰斩,导致大多数煤(合成气)制乙二醇企业出现亏损。但尽管如此,新增及规划产能依然庞大。
据石油和化学工业规划院副总工程师刘延伟透露,2018~2020年,中国新增煤(合成气)制乙二醇项目27个,合计产能1090万吨/年。到2020年,中国乙二醇总产能将达2881万吨/年,而届时需求量只有2050万吨,产能过剩在所难免,乙二醇价格可能长期低位徘徊。
统计显示,2019~2021年的3年间,中国将分别新增乙二醇产能400万吨/年、562万吨/年和535万吨/年,年均增幅46.7%。而同期,中国聚酯需求量将由2018年的5392万吨增至2021年的5978万吨,对应的乙二醇消费量约2032.5万吨。按聚酯用乙二醇占乙二醇消费总量90%计,届时国内乙二醇总需求约2258.4万吨,仅比2018年增加210万吨,年均仅增长3.4%。
“考虑到目前全球乙二醇供需基本平衡、中东及北美地区乙二醇成本较低另外,2021年以后国内仍有大量规划中的煤(合成气)制乙二醇项目投产,且新增产能多数需在国内消化这一事实,中国乙二醇产能井喷式增长,无疑增加了过剩的风险。”延长石油集团煤化工首席专家李大鹏对煤(合成气)制乙二醇的前景表示担忧。
另外,中科院福建物构所研究员、贵州鑫醇科技发展有限公司总经理姚元根也表示,随着众多项目投产和规划项目推进,中国乙二醇市场存在较大产能过剩风险。他提醒企业上项目时,要坚持技术先进成孰可靠、能效高、能耗低以及原料和能源易得且价格低廉地区布局项目的原则,并最好配套上游一体化项目,以最大限度地减少未来乙二醇产能过剩带来的冲击。
但也有专家对煤(合成气)制乙二醇的前景依然看好。
日本高化学株式会社创始人兼董事长高潮在接受采访时表示,虽然根据目前规划,乙二醇有产能过剩风险,但这只是针对乙二醇传统消费领域而言的。事实上,替代塑料给乙二醇行业带来的商机不可限量。与塑料难以自然降解不同,聚酯因分子中含氧,不仅生产过程能耗低、排放少,且易降解,全生命周期对环境影响较小,已经成为替代塑料的首选。随着更多国家禁用一次性塑料制品,聚酯行业将拥有空前的消费市场,继而大幅增加对乙二醇的需求。
苏州双湖化工技术有限公司副总经理孙育成也谈到,以目前的扩张速度,乙二醇的确存在产能过剩风险。但未来乙二醇的出路不是聚酯,而是与聚甲醛反应生成改性聚酯。这种改性聚酯可广泛用于膜材料、汽车塑料件等领域,增加对乙二醇的需求。从这个层面讲,目前在建及规划的乙二醇产能即便全部兑现,也不会产能过剩。
2019(第十六届)中国碳酸酯行业年会暨中国碳酸酯产业链技术开发与产业发展论坛将于9月召开。
只是国内乙二醇产能不足,巨大的供需缺口只能依靠大量进口来弥补。由于国内乙二醇产能增长的速度远远落后于消费的增长速度,造成自给率不断下滑,2002-2004年我国乙二醇自给率分别为30.2%、28%、22%,从而拉动进口量不断增加。
我国乙二醇进口依存度的逐年上升,将不利于国内聚酯行业和纺织行业的快速、健康发展。乙二醇进口的高依存度使得聚酯生产原料受制于人,国内聚酯生产企业必须承受乙二醇进口价格波动带来的风险,一旦进口乙二醇价格保持高位运行将造成聚酯行业成本增加,利润下滑,而聚酯行业成本的增加将加大下游纺织行业的压力,聚酯行业及纺织行业的经营风险将随之扩大。要从根本上解决这个矛盾,必须着力发展国内乙二醇产业,提高国产乙二醇的自给率,使之同相关产业相协调。
所以在本期中,让我们详细梳理一下煤基乙二醇的风波。
什么是乙二醇?
1.乙二醇是一种重要的有机化工原料,广泛用于下游,主要用于生产聚酯和防冻剂,也用于生产不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂和炸药等。
2.世界上一半的乙二醇(约占中国乙二醇的90%)用于中国的聚酯生产。在中国,85%的聚酯用于化纤行业的聚酯纤维生产。聚酯作为化学纤维中最重要的产品,与中国国内生产总值相比,已基本实现同比增长。化纤企业主要集中在江浙两省,而恒易、荣盛等大型化纤企业都位于此,因此需要大量的乙二醇来满足聚酯纤维的生产。
3.乙二醇的生产技术主要是石油路线,即以乙烯为原料,通过环氧乙烷生产乙二醇;此外,还有从煤和天然气制备乙二醇的生产技术。然而,目标油路的能力不能满足缺口,乙二醇曾经是中国进口的最大的化工产品。
在前几年需求量大、工艺路线成本低、油价高的背景下,与传统的石油路线生产乙二醇相比,煤制乙二醇工艺可以充分发挥其成本优势。因此,一批项目相继启动。
煤制乙二醇项目是十一五期间的示范项目。第一个年产20万吨的项目于2009年底投产。
2014年
中国有25家主要的乙二醇生产企业,总生产能力为583.3万吨。其中,石油乙烯法约占64.9%,合成气制乙二醇(包括煤制乙二醇)占26.6%。
2016-2016年
井喷阶段。
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2017
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据悉,到2020年,中国将建设41个煤基乙二醇项目,总生产能力为1026万吨。前景似乎是光明的.
但是.化纤巨头企业说:我不需要煤乙二醇企业说我质量好,如果价格合理,其他企业会用。
那么谁是对的,支持他们态度的因素是什么?
煤制乙二醇的分析
技术是帮凶吗?
乙二醇下游企业习惯于使用石油路线产品,但他们对煤制乙二醇产品的质量稍有评论。主要原因是石油路线工艺在国内外已运行多年,且工艺中产生的杂质很少。分离杂质的工艺成熟,产品能满足聚酯聚合的要求。在化学工业中,聚合是一个困难的过程,它要求严格的操作条件,尤其是原料的纯度。
据有关专家介绍,乙二醇工艺包括两个部分:乙二醇的合成和分离。起初,科学研究更注重综合而忽视分离。示范项目建立时,分离过程并不完善,因为科研深度不够,科研没有进行到底,没有进行严格的聚合实验。虽然该产品符合目前的工业乙二醇标准,但不符合聚乙二醇的要求。
目前,聚酯企业在实际使用煤制乙二醇时存在掺混现象,掺混比例一般为20-30%。
煤制乙二醇的分析
还是因为价格?
八家聚酯企业(同坤、恒易石化、江苏洪升、新凤鸣、江苏项英、浙江双吐、东南新材料和浙江嘉宝)联合向中国证监会提交了一封信,信中称
乙二醇期货上市引发动荡的另一个重要原因是下游企业担心乙二醇价格飙升。当乙二醇期货即将上市的消息传出后,许多国内供应商开始大量囤积,国外供应商也纷纷增加库存,从而减少了市场供应量。由此可见,一旦上市,价格将不再对下游企业有吸引力。
煤制乙二醇的分析
兴趣因素是关键?
从乙二醇厂建设权限分散的地方来看,新项目不需要国家发改委的批准,煤基乙二醇项目建设蓬勃发展。只要一个项目是好的,它很快就会导致供需失衡。这是没有统一规划和无序竞争的结果。煤中大量的乙二醇与低煤价有关。当煤炭价格较低时,煤炭的深加工变得更加重要。技术成熟度不再是需要考虑的关键因素,经济效益是最重要的目标。
作为一条新的路线,技术水平、设备安全、环境保护和产品纯度等问题需要逐步解决。
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1.乙二醇的业化生产方法
目前,国内外乙二醇的工业生产方法主要是环氧乙烷直接水合法,虽然它工艺成熟,但水比大,能耗高,生产成本较高,为此人们又相继开发出环氧乙烷催化水合法和碳酸乙烯酯法以及由合成气合成乙二醇等各种新的生产方法,其中环氧乙烷催化水合法和碳酸乙烯酯法被认为是今后乙二醇最有发展前景的工业化生产方法,是目前国内外研究开发的热点。
2.乙二醇工业化生产方法的研究进展
⑴环氧乙烷直接水合法
环氧乙烷直接水合法是目前国内外工业化生产乙二醇的主要方法,该工艺是将环氧乙烷(E0)和水按1∶20-22(摩尔比)配成混合水溶液,在管式反应器中于190-220℃、1.0-2.5MPa下反应,环氧乙烷全部转化为混合醇,生成的乙二醇水溶液含量大约在10%(质量分数)左右,然后经过多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二乙二醇(DEG)和三乙二醇(TEG)等。混合醇中乙二醇、二乙二醇和三乙二醇的摩尔比约为100∶10∶1,产品总收率为88%。不足之处是生产工艺流程长、设备多、能耗高,直接影响乙二醇的生产成本。
目前,环氧乙烷直接水合法的生产技术基本上由英荷壳牌、美国 Halcon-SD以及美国联碳三家公司所垄断。它们的工艺技术和工艺流程基本上相似,即采用乙烯、氧气为原料,在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在下,乙烯直接氧化生成环氧乙烷,环氧乙烷进一步与水以一定物质的量比在管式反应器内进行水合反应生成乙二醇,乙二醇溶液经蒸发提浓、脱水、分馏得到乙二醇及其它副产品。此外,整个工艺还设置了与其生产能力配套的空分装置、碳酸盐的处理以及废气废液处理等系统。三家公司的专利技术主要区别体现在催化剂、反应和吸收工艺以及一些技术细节上。
⑵环氧乙烷催化水合法
针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足,为了提高选择性,降低用水量,降低反应温度和能耗,世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。其中主要有壳牌公司、联碳公司、莫斯科门捷列夫化工学院、上海石油化工研究院、南京工业大学等,其技术的关键是催化剂的生产,生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种,其中最有代表性的生产方法是壳牌公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
⑶碳酸乙烯酯法
碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反应生成碳酸乙烯酯(EC),碳酸乙烯酯再经水解制得乙二醇。该方法又可分为乙二醇和碳酸二甲酯(DMC)联产法和碳酸乙烯酯水解法两种生产方法。
①乙二醇和碳酸二甲酯联产法
该方法的主要过程分两步进行,首先是二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下合成碳酸乙烯酯,第二步是碳酸乙烯酯和甲醇(MA)反应生成碳酸二甲酯和乙二醇,两步反应都属于原子利用率100%的反应。
②碳酸乙烯酯水解合成法
美国Halcon-SD、联碳、日本触媒等公司于20世纪70年代后相继开发出碳酸乙烯酯水解合成乙二醇的工艺技术。Halcon-SD公司工艺首先由乙烯、氧反应生成环氧乙烷,经第一吸收塔和汽提塔后,在第二吸收塔内用含碳酸乙烯酯、乙二醇和碳酸化催化剂的溶液洗涤环氧乙烷蒸气,形成碳酸乙烯酯反应富液,然后进入碳酸化反应器中,通入二氧化碳,使环氧乙烷和二氧化碳在催化剂的作用下,于90℃和6.18MPa 压力下反应生成碳酸乙烯酯。碳酸乙烯酯从反应液中汽提后分层,上层回到第二吸收塔作为洗涤液,在下层的碳酸乙烯酯中加入水,在同一催化剂作用下水解生成乙二醇。Halcon-SD工艺的特点是开发了既适用于碳酸化又适用于水解反应的新型催化剂,乙二醇收率高达99%。另外,Halcon-SD公司在研究中发现,即使环氧乙烷中含有少量水分,仍能保证碳酸乙烯酯的高效中心,这就使环氧乙烷的纯化操作条件不至于过分苛刻,而且加成反应和水解反应可用同一种催化剂,避免了均相反应中催化剂回收难的难题。但由于碳酸乙烯酯水解制乙二醇需要大型的高压反应槽,且生产成本仍然较高,所以至今还没有实现工业化生产。
二乙二醇
二乙二醇即二甘醇,是由环氧乙烷与乙二醇作用而制造。 二甘醇主要来自于环氧乙烷(EO)水合生产乙二醇(EG)的副产物,在副产物中二乙二醇(二甘醇)含量约占8~9%、三乙二醇(三甘醇)占~1%、其余为更高分子量的聚乙二醇,而副产物生成量随着环氧乙烷和水的配比的变化而变化。近年来,随着国内大型乙二醇生产装置的相继建成投产,目前我国乙二醇生产能力已高达104~105万吨/年,那么二甘醇的产量增长就很快,估计约可达10万吨/年左右。随着即将建成投产的南海石化的32万吨/年乙二醇装置和不久上海石化的38万吨/年乙二醇装置也将建成,届时全国和上海地区的二甘醇产量将会进一步增长。因此,开发二甘醇的下游产品,做好二甘醇的综合利用,是极具有经济价值和市场潜力的项目。