MTBE发展受阻，异丁烯的出路何在？
■ 中石油北方工程设计有限公司（寰球吉林公司） 于春梅
我国碳四深加工传统的利用途径是生产甲基叔丁基醚（MTBE）。自2009年开始，醚后碳四资源利用拉开帷幕。第一套芳构化装置落户山东，之后产能迅速增长，原料气争夺由此拉开帷幕，企业利润下滑，促使深加工技术发展多样化，助推产业升级。继芳构化后，异构化、丁二烯、醋酸仲丁酯、甲乙酮等碳四烯烃技术多点开花；同时烷烃的利用，如异丁烷脱氢、混和丁烷脱氢、烷基化油产能快速增长。醚后碳四资源争夺进入白热化，造成原料资源短缺、价格上涨，企业效益低下，短短几年间，国内碳四深加工行业经历了起伏兴衰。
综合来看，今后我国碳四深加工面临的最大问题是：MTBE的替代加速，如果MTBE或原料异丁烯的利用途径不能有效疏解，将影响到国内整个碳四深加工产业的发展。目前深加工企业正在努力寻求转型升级，突破瓶颈。
MTBE发展受限
碳四组分中，通过生产MTBE或叔丁醇是分离异丁烯的最有效方法。国内90%以上的异丁烯用来生产MTBE，叔丁醇作为化工原料利用的市场份额相对较小。一些企业通过异丁烷脱氢或混合丁烷脱氢，得到异丁烯产品，进一步生产MTBE或叔丁醇；一些企业采用正丁烷异构生产异丁烷，作为原料送入脱氢装置。因此从原料路线上考虑，异丁烯的利用和异丁烷、正丁烷资源也有一定关系。
自2004年，美国禁用MTBE政策出台后，对世界MTBE的生产和消费产生了巨大影响。2001~2006年，全球约25%的MTBE产能关闭或转产。受美国禁用MTBE政策的影响，欧洲一些国家也开始减少MTBE的使用，将MTBE转产乙基叔丁基醚（ETBE）或增加生物燃料作为应对措施。亚洲地区至今仍无禁用MTBE的动向。
自美国全部禁用MTBE后，国内MTBE产需呈急剧增长势头，2009~2012年，国内MTBE产能年均增长率为16%；2013~2015年，产能年均增长率超过20%；2016年国内MTBE产能超过1600万吨，MTBE生产工艺也实现了质的飞越，包括异丁烷脱氢、混和烷烃脱氢、环氧丙烷联产甲基叔丁基醚（PO-MTBE）等新型工艺路线纷纷上马，推动MTBE产能大幅增长，造成MTBE供大于求的局面。主营炼厂MTBE多数自用，开工率相对较高；地方炼厂由于原料短缺，MTBE装置利润一直维持低位，过半产能长期处于闲置状态。
“十三五”期间，随着国内炼化一体化项目的崛起，包括新增的新工艺路线装置，MTBE产能仍将大幅增加，加剧了行业过剩。环保日益严格，也加快了MTBE行业的洗牌，小产能、落后工艺装置将被淘汰。无论对国有炼厂还是地方炼厂，外销MTBE或转产的出路将成为行业不得不面对的问题。
具体来看，MTBE行业主要面临以下危机与挑战：
一是调油产品之间的替代与竞争。
为推动大气污染治理和炼油产业转型升级，我国加快了油品质量升级步伐。2017年1月1日起，全国执行国五标准车用汽柴油，烷基化汽油装置建设迎来了建设高潮，抢占了MTBE部分调油市场份额，其他的调油品如进口混芳、重整汽油、醚化汽油、乙醇汽油等，也在挤压MTBE的调油市场空间。
二是炼油能力过剩，汽油产量增速下降。
2016年底，中国炼油能力已达7.5亿吨，产能过剩1亿吨。面临的突出问题一方面是炼油能力不断扩大，另一方面是我国成品油需求增速已经逐渐放缓。综合考虑未来国内经济增长率、汽车保有量、天然气及电动汽车替代等多种因素影响，预计2020年全国炼油能力达8.2亿吨左右，届时过剩能力约在1.1亿吨，形势依然严峻。部分产能面临退出或“燃料型”向“化工型”转型升级，MTBE的消耗必将进一步减少。
三是来自乙醇汽油的竞争。
燃料乙醇是一种良好的汽油增氧剂和高辛烷值调和组分，用以替代MTBE。用乙醇作增氧剂，可显著降低汽车尾气中的有害物质。我国从2002年起在河南、吉林、黑龙江、辽宁和安徽五省进行车用乙醇汽油封闭使用试点工作；2004年将试点区域进一步扩大至湖北、山东、河北、江苏等27个地市；2008年广西封闭销售；2013年内蒙古一些地区正式试点车用乙醇汽油。目前国内粮食燃料乙醇生产企业有5家（木薯1家），产能225万吨，包括吉林燃料乙醇、河南天冠、中粮生化（安徽）、中粮生化（肇东）、中粮广西，在建产能60万吨。一些粮食产区正在积极规划燃料乙醇项目，“十三五”期间国内将迎来新一轮燃料乙醇的投资热。
首先，目前国内玉米库存2.3亿吨，生产燃料乙醇是解决陈化粮的出路之一。2016年，玉米收储制度改革把东北三省和内蒙古自治区玉米临时收储政策调整为“市场化收购”加“补贴”的新机制，有利于燃料乙醇生产企业降低成本。其次，国际原油价格有所回升，有利于提升燃料乙醇企业盈利能力。再次，燃料乙醇进口税率已由5%提升至30%，有效抑制了进口产品冲击。最后，燃料乙醇还可有效改善大气环境质量、促进能源供给侧改革。经济效益和社会效益燃起了企业扩建、新建燃料乙醇项目的积极性，而东北老工业基地的振兴政策则起到了助推作用。
我国推行的是E10车用乙醇汽油，不需要再添加MTBE，因此燃料乙醇大规模推广的潜在势头应引起MTBE企业的高度关注。
四是甲醇汽油的替代。
甲醇汽油是一种“以煤代油”路径，可以作为汽油的替代物，进而实现对原油的部分替代。与乙醇汽油相比，甲醇汽油成本更低。我国煤炭资源比较丰富，以煤炭为原料制甲醇从而生产使用甲醇汽油，似乎在经济上更为合算。目前，甲醇汽油试点推广省份主要为山西、浙江、河南、贵州、陕西等省市。但是甲醇汽油一直因毒性存疑、腐蚀性强等缺点存在争议，并没有在全国正式大面积推广。
异丁烯化工利用的路径
高纯异丁烯深加工项目，包括丁基橡胶、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、聚异丁烯、叔丁胺、叔丁基硫醇、叔丁酚、抗氧剂等多种有机化工产品。其中市场容量较大的是MMA、丁基橡胶两个产品。
1.丁基橡胶
丁基橡胶（IIR）是异丁烯和少量异戊二烯在低温下共聚制得的一种合成橡胶品种，是世界上第四大合成橡胶，具有突出的气密性和水密性、良好的化学稳定性和热稳定性，使其广泛用于轮胎内胎、水胎、硫化胶囊、电线电缆、防水建材、减震材料等。
丁基橡胶是制造优质子午线轮胎内胎的必备原料。在西方发达国家，轮胎内胎材料几乎全部是丁基橡胶。将丁基橡胶进行卤化反应制得卤化丁基橡胶（HIIR），特别适用于制造无内胎轮胎的内密封层和药用瓶塞。
世界丁基橡胶生产主要集中在北美、欧洲、俄罗斯和日本等地区和国家，这些地区和国家的产能占世界总能力的80%以上，生产技术掌握在美国埃克森美孚公司、德国朗盛公司、日本丁基橡胶公司及俄罗斯Nizhnekamskneftekhim公司等少数企业中。
我国丁基橡胶和卤化丁基橡胶主要依赖于进口。据统计，2016年国内普通丁基橡胶产量7.5万吨，进口量为6.2万吨，出口量为0.49万吨，表观消费量13.2万吨，对外依存度为43.3%；2016年卤化丁基橡胶产量5.7万吨，进口量为21.2万吨，出口量为0.2万吨，表观消费量26.6万吨，对外依存度为78.6%。
近几年，国内企业通过引进技术、产学研合作也建设了一些丁基橡胶装置。中石化北京燕山石化于1999年引进了意大利PI公司技术建成了3万吨丁基橡胶装置，经过扩建后，目前丁基橡胶产能达到16.5万吨；2010年9月，浙江信汇合成新材料有限公司与清华大学合作在嘉兴建造的5万吨丁基橡胶装置建成投产，2012年产能扩建到10万吨，新增15万吨溴化丁基橡胶生产装置，预计2018年投产；2013年，盘锦和运新材料有限公司采用俄罗斯YARSINTEZ技术的6万吨丁基橡胶生产装置建成投产；2015年，宁波台塑、山东京博石化分别投产了5万吨的丁基橡胶装置。
由于国内技术还处于不断完善之中，卤化丁基橡胶产品牌号较单一，产品质量和国外领先技术公司相比还有一定差距，相关应用开发无法满足实际需求，很难替代进口产品。同时丁基橡胶市场推广也存在一定难度。近几年，由于受到整个合成橡胶行业以及下游轮胎不景气的影响，有的丁基橡胶生产企业经济效益欠佳，甚至亏损，不得不减产或停产，造成客户流失。拟投资建设丁基橡胶的新企业需要慎重考虑，鉴于项目投资巨大，而且国际先进的技术不转让，能够拿到的技术也存在同质化的竞争。
2.MMA
MMA主要用于有机玻璃行业、PVC抗冲击改性剂和表面涂料、模塑料、挤压料等行业，是化工市场的明星产品，即使在化工市场低迷的情况下，依然表现良好，企业获利丰厚，但受制于技术、原料诸多因素影响，国内MMA产能增长有限。
截至2016年底，国内MMA生产企业8家，产能79.8万吨，产量50万吨，装置平均开工率62.7%。由于受丙烯腈副产HCN原料以及环保等多方因素制约，影响了装置开工率。国内MMA生产企业主要集中在华东和东北地区，其中华东地区产能45.8万吨，占国内总产能的57.4%；东北地区产能25万吨，占31.3%。 MMA生产企业中，丙酮氰醇法（ACH）生产企业有吉林石化公司20万吨、璐彩特国际（中国）化工有限公司17.3万吨、江苏斯尔邦9万吨、山东宏旭化学7.5万吨、黑龙江龙新化工公司5万吨、东营达伟晟荣2万吨。国内碳四路线生产企业有两家，分别是赢创德固赛（中国）公司10万吨、惠州惠菱化成有限公司9万吨。
根据拟建装置统计，正在建设以及处于前期阶段的项目总产能64万吨。新一轮在建项目以碳四路线为主，而ACH法受原料限制，一些项目进展缓慢。碳四路线包括烟台万华5万吨MMA、上海华谊和山东玉皇合资建设的5万吨、山东易达利10万吨。这三家均采用国产化自有技术，目前装置均在建设中。
2010年国内MMA进口量9.8万吨，2014年进口量增加到27.5万吨。2015年8月开始，中国商务部对原产于新加坡、泰国和日本的MMA实施反倾销措施，进口量明显减少，2016年进口量降至15.8万吨。
笔者所在设计院完成了多个MMA装置的设计，各种原料路线做过比选，ACH法MMA具有投资低、生产成本低的优势，但需考虑副产物硫酸铵的出路；碳四法具有原料来源广泛、副产物少的优势，属于绿色环保工艺，但存在工艺流程长、投资高、技术来源受限等问题。
3.聚异丁烯
国外聚异丁烯（PIB）产品主要是根据其分子量的大小来划分，主要分为高分子量PIB、中分子量PIB、低分子量PIB及低分子量高活性PIB几大类。
2016年全球PIB总产能达到168.9万吨，产能主要集中在几家大型生产商旗下。其中，德国巴斯夫公司产能最大，约占全球总产能的17%，在欧洲有超过80%的份额。高活性聚异丁烯（HRPIB）的全球产能约达43.0万吨，主要生产商有韩国大林公司、德国BASF公司、美国Texas PC公司、美国Chevron Phillips公司、日本石油化学公司、扬子-巴斯夫公司以及中国石油吉林石化公司等。
2016年国内PIB总产能约为16.9万吨，没有新建装置的报道。国内PIB品种分低分子量PIB和中分子量PIB，有工业级、食品级等产品共20多个牌号。国内低分子量高活性PIB的生产厂家主要有产能为5万吨的南京扬子-巴斯夫公司和产能为2万吨的吉林石化公司。
国外HRPIB主要消费在高档润滑油、无灰分散剂、汽油清净剂、乳化炸药乳化剂等方面。目前，世界各国政府都在实施限制机动车污染排放物的法规，润滑油中使用分散剂有助于抑制发动机部件中沉积物的形成，HRPIB作为润滑油添加剂的分散剂的核心原料，可满足汽车燃料经济性和排放法规，预计未来需求将快速增长。
HRPIB除了用在润滑油等领域外，许多新用途也逐渐被开发出来，并衍生出众多新产品，如聚异丁烯酸甘油酯、增塑剂等。聚异丁烯酸甘油酯具有高效保水、润滑作用，其结水量为33%~58%，有些保湿润肤类化妆品中添加的多功能润湿剂的主要成份就是聚异丁烯酸甘油酯。阿莫科（Amoco）化学公司将HRPIB用作内增塑剂，已取代了凝聚剂，并减少了溶剂的用量，从而降低了有机挥发物含量和涂料气味。
2016年国内HRPIB的产能为8万吨，供大于求的态势明显。在此情况下，我国每年仍需进口一定量的HRPIB，主要是由于国内产品牌号不全、部分装置因市场开拓不够及成本过高等因素导致开工率不足。
从投资的发展趋势看， HRPIB仍是近年来国内外PIB行业最主要的投资品种。随着国内油品质量的不断升级，聚异丁烯下游产品聚异丁烯胺作为良好的油品改性剂添加到油品里，HRPIB的需求将大幅增加，但作为油品添加剂，需要得到相关部门的许可。由于国内HRPIB生产企业较少，推进难度大。建议国家相关部门应重视绿色、环保HRPIB产品在油品改性剂应用的推广，扶持这个朝阳产业健康发展，既有利于减少环境污染，又可疏解碳四深加工异丁烯的出路问题。
4.其他
异丁烯的精细化工利用还有叔丁胺，异戊烯醇等。叔丁胺是一种重要的有机化工中间体，主要应用于合成橡胶硫化促进剂NS、药物利福平、农药杀虫剂、染料着色剂及化学试剂等。
异戊烯醇是一种重要的有机精细化工中间体，在农药和合成香料等领域有广泛的用，同时异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）作为生产聚羧酸减水剂的原料，也是颇受关注的项目。
对未来发展的思考
·从异丁烯的化工利用来说，主要产品是MMA、丁基橡胶、聚异丁烯等，但受到各种条件制约，对异丁烯或MTBE的利用有限，除了技术受限外，还要考虑市场容量。如果MTBE生产企业谋求化工出路都集中在这几种产品上，那产能过剩就为期不远了。
·国外在MTBE或原料异丁烯的出路上，也在思考如何充分利用现有MTBE装置设备，以及新建装置设计时考虑转换生产异辛烯、异辛烷、MTBE、ETBE等四种产品。在中国，无论是异辛烷还是ETBE都存在原料经济性问题，推广难度大。
·纵观全球，异丁烯主要用来调油，因此异丁烯油品利用仍是最佳选择，可以考虑生产芳构化汽油或生产烷基化油。芳构化油纯度高，可以直接作为汽油出售，且投资低，但存在收率低的缺点。国内很多地炼芳构化装置关停或转产了，但有些企业生产芳构化油仍然获得了较好的经济效益；烷基化油的优点很多，但需要按一定比例调和，用量有限。建议企业需要从原料、技术来源等多种因素考虑其经济性、可靠性，确定选择何种路线，是否有转产的必要。
·从碳四产业链发展来看，调和汽油用途依旧是MTBE产业发展的主导方向，寻求过剩产能出口或成行业发展要务。扩展海外市场也是解决MTBE产能过剩的出路之一。随着我国MTBE产品质量的不断提升，国内MTBE厂在出口层面的话语权不断加大，而因马来西亚、中东等减少外销、美国MTBE高价等影响，未来中国出口到东南亚、东北亚及南美等地的产品量将逐步增加。
·预计国内规模小和工艺落后的MTBE装置将因缺乏竞争力而逐渐被市场淘汰，整个行业将出现企业数量越来越少，单套规模越来越大的发展趋势。另外，处于中间环节的调油商和贸易商将逐渐淡出市场。