乙二醇发展概况及市场前景

市场研究·当代石油石化Vol 17 No 12PETROLEUM PETROCHEMICAL TODAYDec.2009乙二醇发展概况及市场前景汪家铭(川化集团有限责任公司,四川成都610301摘要:介绍了石油路线和非石油路线制取乙二醇的工艺,国内乙二醇生产现状及近年来的技术进展,分析了乙二醇的需求情况和市场前景,并对今后国内乙二醇产业的发展提出了建议关键词:乙二醇制取工艺现状进展市场建议乙二醇(EG)作为一种重要的基础石油化工原吨、氧气(99.6%)1.011吨。料,可衍生出100多种化工产品和化学品,主要用于1.1.2环氧乙烷硫酸催化水合法生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增环氧乙烷与水在硫酸催化下,在60~80℃塑剂、非离子表面活性剂等,以及用于炸药、涂料、油9.806~19.61kPa的压力下水合生成乙二醇。反应墨等行业。此外,还可用于生产特种溶剂乙二醇醚液用碱液中和,经蒸发器蒸去水分,得80%的乙二等,用途十分广泛。目前,全世界乙二醇总产量已超醇,再在精馏塔中精馏提浓,得到98%以上的成品。过2000万吨,1/3的市场需求在中国。该法为早期开发的方法,由于存在腐蚀、污染和产品质量问题,加之精制过程复杂,目前已逐渐停用,而1制取工艺改用直接水合法。生产1吨乙二醇产品以环氧乙烷制取乙二醇的方法分为石油路线和非石油路计,消耗环氧乙烷(98%)0.84吨、硫酸(98%)0.017线,石油路线以乙烯为原料,经环氧乙烷制取乙二吨、液碱0.013吨。醇。非石油路线以合成气为原料,可采用多种方法1.2非石油路线合成乙二醇。工艺路线见图1。在我国石油资源日趋减少情况下,开辟由非石1.1石油路线油路线制乙二醇,具有重要的现实意义和战略意义。目前,国内外生产大型乙二醇生产装置的工艺非石油路线可采用天然气或煤为原料,先制取合成路线主要为石油路线,其直接原料为乙烯和氧气,方气,再用合成气通过直接合成法或间接合成法制取法是在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂乙二醇。间接合成法又根据所得中间产物的不同,存在下,乙烯直接氧化生成环氧乙烷然后由环氧乙分为合成气氧化偶联法(草酸酯法)和甲醇甲醛合烷制取乙二醇简称乙烯路线。近年价格数据表明,成法2。在当前高油价背景下,以煤为原料制取乙乙二醇价格与原油价格保持同向变化,且有较高的二醇的成本优势逐步显现特别是以褐煤为原料,资致性。据测算,用石油路线每生产1吨乙二醇约源丰富、价格低廉、工艺流程短、能耗低,毛利率可达耗原油2.5吨,制法有以下2种。50%以上,比国外石油路线工艺高10%~20%。1.1.1环氧乙烷直接水合法1.21合成气直接合成法该法是目前工业规模生产乙二醇的唯一方法。由合成气直接合成乙二醇反应方程式为2C0环氧乙烷和水在加压到223MPa和190-200℃条+3H2→HOCH2CH2OH,在热力学上很难进行,需件下,在管式反应器中直接液相水合制得乙二醇,同中国煤化工时副产—缩二乙二醇、三缩三乙二醇和多缩聚乙二醇,反应所得乙二醇稀溶液经薄膜蒸发器浓缩,再CNMHG作着间介:飘,⊥程卿,1y3平业于四川广播电视大学机经脱水、精制得合格乙二醇产品及副产品。生产械专业,曾从事大型引进化肥装置设备管理和维修工作,1993年后从事化工科技期刊编辑及化工情报信息工作,发表过化工吨乙二醇产品以乙烯计,消耗乙烯(99.95%)0.748科技论文190余篇当代石油石化2009,17(12)乙烯环氧乙烷二甲醚甲醛甲醇乙二醇非石油路线甲酸甲酯煤/天然气合成气草酸酯工业成熟工艺研究开发工艺图1石油路线或非石油路线乙二醇制取工艺要催化剂和高温高压条件。最早由美国杜邦公司于醛氢甲酰化法、甲醛与甲酸甲酯偶联法。其中甲醇1947年提出,该工艺技术的关键是催化剂的选择。脱氢二聚法生成乙二醇,其主要反应步骤为该法在理论上具有最佳的经济价值,从形式上看,由2CH3OH→HOCH2CH2OH+H2,该法的优点是甲合成气直接合成乙二醇符合原子反应的要求,是一醇原料价格低廉资源丰富,乙二醇收率也较高。种最为简单和有效的乙二醇合成方法,既使反应选择性和转化率较低,也具有很大的实际应用价值。2生产现状但目前尚需进一步缓和反应条件,提高催化剂的活目前,我国采用石油路线生产的乙二醇产能为性和选择性,目前离工业化生产尚有较大的距离。271.8万吨/年,生产厂家12家,全部为石油乙烯12.2合成气氧化偶联法环氧乙烷路线(见表1)。国内使用的技术都由国外此法又称草酸酯法,主要原料为NO、CO、H2、醇垄断,关键设备也需要进口,成本相当高,导致我国类等。反应原理是NO与O2生成N2O3,再利用甲乙二醇生产严重受制于国外3。我国乙二醇的生醇与N2O3反应生成亚硝酸甲酯,在Pd催化剂作用产原料是乙烯,在高油价下生产成本必然增高,这在下CO与亚硝酸酯氧化偶联得到草酸二酯,草酸二一定程度上也影响了生产商的积极性。此外,我国酯再经催化加氢制取乙二醇。这一过程实际并不消今后新建的大型乙烯装置也将配套建设乙二醇生产耗醇类和亚硝酸,只是CO与O2和水合成草酸。醇装置,计划在2009-2010年建成投产的新增产能有类中研究最多的是分别采用甲醇或乙醇,获得亚硝143万吨年。其中,有中国石化镇海炼化公司100酸甲酯或亚硝酸乙酯而与CO进行氧化偶联,总反万吨/年乙烯项目的65万吨/年乙二醇装置、中国石应方程式为2c0+1/202+4H2→(CH2OH)2+化天津石化公司100万吨/年乙烯项目的42万吨/H2O。年乙二醇装置和中国石油四川石化公司80万吨/年1.2.3甲醇甲醛合成法乙烯项目的36万吨/年乙二醇装置。由于合成气直接合成乙二醇法的难度较大,采目前,国内传统的碳-化工产品市场已进人成用合成气用成熟工艺合成甲醇、甲醛,再合成乙二醇熟期,传统的煤化工产品出现产能过剩,甲醇过剩的间接方法就成为目前研究开发的重点之一。尤20%中国煤化工达30%以上。相反其是甲醛,作为直接法合成乙二醇的活性中间体更以石CNMHG工产业刚刚起步。是人们研究的重点。目前甲醇甲醛路线的办法比较保用3吨价碈仳廉的褐煤就能生产1多,但还处于研究阶段。主要方法有甲醇脱氢二聚吨乙二醇,可替代2.5吨石油。江苏丹化化工科技法、二甲醚氧化偶联法、羟基乙酸法、甲醛缩合法、甲股份有限公司是全世界唯一一家研制煤制乙二醇的2009,17(12)汪家铭.乙二醇发展概况及市场前景企业。通过与中国科学院福建物质结构所合作,丹远低于国内产品,对我国及世界的乙二醇产业都形化科技已完成了试产300吨/年乙二醇及1万吨/年成了很大冲击。如果国内煤制乙二醇工业化推广能工业化试验装置。2009年3月18日,拥有完全自够成功,将对我国能源安全和聚酯产业的发展产生主产权的万吨级“羰化加氢两步间接合成乙二醇”重要和积极的影响。成套工艺技术在江苏省丹阳市通过中国科学院成果鉴定,标志着中国在世界上率先实现了全套煤制乙3技术进展二醇技术路线和工业化应用4。丹化科技的煤制在石油路线制取乙二醇工艺方面,近年来正在乙二醇技术具有长期潜力,在我国富煤缺油少气,原研究开发催化水合法碳酸乙烯酯法及酯交换法等油资源相对短缺,油价长期看涨的情况下煤制乙二工艺6。壳牌化学公司将壳牌 Master eo工艺和三醇作为石化振兴规划中重点扶持项目,该技术的潜菱乙二醇催化转化工艺组合在一起开发了 Omega力将会随油价的上涨而逐渐显现出来。乙二醇生产新工艺。该工艺可使乙二醇选择性达到99.3%~99.5%,用1吨乙烯可生产1.95吨乙二表1国内乙二醇生产企业及生产能力醇,而常规工艺的乙二醇选择性为90%~95%,1吨万吨/年乙烯只能生产1.53~1.70吨乙二醇。在相同的乙企业名称生产能力环氧乙烷技术来源二醇产率下,采用 Omega工艺的乙二醇生产装置投中国石化上海石油化工公司SD氧化法资费用可降低10%。与常规工艺相比,在相同的环中国石化扬子石油化工公司SD氧化法氧乙烷反应选择性条件下,蒸汽消耗减少20%,产中海-壳牌石油化工有限公司Shell氧化法生的废水减少30%,而且在生产过程中只产生二乙南京扬子-巴斯夫有限公司30.0BASF工艺二醇和三乙二醇衍生物,不需要投资建设处理这些中国石化北京燕山石油化工公司SD氧化法中国石化茂名石油化工公司20.0Shell氧化法产品的基础设施。该工艺于2008年5月在韩国乐中国石油辽阳石化公司20.0UCC氧化法天大山石化公司40万吨/年装置上首次实现了工业中国石油吉林石油化工公司5.9SD氧化法化应用。在新加坡正在建设的壳牌东方石化联合装中国石油抚顺石油化工公司Shell氧化法置中的75万吨/年乙二醇装置也釆用了该工艺,计中国石油新疆独山子石油化工公司5.0SD氧化法划于2010年建成投产,将成为世界采用 Omega工中国石化天津联合化学有限公司Shell氧化法艺的最大同类装置。中国石化北京东方石油化工有限公司4.0SD氧化法由于目前工业上通用的石油路线环氧乙烷水合工艺制备乙二醇成本高,并且必须依赖石油资源,所最近经财政部和中国科学院批准,中科院福建以,世界各国都在寻找新的替代工艺。自1965年美物质结构研究所和上海金煤化工新技术有限公司已国首次提出醇类氧化羰化制备草酸酯后,各国都在将全部煤制乙二醇技术入股内蒙古通辽金煤化工有研发以合成气为原料制备乙二醇的工艺。1978年限公司,该企业正在内蒙古通辽市建设全球首套年日本宇部兴产公司建成了一套6000吨/年草酸二产20万吨煤制乙二醇工业示范。工程主要包括恩丁酯的高压液相乙二醇试验装置,初步实现了工业德炉造气工程、空气分离工程、变压吸附工程、乙二化。其后意大利蒙特爱迪生集团公司及美国UCC醇合成装置和配套的公用工程,下一步将逐步延伸公司开展了常压气相催化合成草酸酯的研究,完成煤制乙二醇产业链,开发聚酯树酯、车用防冻液等下了中试和模试,但都没有实现工业化游加工项目。该项目是我国煤化工五大重点示范工国内一些研究机构前几年也开展了这方面的研程之一,预计2009年年底前即可试车,未来5年内究,但都处于实验室技术和中试阶段,尚未见工业化将建成120万吨/年的生产规模。项目建成后,年销试验成功的报道。近年来,在探索煤炭高效清洁转售收入可达150亿元,上缴税金20亿元,有望成为化和中国煤化工得了新的突破。根国内最大的乙二醇生产企业,实现部分替代进口。据石在2009-2011年的煤制乙二醇既有战略意义更有现实意义。目规划見八丙。其中之一是实现前,我国乙二醇的进口主要来自中东,由于拥有原料大型粉煤制合成氨等成套技术装备实现本地化,煤优势,尤其是通过乙烷生产的乙二醇,其生产成本远制油、烯烃、乙二醇等示范工程将相继建成投产。这当代石油石化2009,17(12)将使煤制乙二醇迎来广阔发展空间,产品生产成本此外,为摆脱乙二醇生产对石油的过度依赖,采比国外乙二醇更低,同时可以根据市场情况联产草用可再生的自然界最丰富的生物质资源生产乙二醇酸,增加经济效益。在国内已取得进展,将成为生产乙二醇的未来发展煤制乙二醇技术是国家“八五”、“九五”重点科方向之一。中科院大连化学物理研究所首次尝试廉技攻关项目。2005年起,由上海盛宇企业投资有限价的碳化钨催化剂应用于纤维素的催化转化,利用公司投资约1.8亿元,与中科院福建物质结构所、丹碳化钨催化剂在涉氢反应中具有的类贵金属性质,化集团公司、上海金煤化工新技术有限公司等强强可替代价格昂贵的贵金属催化剂,将纤维素全部转联手启动了“CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化为多元醇,而且对乙二醇的生成表现出独特的选化加氢合成乙二醇”的产业化试验。相继在丹化集择性,尤其是在少量的镍促进下,乙二醇收率可高达团建成300吨/年中试和1万吨/年工业化试验2套61%,成为极具工业应用前景的纤维素转化多元醇装置,在多项关键技术领域取得突破,2007年12月的绿色工艺路线万吨装置顺利开车打通全流程,经过一年多的实际运行检验,并经专家组鉴定,证明全球首套“万吨级4市场前景煤制乙二醇”技术已完全取得成功我国是世界上最大的乙二醇消费国。近年来,内蒙古通辽金煤化工有限公司在1万吨/年工我国聚酯产业的发展大大刺激了乙二醇的需求,年业化试验成功的基础上,采用拥有我国自主知识产均增速为18.4%。聚酯是我国乙二醇的主要消费权,工业化试验成功的“全球首创万吨级煤制乙二领域,聚酯消费占乙二醇消费总量的90%左右,用醇”成套技术,进行一定比例的放大,然后采用多台于聚酯纤维和非纤聚酯的生产。近年来我国涤纶生(套)并联的方法,正在建设20万吨/年的工业化装产能力和产量持续增长,2008年产量达到2004.6置,该项目是我国煤化工五大重点示范工程之一,总万吨,拉动了乙二醇的消费量呈快速增长的趋势。投资约21亿元。该装置生产工艺具备环保节能的非纤聚酯的应用主要是聚酯薄膜、瓶用聚酯和工程塑特点,亦符合国家实现绿色经济发展的政策导向。料等,特别是用于液体产品包装的聚酯瓶和聚酯膜等由于全部采用工业级的CO、NO、H2、O2和醇类为原优良包装材料,需求也在逐年增加。但同时期乙二醇料,容易推广应用,对形成规模化产业极为有利。这的产量没有太大的增长,严重的供不应求使得乙二醇套装置的建设标志着我国在世界上率先实现了全套必须大量依赖进口,而自2002年以来,进口依存度煤制乙二醇技术路线和工业化应用,是一项拥有自直在70%以上(见表2)。主知识产权的世界首创技术。表22000-2008年国内乙二醇的产能及供求情况年份生产能力(万吨年)产量进口量出口量表观消费量自给率,%92.690104.970.015195.71107.6159.71214.5730.00251.61346.202004128.8339.102.5822.00110.08400.03508.8921.63184.02007.1726.72271.80.17678中国煤化工近年来,我国乙二醇的产量没有大幅增加的原定国因是乙二醇原料的运输制约。传统石化路线乙二醇另CNMH不够,低成本海外的核心原料是环氧乙烷,由于环氧乙烷受到运输制产品的冲击。中东地区生产企业用廉价的乙烷裂解约的原因,乙二醇装置要依托乙烯工厂建设,由此决原料制造乙二醇,由于生产成本足够低廉,仅为009,17(12)汪家铭.乙二醇发展概况及市场前景37250~300美元/吨,将产品通过海运方式输送到亚5.2拓展乙二醇产品的应用领域洲市场,成本仍然具备充分的竞争力。而中国市场目前国内乙二醇主要用于生产聚酯纤维和防冻必将成为中东乙二醇厂商竞相抢占的市场。随着中剂。2008年9月以来,受世界金融危机的影响,聚东企业的乙烯产能急剧增长,极具成本竞争力的乙酯大幅减产,纺织品出口锐减。当前应利用多种经二醇产品将出口到中国市场,这对我国石油化工和济元素的优势,结合各种社会资源,积极拓展乙二醇煤化工产业都将产生深远的影响在不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活预计200年国内乙二醇表观消费量可达750性剂以及炸药、涂料、油墨等行业下游的相关产品的万吨其中将有530万吨需从国外进口9。2015年应用开发力度,逐渐改变乙二醇产品用途单一的局国内预计将消费1120万吨乙二醇,届时供给能力面,形成从生产到应用的有效产业链,以化解市场风为500万吨,供需缺口高达620万吨。险,促进我国乙二醇产业健康有序的发展。从市场容量来看,目前国内乙二醇总消费量在5.3煤制乙二醇只能适度发展700万吨左右,以目前的市场价格估算,总市场规模煤制乙二醇示范项目的建设及未来推广,能有为350亿元左右,产品市场容量的绝对值仍然不高。效提高国内乙二醇自给能力,缓解短缺局面,既有战作为乙二醇的下游产业,聚酯和纺织工业受当前金略意义,更有现实意义。目前,我国乙二醇的进口主融危机的影响巨大,200年的销售量、产量和盈利要来自中东,由于通过资源丰富价廉的乙烷生产的能力都将低于2008年,对乙二醇销售商来说前景并乙二醇,成本远低于国内产品,考虑到产品的市场容不太乐观。众多聚酯厂商表示市场需求在下降,有量投资规模和成本竞争力,对煤制乙二醇的大规模些厂商甚至已经停产,因此下游对原材料乙二醇的推广仍需十分谨慎。客观来看,煤制乙二醇项目能市场需求增速缓慢否成功大规模商业运营并取得良好的经济效益,尚目前,虽然我国乙二醇供不应求,但从总体上需时日验证。因此煤制乙二醇只能适度发展,近期看,世界乙二醇产能已出现过剩的态势,价格将不可不可能完全解决国内目前乙二醇的供需缺口,更不避免地下跌。预计今后几年世界乙二醇的消费量将能替代石油路线。以年均4.8%的速度增长,2010年世界乙二醇总消费量将达到2188万吨,而随着大量新增产能的投参考文献产,总产能将达到2709.3万吨/年,产能过剩已成定局供需失衡将会显现届时必有大量国外低成本1侯志扬合成气路线生产乙二醇技术进展[J.精细化乙二醇冲击国内市场。由于即将受到乙二醇大量进工原料及中间体,2008,(4):35~口的影响,国内乙二醇市场也将面临着更为严峻的2董平,邵伟,赵辉.天然气路线合成乙二醇技术进展[冂]化工科技市场,2008,31(8):17~20压力和挑战。3黄永茂,张贺,陈莹等.乙二醇合成技术研究进展[J]河北化工,2009,32(6):11~145发展建议4伯文.煤制乙二醇走出了高效创新之路[J].精细化工5.1提升国内乙二醇生产技术水平原料及中间体,2009,(6):38~39目前,国内乙二醇产能较小、技术落后、产品竞5王钰.我国煤制乙二醇发展的问题思考[J].化学工业争力弱,面临着严峻的挑战。除考虑采用先进工艺2009,27(6):17~20对现有装置进行技术改造、扩大生产规模、降低产品6李新柱陈瑶,陈吉强煤化工路线合成乙二醇技术研究成本外,还应引进国外先进技术再新建几套生产规进展[门].煤化工,2007,35(3):15~18模在30万吨/年的大型乙二醇装置,以进一步提高7赵宇培,刘定华,刘晓勤等合成气合成乙二醇工艺进展我国乙二醇的总体生产技术水平。同时,还要加强和展望[冂].天然气化工,2006,31(3):59~638唐宏青.碳一化工的新产品——乙二醇[EB/OL].ht对非石油路线乙二醇生产技术,特别是合成气制乙中国煤化工e01,200-08-25二醇生产技术的研究开发,做好工程示范工作取得9钱充分的试验数据和经验,并尽快形成大规模工业化CNMHGLJI:聚酯工业200的生产装置,从根本上缓解当前国内乙二醇的供需10秋文.乙二醇的国内外市场分析[J].精细化工原料及矛盾。中间体,2009,(8):33-36(编辑张灼威)