李廣敏 周麗 劉新波
(河南開祥化工有限公司, 河南 義馬 472300)
乙二醇(俗名甘醇)是一種重要的有機化工原料,其最大的用途是用來生產聚酯,還可用作生產汽車防凍劑、不飽和聚酯樹脂(UPR)、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及炸藥等,此外還可用于涂料、照相顯影液、剎車液以及油墨等行業(yè),用途十分廣泛。煤制乙二醇在2009 年初列入國家石化產業(yè)調整和振興規(guī)劃,目前已成為業(yè)界關注的熱點。
從全球范圍來看,乙二醇產能呈穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢,從2002~2011年,全球乙二醇產能由1425萬噸上升到2478萬噸,產量由1239萬噸上升到2216萬噸,年均復合增長率分別為6.3%和6.7%[1]。圖1是2005-2020年世界乙二醇供需變化及預測。2011年全球乙二醇生產能力約為2500萬噸,產量2200萬噸左右,全球開工率平均約為77%,全球乙二醇產能處于相對過剩狀態(tài)。預計到2015年,全球產能將達到3300萬噸,開工率約86%,產能過剩情況有所減輕;到2020年,全球產能將達到3800萬噸,開工率將達到90%。
圖1 2005 2020年世界乙二醇供需變化
當前由于乙二醇市場供應過剩,全球一些競爭力欠佳的裝置紛紛進行了調整,或重新定位實現(xiàn)轉產,或關停部分裝置。其中美國、歐洲和日本的一些裝置被迫關閉。歐洲環(huán)氧乙烷生產商正逐步退出乙二醇生產領域,轉而生產高純度環(huán)氧乙烷或高附加值衍生物,如乙氧基化合物、乙醇胺和乙二醇醚等。當前歐洲只有約30%的環(huán)氧乙烷用于生產乙二醇。由于2020年前中東、歐洲、西歐等地區(qū)沒有大型的新增乙二醇產能計劃,而隨著乙二醇下游行業(yè)的快速發(fā)展,乙二醇市場一旦復蘇,市場的供應將很快趨于緊張。這預示著乙二醇價格回升、市場走出低谷已經為期不遠。
目前全球乙二醇產能處于過剩狀態(tài),但在我國乙二醇產不達需,產品供應市場出現(xiàn)較大缺口,需要從中東(沙特)、中國臺灣、新加坡等地大量進口,對外依存度依然很高。目前中國已成為全球最大的乙二醇消費市場,消費量占到亞洲消費總量的72%。
由表1可以看出近幾年乙二醇工業(yè)在國內發(fā)展較快,從2002~2012年,中國乙二醇產量從91萬噸增長到250萬噸以上,表觀消費量從302.77萬噸增長到1092.95萬噸。但由于國內乙二醇產量增長速度明顯低于消費量增幅,因此近年來我國進口乙二醇逐年大幅增加,從2002年的214.57萬噸大幅增加至2012年的794.03萬噸,而我國的自給率始終徘徊在25%左右,缺口巨大,是世界上乙二醇的主要進口國。
表1 2002 2012年我國乙二醇供需情況(萬噸)
預計2020年我國對乙二醇的需求量1800萬噸,而屆時的生產能力為900萬噸,產能嚴重不足,仍然需要通過大量進口才能滿足國內需求。
從各地區(qū)乙二醇消費結構看,世界各地的乙二醇消費情況迥異。亞洲乙二醇絕大多數(shù)用于生產聚酯,占總消費量的92.7%,北美乙二醇用于聚酯的消費比例為70.5%,生產防凍劑占14.7%;西歐地區(qū)乙二醇消費與北美類似,生產聚酯約占63.6%、生產防凍劑約占17.8%。從消費結構看,未來世界乙二醇的消費熱點主要還是來自聚酯領域的表現(xiàn)。預計到2015年,用于生產PET的乙二醇占總消費量的86.7%,生產防凍液占7.6%,其他用途約5.7%。
我國乙二醇消費結構中,聚酯占比高達93%,因此聚酯供應的變化將直接影響乙二醇市場的消費量。2012年,我國聚酯產能3900萬噸/年,一年消耗掉約1000萬噸乙二醇。而2012年中國乙二醇年產量約為300萬噸,供應缺口高達700萬噸/年。預計2015年我國聚酯產能達到4600萬噸,需要消耗乙二醇1400萬噸,2020年產能超過5000萬噸,乙二醇消費量超過1800萬噸。結合圖2和圖3不難看出,由于乙二醇擴張勢頭大大低于聚酯,造成了國內市場嚴重的供需失衡,因此聚酯行業(yè)的發(fā)展會給乙二醇帶來巨大的市場。
圖2 我國乙二醇供需預測
圖3 未來我國聚酯供需預測
目前乙二醇原料來源有三種:煤、石油、中東乙烷。現(xiàn)對各原料路線進行成本分析。
目前我國乙二醇主要采用以石油為原料的生產工藝,由于乙二醇生產裝置、核心設備與催化劑基本依賴進口,且受制于環(huán)氧乙烷難以長距離運輸,只能與乙烯/環(huán)氧乙烷裝置配套建設,成本較高。隨著全球石油資源日益匱乏及石油價格快速上漲,都將嚴重制約該路線乙二醇的生產。據(jù)相關計算,2009年我國石油路線乙二醇成本約為6355元/噸[2],見表2。
表2 SD氧氣法石油原料制乙二醇的生產成本
中東地區(qū)從天然氣或油田伴生氣中分離乙烷作為乙烯的生產原料,乙烷的平均價格為70美元/立方米,乙烯成本為250美元/噸,乙二醇生產成本下降為2990元/噸。中東地區(qū)乙烷的供給日益緊張,乙烷、丙烷混合物和天然氣凝析油制乙烯的比例逐漸上升,乙烯的成本將高于250美元/噸,因此中東乙二醇的生產成本將高于3000元/噸。中東地區(qū)政治局勢長期處于不穩(wěn)定狀態(tài),存在一定政治風險,未來對我國乙二醇市場的沖擊影響較小。
中東2009年7月使用乙烷為原料生產乙二醇的成本僅為260美元/噸。2009年乙烷原料制乙二醇的生產成本見表3[2]。
表3 乙烷原料制乙二醇的生產成本
假定原料煤采用褐煤,外購褐煤市場價格300元/噸,20萬噸固定資產投資21億元,折舊15年,完全達產時乙二醇生產成本為4238元/噸(含稅),不含稅生產成本3731元/噸。煤炭自給時,煤炭價格下降一半,生產成本將會下降到3026元/噸(不含稅)[1]。
草酸酯合成乙二醇的經濟性,CO耦聯(lián)羰化技術來源日本宇部興產, 加氫技術來源美國ARCO公司;產能40萬噸/年,裝置總投資17.82億元,項目經濟性見表4[2]。
表4 草酸酯路線煤制乙二醇的生產成本
通過以上三種不同原料路線的成本對比得出如下結論:煤制乙二醇成本在3800元/噸左右,而國內傳統(tǒng)石油法乙二醇成本在6300元/噸左右,煤制乙二醇工藝一旦成熟,將具有一定成本優(yōu)勢,且煤制乙二醇技術具有能耗低、水耗低、排放低等優(yōu)點,適合我國缺油、少氣、富煤的現(xiàn)狀。但與中東乙烷等為原料的乙二醇相比,成本不占優(yōu)勢。雖然中東地區(qū)天然氣法制乙二醇在全球范圍內成本最低,但根據(jù)中石化市場資料顯示,中東地區(qū)在2012-2014年間并無新增乙二醇產能投產,至2020年也沒有大型的新增乙二醇產能計劃。隨著國內技術逐步突破,國內煤制乙二醇的成本優(yōu)勢將逐漸顯露,進口替代空間廣闊。
中科院福建物質結構研究所研究員分析中東廉價乙二醇不會對煤制乙二醇項目造成實質沖擊[3],原因如下:(1)煤制乙二醇項目不需要將目標直接瞄準世界行業(yè)成本領先者。若裝置充分開工,煤制乙二醇的成本與中東乙烷路線的乙二醇產品不相上下。(2)由于伊朗遭制裁等原因,未來兩年新增產能不足50萬噸/年。中東石化產品產能增速已經放緩。(3)中東廉價的伴生乙烷資源目前已經逐漸不足,未來乙烷作為乙烯裂解原料的比重增速將放緩。
我國是世界上最大的乙二醇消費國,而國內乙二醇供不達需,近十年來進口依存度始終徘徊在75%左右。煤制乙二醇相對于傳統(tǒng)石油路線具有一定的成本優(yōu)勢,發(fā)展煤制乙二醇項目,符合我國富煤少油的資源國情,能有效緩解國內乙二醇供需矛盾。隨著煤制乙二醇工藝的日漸成熟,成本最低的中東乙烷路線將不會對我國煤制乙二醇項目造成太大沖擊。
[1] 國家樹脂網(wǎng).煤制乙二醇替代進口空間廣.[EB/OL].http://www.360gsz.com.
[2] 孫玉凈, 于春梅. 我國煤制乙二醇產業(yè)化現(xiàn)狀與前景[J]. 化學工業(yè),2012, (30): 49-52.
[3] 姚元根. 煤制乙二醇產業(yè)化格局和發(fā)展趨勢[Z]2013年上海煤制乙二醇產業(yè)化技術論壇