乙醇法和乙烯法环氧乙烷竞争力分析
□ 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院 于春梅
受原料乙烯的限制，过去环氧乙烷生产主要集中在中石油、中石化两大石化公司。2005年三江化工有限公司建成了6万吨单纯生产环氧乙烷的装置（非联产乙二醇），这是国内首套以进口乙烯为原料生产环氧乙烷的装置。三江化工有限公司的巨大成功起到了示范效应，一些企业考虑采用进口乙烯为原料上马环氧乙烷项目的同时，吉林，湖北、山东、河南等地一些企业利用当地的乙醇资源，积极筹建以乙醇为原料生产环氧乙烷的装置。中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院做过国内9套环氧乙烷装置的设计，对乙烯法和乙醇法环氧乙烷项目的可行性曾做过深入的对比分析。本文就两种方法的竞争力做总结性分析。
工艺技术分析
世界环氧乙烷的生产技术主要由英荷壳牌、美国科学设计公司（SD）、陶氏化学三家公司垄断，采用这三家公司技术的生产能力占环氧乙烷总生产能力的90%以上。壳牌、陶氏化学和SD三家主要技术专利商的技术各有千秋。其主要工艺路线基本相同，仅部分工序和部分设备有所不同。国内运行装置以引进美国SD公司技术为主，占68.2%，壳牌占15.0%，陶氏化学占9.7%。其中单纯生产环氧乙烷的装置规模全部采用SD公司技术，壳牌、陶氏化学技术主要应用在大型环氧乙烷/乙二醇上。
美国SD公司在乙醇法环氧乙烷工艺上具有优势。1980年，SD公司开发了一种名为新SynDol的通过乙醇生产乙烯的催化剂。改进了传统的乙醇脱水生产乙烯工艺，开发出了由乙醇为初始原料生产环氧乙烷的工艺。最近在山东滕州环氧乙烷装置上又做了一些改进。
乙醇法以乙醇（95%）为原料，经乙醇脱水生成乙烯，粗乙烯经低温精馏除去轻重杂质组分，得到中间产品乙烯。乙烯在银催化剂的作用下生成环氧乙烷。乙醇法和乙烯法相比只是多了乙醇脱水生产乙烯的单元，其他反应相同。
乙醇法和乙烯法环氧乙烷装置，装置规模不大时采用SD公司技术比较合适，对于规模较大的环氧乙烷装置也可以考虑壳牌技术。
生产成本分析
以某项目6万吨环氧乙烷装置为例，对乙醇法、乙烯法环氧乙烷装置生产成本进行测算。
以2007~2011年5年市场平均价格（不含税价）为基础确定的价格。
经计算，项目乙醇法单位生产成本9618.47元/吨，见表1。项目乙烯法单位生产成本9240.17元/吨，见表2。
●结论
采用2007~2011年5年市场平均价格体系计算的环氧乙烷生产成本，乙烯法比乙醇法具有成本优势。
乙醇法比乙烯法生产成本低378元/吨。其中主要原料生产成本高421,.5元/吨，燃料和动力成本高704.5元/吨。
乙醇法比乙烯法建设投资高4000多万元，与其相关的制造成本乙醇法比乙烯法高70元/吨。
表1 生产成本估算(乙醇法) 元/吨
项 目 单价 消耗 单位成本
原材料及辅助材料 7079.90
乙醇（95%） 4274 1.50 6422.79
氧气 515 0.94 482.04
辅助材料及化学品 175.07
燃料和动力 2009.09
制造费用 1013.25
副产品回收（乙二醇） 6838 -483.76
生产成本 9618.47
表2 生产成本估算(乙烯法) 元/吨
项 目 单价 消耗 单位成本
原材料及辅助材料 7476.29
乙烯 8291 0.83 6864.62
氧气 515 0.90 461.71
辅助材料及化学品 149.96
燃料和动力 1304.55
制造费用 943.09
副产品回收（乙二醇） -483.76
生产成本 9240.17
注：乙烯价格为进口韩国（FOB）折算价
生产企业分析
●乙醇法
2004年11月，丰原宿州生物化工有限公司建成了国内首套以玉米为原料2万吨环氧乙烷的生产线。乙醇脱水采用的是采用巴西Petrobras 技术，是国内目前惟一一套乙醇脱水绝热床装置。
2010年末，山东滕州辰龙化工有限公司6万吨乙醇法环氧乙烷装置投产。
2011年国内乙醇法环氧乙烷生产能力8万吨，目前在建/拟建能力42万吨，合计50万吨。国内现有及在建乙醇法环氧乙烷生产企业见表3。
●乙烯法
中石化、中石油等大型石化公司的环氧乙烷装置几乎均为乙烯下游配套的环氧乙烷联产乙二醇装置。
2006年初，浙江嘉兴三江化工有限公司6万吨环氧乙烷装置投产，这是首套以进口乙烯为原料的环氧乙烷生产装置，目前产能28万吨，成为国内最大的环氧乙烷生产商。
2011年国内乙烯法环氧乙烷生产能力135.7万吨，预计2015年将达到336.3万吨，其中非公经济体167.3万吨。国内现有和在建乙烯法环氧乙烷生产企业见表4。
受持续走高的原油价格影响，乙烯的生产成本大幅度增加，而2010年之前乙醇的价格比较平稳。乙醇制乙烯生产路线得以复活。
●结论
从环氧乙烷的生产布局看，沿海地区民营企业因缺乏乙烯原料，考虑采用进口乙烯生产环氧乙烷；依托化工园区建设的环氧乙烷装置，则通过园区内的乙烯装置管道输送；吉林，湖北、山东、河南等玉米产地的民营企业，则考虑乙醇为原料生产环氧乙烷。
表3 国内现有及在建乙醇法环氧乙烷生产企业 万吨
企业名称 生产能力 原料路线 技术 投产日期
丰原宿州生化有限公司 2.0 乙醇 SD 2004年
河南商丘三和化工有限公司 6.0 乙醇 SD 2012年
山东玉皇化工有限公司 6.0 乙醇 SD 2012年
山东滕州辰龙化工有限公司 6.0 乙醇 SD 2010年
吉林博海生化有限公司 6.0 乙醇 SD 2012年
吉林众鑫化工集团 12.0 乙醇 SD 2013年
合计 50.0
表4 国内乙烯法环氧乙烷生产企业及在建项目 万吨
企业名称 生产能力 原料 技术 投产日期
三江化工有限公司 6.0（一期） 进口乙烯 SD 2005年
6.0（二期） 进口乙烯 SD 2008年
6.0（三期） 进口乙烯 SD 2011年
10.0（四期） 进口乙烯 SD 2012年
10.0（五期） 进口乙烯 SD 2013年
20.0（六期） 进口乙烯 SD 2014年
德纳（南京）化工有限公司 6.0 扬巴乙烯 SD 2011年
10.0 扬巴乙烯 SD 2013年
阿克苏诺贝尔公司 7.3 镇海乙烯 SD 2011年
泰兴市丹天化工有限公司 6.0 进口乙烯 SD 2012年
20.0 进口乙烯 SD 2013年
辽宁奥克化学股份 20.0 进口乙烯 壳牌 2014年
有限公司（扬州）
山东联想控股有限公司 12.0 MTO乙烯 SD 2014年
惠生（南京）化工有限公司 20.0 MTO乙烯 2014年
小计 167.3
中石油/中石化/北方化学 169.0
合计 336.3
投资机会分析
经测算，当乙烯价格与乙醇价格比为2∶1时，二种方法成本相当。选择2000~2011年乙醇、乙烯市场价格进行分析，得出如下结论：2000~2003年国际原油价格和乙醇价格均在低位，乙烯价格与乙醇价格比在1.5∶1左右，乙烯法环氧乙烷比乙醇法环氧乙烷具有优势。2000~2003年环氧乙烷的市场平均价格在7000~9600元/吨，是环氧乙烷盈利时期。
2004~2008年，原油价格涨幅较大，乙烯价格也随之大幅攀升，而同期乙醇价格相对平稳，乙烯价格超过了乙醇价格的2倍，乙醇法的竞争优势显现，是乙醇法环氧乙烷最佳盈利时期。这5年是环氧乙烷价格的高峰期，也是环氧乙烷高盈利时期。
2009年由于全球经济危机，乙烯价格大幅下挫，而同期玉米价格和乙烯相比跌幅较小，乙烯价格与乙醇价格比一度降至1∶1.56；2010~2011年，由于玉米价格上涨，拉动乙醇价格上扬，乙醇价格涨幅超过了乙烯，乙烯价格与乙醇价格比为1.5左右，2009~2011年乙醇法环氧乙烷和乙烯法环氧乙烷相比已不具备优势。
初步估算，2011年乙醇市场平均价格达到历史高位，达到6807元/吨，乙醇法环氧乙烷生产成本已达到了12000万元/吨，接近了环氧乙烷的市场价格，因此乙醇法环氧乙烷已经亏损，乙烯法接近边际利润。2012年初乙醇价格有所回落，但仍在6400元/吨左右的高位。
●乙醇法
2010年国内乙醇行业产能达到1145万吨，市场需求量保持在500万吨的水平，国内乙醇行业仍处于供应大于需求的局面。近6年来，国内乙醇行业整体开工率基本保持在50%以下。产能的迅速膨胀致使行业产能严重过剩。乙醇行业进入淘汰整合期。今后乙醇生产能力维持在1100万吨左右。
我国乙醇生产的原料有玉米、木薯、糖蜜，目前，国内乙醇生产依旧以玉米乙醇为主，占全国总产量的70%以上。东北、华北、华中均以玉米乙醇为主，华东木薯乙醇为主，少量玉米乙醇。华南糖蜜乙醇、木薯乙醇。木薯乙醇主要依赖从泰国、越南等地进口，由于木薯干涨价，木薯乙醇和玉米乙醇相比不具备优势。
从地区分析，东北、华北、华中玉米乙醇产地，具备上马乙醇法环氧乙烷的条件。
乙醇的价格走势与玉米走势相一致。近年来，国内玉米价格一直保持在较高水平，一方面，近年来我国玉米种植成本逐年提高，种植成本中雇工以及劳动力折价和租地费用快速增长，占成本比重越来越大，已经成为推升玉米成本的主要因素。成本推动及未来供需态势的变化将左右乙醇价格波动，预计乙醇价格将保持稳中趋升的态势，维持在6000~6500元/吨左右，环氧乙烷的生产成本仍然居高不下。乙醇法的竞争优势很难和乙烯法竞争。
纤维素乙醇是国内产业政策扶持的重点，但在原料、技术等方面存在诸多瓶颈有待突破，所以中短期内难以有大的发展。值得一提的是乙醇技术变化。2011年1月，塞拉尼斯公司申请了利用铂/锡催化剂从醋酸直接而有选择性生产乙醇的技术专利，拟采用塞拉尼斯碳氢化合物制乙醇工艺TCX技术在南京建设20万吨生产装置；索普集团3万吨煤(合成气) 制乙醇成套技术研发项目开工。新工艺、新技术的推进，将使工业乙醇成本大降，吸引更多市场投资眼球，乙醇新工艺推进为行业发展注入新鲜血液。如果新工艺合成乙醇成本低廉，其产品价格优势将逐步显现。乙醇技术的变化可能给乙醇法环氧乙烷带来新的投资机会。
●乙烯法
2010年乙烯进口85万吨，2011年乙烯进口量达到106万吨，其中从韩国进口量占56%，日本占29%。
我国靠近港口的地区，可大幅降低进口乙烯的采购成本，尤其东南沿海地区也拥有较为完善的下游产品的加工厂和较好的终端市场。可以考虑采用进口乙烯生产环氧乙烷。
进口乙烯的装置必须面对物流和仓储的挑战，进口乙烯必须考虑配套建设乙烯低温储罐，投资较高，也增加进口乙烯的成本。
●结论
从乙醇法和乙烯法对比，目前乙烯法存在更多的投资机会，未来可关注乙醇原料路线的突破。
结论及建议
1.环氧乙烷原料路线多元化 乙烯的来源多元化将为国内环氧乙烷装置提供充足的原料。在过去几年中，在“石油-乙烯-环氧乙烷”原料路线基础上，“乙醇-乙烯-环氧乙烷”路线也相继建设和投产。与此同时，一些以MTO为代表的煤制烯烃、进口甲醇制烯烃项目的建设和投产，预示着“甲醇-乙烯-环氧乙烷”新的原料路线的诞生。美国页岩气制烯烃技术与项目的建设和投产，将对环氧乙烷的原料路线产生重大的影响，石油烯烃对环氧乙烷的垄断格局已经发生改变。
“十二五”期间拟建的煤制乙二醇产能超过500万吨，由于煤制乙二醇技术路线比环氧乙烷生成乙二醇路线具有明显的成本优势，替代石油路线只是时间问题。石油路线的乙二醇已没有竞争优势，加上来自中东进口产品的冲击，将使更多的环氧乙烷/乙二醇生产企业转产环氧乙烷，减少乙二醇的生产。无疑将对我国的环氧乙烷供应格局产生巨大影响。
2．环氧乙烷高利润时代结束 环氧乙烷价格从2002年开始突破１万元/吨，持续了近十年的高利润时期。被称作化工市场的常青树。今后环氧乙烷能否风采依旧？笔者认为，未来两三年内，国内环氧乙烷产业链将处于一个调整期，生产能力的扩张，下游对进口的替代，环保物流的制约，都增添了经营的不确定性。今后两三年内环氧乙烷高利润必将受到严峻挑战，全行业的平均利润率将回落到合理水平上。
3．亟待下游产品的应用开发 环氧乙烷是极具发展潜力的产品，日本已有环氧乙烷下游产品5000多种，而我国仅有300多种。国内环氧乙烷在香料、染料、涂料和特种化纤油剂等方面的开发与应用还处于成长期，市场潜力较大。今后随着下游产品的开发，将给环氧乙烷行业带来更多的发展机会。
如果企业能够和研究院所、高校、设计院结合起来，完成环氧乙烷产业链的下游开发，形成环氧乙烷到下游精细化的独具特色的产业链，将大大提高其竞争力，对于准备涉足环氧乙烷的企业，不应仅考虑市场供需，还应充分考虑自身的竞争力。