李瑞琦，宋藝凡

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京 102206)

乙二醇是一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)聚酯、防凍液、潤滑劑、增塑劑等，其中用于生產(chǎn)聚酯的乙二醇比例超過90%[1-2]。近年來，受聚酯需求拉動影響，我國乙二醇消費量快速增長，2010—2020年年均表觀消費量增長率為8.04%;同時受石油價格上漲等因素的影響，煤炭法制乙二醇產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，天然氣、焦?fàn)t煤氣等路線也有初步的探索。2020年，在原油價格大幅下跌、乙二醇供應(yīng)過剩的背景下，乙二醇市場價格大幅度下跌；而2021年則因疫情持續(xù)蔓延，乙二醇價格和其原料價格大幅上漲。因此，分析乙二醇的市場供求，并對未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測，且在既定市場條件下，對不同工藝路線的乙二醇的生產(chǎn)成本進(jìn)行對比，有利于把握好未來不同路線的乙二醇的發(fā)展，避免盲目擴(kuò)張，增強(qiáng)我國乙二醇行業(yè)的整體競爭力。

1 乙二醇生產(chǎn)工藝

根據(jù)生產(chǎn)原料的不同，乙二醇生產(chǎn)工藝主要分為油頭(石油)、氣頭(天然氣)和煤頭(煤炭)，還可分為乙烯法和草酸酯法，其中乙烯法可以分為石油乙烯法、乙烷乙烯法及甲醇制乙烯法(MTO 法)[3-9]；草酸酯法則是以煤炭或天然氣為原料制合成氣，生產(chǎn)草酸二甲酯，再生產(chǎn)乙二醇[10-11]。

油制乙二醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)點是工藝成熟，缺點是生產(chǎn)過程水耗大、能耗大、成本高，目前其關(guān)鍵技術(shù)主要由荷蘭皇家殼牌公司、美國科學(xué)設(shè)計公司及聯(lián)合碳化物公司所控制；在中東和北美地區(qū)，以乙烷為原料制乙烯生產(chǎn)乙二醇的乙烷乙烯法工藝，因資源豐富且價格便宜，具有最強(qiáng)的競爭力[12]。煤制乙二醇是我國獨有生產(chǎn)工藝，通常以煤為原料，生產(chǎn)一氧化碳(CO)和氫氣(H2)，其中CO通過催化偶聯(lián)合成、精制生產(chǎn)草酸酯，再與H2進(jìn)行加氫反應(yīng)、精制后獲得聚酯級乙二醇。但存在副產(chǎn)物1,2-丁二醇、碳酸乙烯酯等雜質(zhì)，下游接受程度還有待提高。目前聚酯工廠一般通過煤制乙二醇和乙烯制乙二醇摻混方式使用。天然氣路線首先通過蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)將甲烷轉(zhuǎn)化為以CO和H2為主的合成氣，然后采用草酸酯路線合成乙二醇。除了以上3種主要工藝路線外，在我國還有焦?fàn)t煤氣制乙二醇這條獨特的路線。以焦?fàn)t氣為原料，經(jīng)過氣柜儲存、加壓、純氧轉(zhuǎn)化、脫硫脫碳、精脫硫、合成氣分離、乙二醇合成及精餾等工藝流程，制得乙二醇[13]。

2 我國乙二醇市場現(xiàn)狀分析及預(yù)測

2.1 我國乙二醇市場供求

2010年我國乙二醇產(chǎn)能為3 420 kt/a，產(chǎn)量為2 205 kt，進(jìn)口量為6 700 kt，表觀消費量為8 901.5 kt。2020年產(chǎn)能達(dá)到16 182 kt/a，產(chǎn)量為8 806.3 kt，進(jìn)口量為10 547.6 kt，表觀消費量為19 293.1 kt。由此可看出，2010—2020年我國乙二醇產(chǎn)能實現(xiàn)了巨大的增長，進(jìn)口量突破了千萬噸，在聚酯等下游需求不斷向我國積聚的趨勢下，國產(chǎn)與進(jìn)口乙二醇的數(shù)量差距在縮小，國產(chǎn)乙二醇逐步占據(jù)半壁江山，具體情況見表1。

表1 2010—2020年我國乙二醇供求情況Tab.1 Supply and demand of ethylene glycol in China over 2010-2020

2020年，我國有42家乙二醇生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)能為16 182 kt/a。其中，以煤為原料的有13家，產(chǎn)能為5 640 kt/a；石油為原料的22家，產(chǎn)能為8 885 kt/a；甲醇為原料的3家，產(chǎn)能為847 kt/a；天然氣為原料的有2家，產(chǎn)能為250 kt/a；焦?fàn)t煤氣為原料的有2家，產(chǎn)能560 kt/a?？梢钥闯鍪吐肪€制乙二醇仍然處于優(yōu)勢地位，而煤制乙二醇處于第二梯隊，甲醇、天然氣和焦?fàn)t煤氣路線則是一種有益的補充，我國的乙二醇生產(chǎn)呈現(xiàn)出一種因地制宜，多路徑發(fā)展的態(tài)勢，具體情況如表2所示。2020年國內(nèi)新增乙二醇產(chǎn)能4 910 kt/a，產(chǎn)能增長率創(chuàng)近幾年來新高，新增產(chǎn)能主要來自新疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司600 kt/a、河南能源化工集團(tuán)(永城煤電控股集團(tuán)有限公司)200 kt/a煤制乙二醇，山西沃能化工科技有限公司300 kt/a、鄂托克旗建元煤焦化公司260 kt/a焦?fàn)t煤氣路線乙二醇，以及中科煉化有限公司400 kt/a、中化泉州石化有限公司500 kt/a、浙江石油化工有限公司750 kt/a、恒力石化1 800 kt/a石油路線乙二醇，陜西延長石油(集團(tuán))公司100 kt/a天然氣路線乙二醇的投產(chǎn)。我國乙二醇產(chǎn)能的急劇擴(kuò)張，使供應(yīng)端壓力提升，而下游聚酯產(chǎn)能增長速度緩慢，需求滯后，再疊加疫情影響，導(dǎo)致乙二醇行業(yè)生產(chǎn)開車率低迷。

表2 2020年我國乙二醇生產(chǎn)企業(yè)情況Tab.2 Ethylene glycol producers in China in 2020

2.2 我國乙二醇供求預(yù)測

2021—2023年我國在建與擬建的乙二醇項目具體情況見表3。

表3 2021—2023年我國在建與擬建項目情況Tab.3 Projects under construction and proposed in China over 2021-2023

2021—2023年我國在建與擬建乙二醇產(chǎn)能約16 820 kt/a，其中大多數(shù)是建設(shè)在內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省、新疆維吾爾自治區(qū)等煤炭資源豐富的地區(qū)。同時，也有大型聚酯企業(yè)建設(shè)一體化石油法制乙二醇項目，以完善其產(chǎn)業(yè)鏈條。預(yù)計隨著新建乙二醇裝置的陸續(xù)投產(chǎn)，至2023年我國乙二醇產(chǎn)能將達(dá)到約33 000 kt/a，但不排除部分裝置因能耗指標(biāo)而擱淺。從需求端分析，2010年乙二醇下游的聚酯產(chǎn)量為23 000 kt，2020年為52 780 kt，年均增長率約為8.66%，如果未來3年聚酯產(chǎn)量仍保持這樣的增速，按聚酯消耗乙二醇0.335 t/t估算，預(yù)計到2023年我國乙二醇表觀消費量將達(dá)到22 684 kt，產(chǎn)能超過需求量10 316 kt/a，因此3年后乙二醇將出現(xiàn)絕對過剩，乙二醇行業(yè)將出現(xiàn)全行業(yè)虧損的局面，因此必須未雨綢繆，分析不同原料路徑的成本競爭力和未來新的發(fā)展方向。

2.3 我國乙二醇價格變化

從2012年1月至2021年4月，乙二醇價格大體呈現(xiàn)上漲—下跌—上漲—下跌—上漲的態(tài)勢，價格重心總體上震蕩下行，如圖1所示。

圖1 乙二醇市場價格變化曲線Fig.1 Price change of ethylene glycol market

2013年2月達(dá)到區(qū)間高點后，在2015年12月達(dá)到4 500元/t左右的這一波下跌周期的低點，然后開始新一輪上漲，至2018年4月達(dá)到8 650元/t上漲周期的高點，然后在貿(mào)易戰(zhàn)、疫情等因素影響下于2020年4月達(dá)到10年來的最低價3 000元/t，其后開始在大宗商品全面反彈的環(huán)境下也回升至2021年3月的6 450元/t，但進(jìn)入4月后，價格開始回落。2012年1月至2021年4月乙二醇平均價為6 260元/t，2020年均價為3 810元/t，2021年1—4月均價為5 110元/t。因此探討不同原料路線的乙二醇成本競爭力具有一定實際意義。

2.4 不同原料路線的乙二醇成本競爭力

2.4.1 石油路線生產(chǎn)成本分析

所有油頭路線都會經(jīng)過中間乙烯階段，再由乙烯制得環(huán)氧乙烷，直接加壓水合生產(chǎn)乙二醇，成本差異主要源自乙烯的來源不同。乙烯制法乙二醇生產(chǎn)成本(Y)通常(換算成人民幣)按式(1)進(jìn)行計算[14]：

Y=0.605×D×1.13×1.01×H+1 000

(1)

式中：D為東北亞乙烯價格；H為人民幣匯率。

按2020年東北亞乙烯均價750美元/t，人民幣匯率6.45計，則2020年石油路線乙二醇制造成本為4 340元/t。

2.4.2 煤制路線生產(chǎn)成本分析

目前國內(nèi)比較成熟的煤制乙二醇工藝是草酸酯路線，原料煤采用褐煤，裝置大部分在內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省、新疆維吾爾自治區(qū)等地，煤炭資源豐富，煤炭成本低。以內(nèi)蒙古自治區(qū)200 kt/a褐煤制乙二醇項目為例，按2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)褐煤市場均價232元/t，則褐煤乙二醇制造成本為3 305.27元/t，具體情況見表4[15]。

表4 內(nèi)蒙古自治區(qū)煤制乙二醇原材料消耗及人工費用情況Tab.4 Raw material consumption and labor cost of coal to ethylene glycol in Inner Mongolia autonomous region

2.4.3 天然氣路線生產(chǎn)成本分析

天然氣制乙二醇產(chǎn)能很小，該類裝置都分布在新疆維吾爾自治區(qū)，具有原料價格低、流程短、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。以新疆維吾爾自治區(qū)150 kt/a天然氣制乙二醇項目為例，按天然氣產(chǎn)品單耗為1 032.66 Nm3/t、2020年市場均價1.39元/Nm3計，則天然氣制乙二醇成本為3 393.84元/t，具體情況見表5[16]。

表5 天然氣制乙二醇的制造成本Tab.5 Manufacturing cost of ethylene glycol from natural gas

2)電產(chǎn)品單耗量單位為kW·h/t。

2.4.4 焦?fàn)t煤氣路線生產(chǎn)成本分析

以260 kt/a焦?fàn)t煤氣制乙二醇項目為例，采用純氧非催化轉(zhuǎn)化制乙二醇，按焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)品單耗2 150 Nm3/t、市場均價0.36元/Nm3計，則焦?fàn)t煤氣制乙二醇的制造成本為3 025.92元/t。具體見表6[17]。根據(jù)上述成本表數(shù)據(jù)，計算出乙二醇單位制造成本和毛利變化，結(jié)果見表7。從表7可以看出，幾種工藝路線制乙二醇的成本有較大的差距。其中，焦?fàn)t煤氣路線由于低廉的煤氣價格，成本最低，內(nèi)蒙古自治區(qū)的褐煤路線次之，新疆維吾爾自治區(qū)的天然氣路線處于盈虧平衡附近，乙烯法則出現(xiàn)虧損。但如果考慮內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)到目標(biāo)市場的距離，物流費用會大增，則2020年每種路線都是虧損的。

表6 焦?fàn)t煤氣氣制乙二醇制造成本表Tab.6 Manufacturing cost of ethylene glycol from coke oven gas

表7 乙二醇成本競爭力的對比Tab.7 Comparison of ethylene glycol cost competitiveness

3 結(jié)語

(1)由于近年來我國煤制乙二醇裝置的快速投產(chǎn)，下游聚酯需求增速相對較慢，導(dǎo)致供給的跳躍式增加和需求漸進(jìn)式增長的錯配，同時未來3年又有上千萬噸乙二醇產(chǎn)能投產(chǎn)，乙二醇供大于求的局面已經(jīng)開始形成，并將維持一個較長的時期，乙烯法和煤炭法乙二醇作為兩種主流的生產(chǎn)工藝，在進(jìn)行質(zhì)量競爭的同時，生產(chǎn)成本成為影響盈利的關(guān)鍵因素，需要企業(yè)持續(xù)不斷地進(jìn)行優(yōu)化。與此同時需要國家從宏觀層面對乙二醇行業(yè)進(jìn)行調(diào)整，總量控制，合理布局，提升行業(yè)進(jìn)入門檻，并對外國產(chǎn)品實施反傾銷措施，給國內(nèi)企業(yè)以生存發(fā)展時機(jī)。

(2)有關(guān)企業(yè)要積極進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整：在環(huán)氧乙烷價格和乙二醇價差較大時，乙烯法路線可以多生產(chǎn)環(huán)氧乙烷；煤制乙二醇則可以實施“一頭多尾”策略。另外，通過中間產(chǎn)品草酸二甲酯部分加氫制得乙醇酸甲酯，而后經(jīng)過水解、提純可得到聚乙醇酸(PGA)，該水解液具有完全生物降解性能和水解性能，無毒，其分解產(chǎn)物為乙醇酸，最終分解產(chǎn)物為水和二氧化碳。隨著我國“限塑令”的推廣，PGA作為可降解塑料有望成為塑料市場的主力軍。這樣一套能夠根據(jù)市場情況生產(chǎn)多個品種的柔性化裝置，將會極大提高煤制乙二醇企業(yè)抵御價格波動的能力。