王璐瑤* 李建新 陳慧敏

（1.中國(guó)石油集團(tuán)工程股份有限公司；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

0 引言

環(huán)氧丙烷是僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯類衍生物，主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑，其中聚醚多元醇是生產(chǎn)聚氨酯泡沫、保溫材料、彈性體、膠粘劑和涂料等的重要原料，而各類非離子型表面活性劑則在石油、化工、農(nóng)藥、紡織、日化等行業(yè)有著廣泛用途?；诃h(huán)氧丙烷廣泛的用途，近幾年來(lái)其逐漸成為行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)產(chǎn)品。

1 生產(chǎn)工藝評(píng)價(jià)

1.1 生產(chǎn)工藝進(jìn)展

當(dāng)前，生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的主流生產(chǎn)工藝主要有氯醇法、乙苯共氧化法和雙氧水直接氧化法（Hydrogene peroxide propylene oxide, 簡(jiǎn)稱“HPPO”）三大類。2018年，在全球環(huán)氧丙烷產(chǎn)量中，各工藝類型占比分別為：氯醇法56%、共氧化法32%、直接氧化法 12%[1]。由于氯醇法工藝腐蝕性強(qiáng)、“三廢”排放量大，環(huán)境污染嚴(yán)重，綜合治理難度大，早在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年）》中就被列入限制發(fā)展之列[2]。在此，不再對(duì)氯醇法進(jìn)行贅述。

1.1.1 乙苯共氧化法

乙苯共氧化法在上世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)成功，該工藝以乙苯為原料，將之氧化生成乙苯過(guò)氧化物，乙苯過(guò)氧化物再與丙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，乙苯過(guò)氧化物則還原為甲基芐醇，甲基芐醇脫水即得到苯乙烯。乙苯共氧化工藝在全球已有約300×104t產(chǎn)能投用。國(guó)際上擁有共氧化法技術(shù)專利的有利安德巴塞爾工業(yè)公司（簡(jiǎn)稱利安德巴塞爾）、荷蘭殼牌集團(tuán)（簡(jiǎn)稱殼牌集團(tuán)）、西班牙雷普索爾化學(xué)公司（簡(jiǎn)稱雷普索爾）和美國(guó)亨斯曼公司（簡(jiǎn)稱亨斯曼公司）等。各專利技術(shù)有各自的特點(diǎn)，工藝間的差別主要是在環(huán)氧化反應(yīng)催化劑上。比如，利安德巴塞爾使用鉬的配合物溶液為催化劑，反應(yīng)后需要處理回收利用；殼牌集團(tuán)用TiO2/SiO2催化劑，雖然克服了催化劑進(jìn)入反應(yīng)生成物的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化了分離流程，但由于非均相反應(yīng)體系傳熱困難，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

國(guó)外典型的共氧化法制環(huán)氧丙烷技術(shù)均已在國(guó)內(nèi)得到工業(yè)應(yīng)用。如，利安德巴塞爾和中國(guó)石油化工股份有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)石化）合資利用利安德巴塞爾的技術(shù)在中國(guó)石化鎮(zhèn)海分公司建設(shè)了 28.5×104t/a環(huán)氧丙烷裝置，二期計(jì)劃新增36×104t/a產(chǎn)能。中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)海油）則和殼牌集團(tuán)合資在惠州建設(shè)環(huán)氧丙烷項(xiàng)目，兩期環(huán)氧丙烷裝置產(chǎn)能合計(jì)達(dá) 62×104t/a。天津渤海化工集團(tuán)公司利用雷普索爾的技術(shù)正在建設(shè)一套20×104t/a環(huán)氧丙烷裝置。中化泉州石化有限公司也是利用雷普索爾的技術(shù)，建設(shè)有20×104t/a環(huán)氧丙烷裝置，預(yù)計(jì)2020年中投料試車。亨斯曼公司與中國(guó)石化成立合資公司，2016年在南京建成投產(chǎn)一套以異丁烷為原料的24×104t/a共氧化工藝環(huán)氧丙烷裝置。煙臺(tái)萬(wàn)華集團(tuán)也通過(guò)該技術(shù)許可建成一套24×104t/a生產(chǎn)裝置。

除了國(guó)外典型工藝技術(shù)引進(jìn)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)共氧化工藝也有多年經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前技術(shù)取得重大突破的主要是煙臺(tái)萬(wàn)華集團(tuán)和常州瑞華化工科技公司（簡(jiǎn)稱瑞華科技）。萬(wàn)華集團(tuán)在已啟動(dòng)的百萬(wàn)噸乙烯項(xiàng)目中配套有采用自有技術(shù)的 30×104t/a環(huán)氧丙烷裝置。東明中信國(guó)安瑞華新材料公司利用瑞華科技的技術(shù)建設(shè)一套8×104t/a環(huán)氧丙烷工業(yè)裝置，同時(shí)浙江石油化工有限公司二期項(xiàng)目和山東京博石化有限公司也計(jì)劃用瑞華科技的技術(shù)分別建設(shè) 24×104t/a裝置和30×104t/a裝置。

1.1.2 雙氧水直接氧化法

HPPO工藝于本世紀(jì)初開(kāi)發(fā)成功，該工藝以丙烯和工業(yè)雙氧水為原料，在鈦硅分子篩催化劑催化下直接氧化生成環(huán)氧丙烷。整個(gè)生產(chǎn)工藝無(wú)有害氣體排放，產(chǎn)生的污水經(jīng)一般性處理即可達(dá)標(biāo)排放。擁有該工藝國(guó)外專利商主要是德國(guó)贏創(chuàng)集團(tuán)和蒂森克虜伯集團(tuán)的聯(lián)合體以及巴斯夫公司和道化學(xué)公司的聯(lián)合體。贏創(chuàng)集團(tuán)還可以提供自有的高濃度雙氧水（可達(dá)70%）生產(chǎn)工藝，通過(guò)和環(huán)氧丙烷裝置集成實(shí)現(xiàn)一體化，能降低能耗、節(jié)省成本。雙氧水直接氧化工藝在國(guó)外的投用產(chǎn)能已達(dá)約126×104t/a，其中巴斯夫/道化學(xué)聯(lián)合體工藝約占80%。贏創(chuàng)集團(tuán)和蒂森克虜伯集團(tuán)聯(lián)合體于2011年將其HPPO工藝技術(shù)許可給吉林神華集團(tuán)用，后者投資 25×108元在吉林建成國(guó)內(nèi)首套裝置，環(huán)氧丙烷年設(shè)計(jì)能力達(dá)30×104t。2019年7月，贏創(chuàng)集團(tuán)又將其獨(dú)有的雙氧水工藝技術(shù)和與蒂森克虜集團(tuán)共有的HPPO工藝許可給山東齊翔騰達(dá)化工公司，后者擬利用該技術(shù)建設(shè)30×104t級(jí)環(huán)氧丙烷裝置。雙方簽署協(xié)議附有排他性條款：協(xié)議生效之日5年內(nèi)，在山東省境內(nèi)，贏創(chuàng)集團(tuán)不應(yīng)直接或間接地向關(guān)聯(lián)方以外的任何第三方許可HPPO工藝。

國(guó)內(nèi)HPPO工藝開(kāi)發(fā)也取得重大突破。江蘇怡達(dá)化學(xué)股份有限公司同大連理工大學(xué)于 2005年聯(lián)合成立了攻關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)，在HPPO工藝方面進(jìn)行了深入研究，目前正在江蘇泰興建設(shè)15×104t/a環(huán)氧丙烷產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，2020年有望建成，同時(shí)二期規(guī)劃續(xù)建20×104t/a裝置。中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院和長(zhǎng)嶺煉化分公司等合作，于2012年聯(lián)合研發(fā)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HPPO工藝，并投資12.8×108元在長(zhǎng)嶺煉化建設(shè)一套10×104t級(jí)環(huán)氧丙烷工業(yè)裝置。中國(guó)石化參股的福建古雷石化公司也計(jì)劃采用該技術(shù)建設(shè)一套30×104t/a環(huán)氧丙烷裝置。天辰化學(xué)工程公司聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了HPPO工藝的突破，與山東金城石化集團(tuán)簽約，即將在淄博建設(shè)一套30×104t/a裝置。

1.2 工藝比較

（1）工藝特點(diǎn)

乙苯共氧化法需要同時(shí)具備乙烯和丙烯資源，所以一般只有大型乙烯項(xiàng)目下才能配置；而 HPPO工藝所需的主要原料為丙烯，丙烯原料較乙烯更加具有可獲得性。乙苯共氧化法工藝流程較長(zhǎng)、投資較大，每產(chǎn)出1 t環(huán)氧丙烷能聯(lián)產(chǎn)約2.2 t苯乙烯[3]。因此，在選擇共氧化工藝時(shí)，同樣需要對(duì)苯乙烯市場(chǎng)容量加以研究。而HPPO工藝過(guò)程“三廢”排放最少，為最綠色的工藝，生產(chǎn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，投資要低于共氧化法，且無(wú)聯(lián)產(chǎn)品制約。

（2）成本競(jìng)爭(zhēng)力

乙苯共氧化工藝和HPPO工藝所需原料及公用工程單位（每噸）消耗指標(biāo)均有所不同，見(jiàn)表1。

表1 乙苯兩種工藝原料及公用工程單耗指標(biāo)

為了比較不同工藝的成本競(jìng)爭(zhēng)力，以東北亞成本加運(yùn)費(fèi)（Cost and Freight, 簡(jiǎn)稱“CFR”）價(jià)格為基礎(chǔ)分別測(cè)算乙苯共氧化法和HPPO兩種工藝的成本水平，測(cè)算結(jié)果見(jiàn)表 2（其中固定資產(chǎn)投資按近期同類工藝可研材料估算；乙苯共氧化法環(huán)氧丙烷和苯乙烯的成本分?jǐn)偘翠N售收入比分?jǐn)偅?/p>

表2 不同價(jià)格體系下環(huán)氧丙烷生產(chǎn)成本比較

從上述成本比較看，按2014—2019年6年間東北亞CFR平均價(jià)格測(cè)算，兩種工藝生產(chǎn)成本是相當(dāng)?shù)?；而根?jù)2017—2019年3年間東北亞CFR平均價(jià)格測(cè)算，乙苯共氧化法生產(chǎn)成本較HPPO法低了244元/t；按 2019年全年均價(jià)測(cè)算，乙苯共氧化法生產(chǎn)成本比HPPO法低約392元/t。綜合分析，乙苯共氧化法較HPPO法具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。

2 市場(chǎng)供需評(píng)價(jià)

2.1 供需現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)環(huán)氧丙烷供需保持兩旺，生產(chǎn)裝置總體保持較高負(fù)荷運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)共有23家環(huán)氧丙烷生產(chǎn)企業(yè)，有效產(chǎn)能達(dá)325×104t/a，當(dāng)年產(chǎn)量為296×104t/a，裝置平均開(kāi)工率達(dá)到91%，全年表觀消費(fèi)量為321×104t，如表3。全年進(jìn)口了28×104t環(huán)氧丙烷中，大部分為進(jìn)料加工貿(mào)易及保稅倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù)，一般貿(mào)易僅占0.3%，出口量3×104t（為保稅倉(cāng)庫(kù)出境貨物）。

表3 近年來(lái)我國(guó)環(huán)氧丙烷供需數(shù)據(jù)

在國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)能構(gòu)成中，氯醇法占比為56%，共氧化工藝約占 32%，雙氧水直接氧化工藝占比約為12%。隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格和處罰日趨嚴(yán)厲，氯醇法面臨淘汰的壓力。由于共氧化工藝投資高、工藝復(fù)雜、對(duì)原料資源依賴性強(qiáng)，中國(guó)石化、中國(guó)海油等大型能源化工公司通過(guò)合資途徑相繼介入，引導(dǎo)國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)。

2019年我國(guó)環(huán)氧丙烷消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：聚醚多元醇78%、丙二醇9%、醇醚7%、表面活性劑2%、其他產(chǎn)品4%。從區(qū)域消費(fèi)看，華東地區(qū)占全國(guó)總消費(fèi)量的77%，其中僅山東一省就占27%，華南地區(qū)消費(fèi)占比約占12%，華北約占7%，其他區(qū)域僅占4%。

2.2 供需預(yù)測(cè)

基于對(duì)環(huán)氧丙烷市場(chǎng)的良好預(yù)期，當(dāng)前國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)能正在迎來(lái)增長(zhǎng)爆發(fā)期。初步統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)在建及規(guī)劃環(huán)氧丙烷裝置共有16套，合計(jì)產(chǎn)能達(dá)409×104t/a，2020年和2021年將是集中投產(chǎn)期，詳見(jiàn)表4。

表4 我國(guó)環(huán)氧丙烷在建及規(guī)劃項(xiàng)目

綜合判斷，未來(lái)幾年內(nèi)，環(huán)氧丙烷新增產(chǎn)能將集中釋放，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)逐漸加大，預(yù)計(jì)到2025年，環(huán)氧丙烷有效產(chǎn)能將達(dá)到626×104t/a，屆時(shí)消費(fèi)總量將達(dá)到460×104t。因氯醇法工藝的退出，環(huán)氧丙烷供應(yīng)過(guò)剩壓力將得到緩解。到2030年，國(guó)內(nèi)一批小型氯醇法裝置將到達(dá)關(guān)停期，屆時(shí)全國(guó)環(huán)氧丙烷產(chǎn)能將保持在640×104t/a左右，全國(guó)消費(fèi)量有望增長(zhǎng)到 550×104t。

3 結(jié)論

（1）在環(huán)氧丙烷的各生產(chǎn)工藝中，氯醇法已被限制發(fā)展，共氧化法和雙氧水法均為有發(fā)展前景的生產(chǎn)工藝。從生產(chǎn)成本看，乙苯共氧化法較雙氧水直接氧化法稍有優(yōu)勢(shì)。

（2）國(guó)外專利商對(duì)先進(jìn)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)技術(shù)的壟斷正在被國(guó)內(nèi)技術(shù)專利商打破，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)技術(shù)正處于工業(yè)化應(yīng)用關(guān)鍵時(shí)期，預(yù)期可為國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

（3）當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷建設(shè)高潮的到來(lái)，環(huán)氧丙烷市場(chǎng)供應(yīng)過(guò)剩的風(fēng)險(xiǎn)逐漸加大。預(yù)計(jì)到2025年，國(guó)內(nèi)有效產(chǎn)能將達(dá)626×104t/a，屆時(shí)消費(fèi)量?jī)H約460×104t。未來(lái)，隨著氯醇法工藝退出市場(chǎng)，環(huán)氧丙烷市場(chǎng)壓力將有望得到緩解。

（4）隨著乙苯共氧化法環(huán)氧丙烷裝置建設(shè)高潮的到來(lái)，大量聯(lián)產(chǎn)苯乙烯投放市場(chǎng)將顯著增加苯乙烯的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。這也是未來(lái)乙苯共氧化法環(huán)氧丙烷項(xiàng)目發(fā)展的一大制約因素。聯(lián)產(chǎn)苯乙烯市場(chǎng)銷售狀況的好壞直接影響著環(huán)氧丙烷項(xiàng)目的效益狀況，選擇乙苯共氧化工藝時(shí)一定要深入研究聯(lián)產(chǎn)品苯乙烯的市場(chǎng)。