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MTBE: 产业步入成熟期 产能过剩待解
2021年5期 发行日期:2021-03-02
作者:王玉瑛 徐惠丽

    当前,国内甲基叔丁基醚(MTBE)行业发展已步入成熟期,生产工艺趋于多元化。由于MTBE装置投资和准入门槛都相对较低,市场投资热情高涨,供需矛盾日益凸显。未来行业应注重拓展海外市场,并开发MTBE的化工利用途径。


新工艺发展解“无米下锅”之困

    

    目前,MTBE的生产技术主要有传统混合C4法、异构化工艺以及环氧丙烷(PO)-MTBE联产法。

    1.传统混合C4

    MTBE传统工艺是以甲醇和C4(主要反应原料为异丁烯)为原料,在固定床或膨胀床内借助酸性催化剂合成,催化剂种类包括杂多酸及其盐类、氢氟酸、硫酸、苯乙烯系阳离子交换树脂、固体酸以及分子筛等。

    目前,工业上生产MTBE的传统工艺多由“一反三塔”构成,即反应器、分离MTBE的共沸精馏塔、回收过量甲醇的萃取塔和甲醇回收塔。生产过程由四部分组成:原料预处理、醚化、MTBE回收、甲醇回收及循环。

    在实际生产中,合成MTBE工艺方案有:固定床+共沸精馏、混相床+共沸精馏、固定床+催化精馏、混相床+催化精馏。

    2.异构化工艺

    异构化工艺所用原料均为醚后C4和甲醇,一种工艺为正丁烯通过异构化反应转化成异丁烯,再与甲醇进行醚化反应生产MTBE;另一种为正丁烷通过异构化反应转化成异丁烷,进而脱氢生成异丁烯,再与甲醇进行醚化反应生成MTBE,异构化工艺改进的关键在于催化剂。

    3.PO-MTBE联产技术

    PO-MTBE联产法技术中的环氧丙烷(PO)由异丁烷、丙烯、氧气经中间产物叔丁基过氧化氢(TBHP)反应生成。联产物叔丁醇(TBA)与甲醇反应生成最终的联产品MTBE。在过氧化单元,异丁烷与氧气反应主要生成TBHP及TBA。之后反应产物分为浓缩TBHP物流,循环异丁烷物流及TBA物流进入相应系统。浓缩TBHP送入环氧化反应器,在此TBHP与丙烯在铝催化剂溶液作用下反应生成PO及更大量的TBA。PO产品经蒸馏精制后送入产品储罐。两个反应过程中生成的TBA 用精馏方法精制后,经过氧化物、甲酸盐催化分解后,与甲醇反应生成MTBE。

    生产MTBE的几种工艺技术各具特点,具体比较见表1。

    目前,我国传统MTBE的原料来源主要依靠混合C4,但是拥有一次加工能力的炼厂多有配套的MTBE装置,混合C4原料气多以自用为主,仅在装置检修等情况下才会外放,导致市场上流通的C4原料气寥寥无几,远不能满足MTBE厂家的生产需求。这也使得很多MTBE生产厂家面临“无米下锅”的境地,MTBE发展受限明显。为解决C4原料气供应不足的问题,近年来我国MTBE新生产工艺不断发展,主要以异构化、烷烃脱氢和PO-MTBE工艺为主。

    其中,烷烃脱氢发展最为迅速,占据整个新兴工艺的46%,其次是异构化。而PO-MTBE装置因投资较大,国内仅山东烟台万华和江苏金陵亨斯迈两家拥有此工艺。新兴工艺开始逐步摆脱高价且紧缺的混合C4,传统混合碳C4工艺占比逐步缩减,部分老旧装置逐步被淘汰。

    我国MTBE产能中采用传统混合C4工艺约占总产能的52%,异构化约占18%,异丁烷脱氢约占23%,PO-MTBE约占7%。


产能过剩矛盾日益凸显

    

    MTBE是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调和组分,再加上MTBE装置投资相对较少,行业准入门槛较低,市场投资热情高涨,导致MTBE产能持续稳步增长。2015年,我国MTBE的产能为1680.5万吨/年,2019年随着大连恒力石化炼化一体化装置配套的82.0万吨/年MTBE生产装置建成投产,产能进一步增加到2205.0万吨/年。

    2019年国内MTBE生产商及装置情况见表2。

    2019年,我国MTBE生产企业主要集中在山东、辽宁、广东和江苏等省市,其中山东省产能最大,约占总产能的41%,辽宁省产能约占8.0%,广东省产能约占6.5%,江苏省的产能约占6.0%。大连恒力石化是目前我国最大的MTBE生产企业,约占总产能的3.7%。

    2018年和2019年山东地区MTBE外销厂家装置开工率情况见图1。由图可见,近两年装置开工情况走势类同,均在50%左右波动。

    今后几年,我国仍将有山东成泰化工15.0万吨/年、浙江石化18.0万吨/年、海南炼化10.0万吨/年、陕西延长25.0万吨/年、湖南岳阳兴长10.0万吨/年以及陕西未来能源10.0万吨/年等多套计划新建MTBE生产装置。如果这些装置能够按照计划实施,预计到2023年,我国MTBE装置产能将达到2300.0万吨/年左右,而届时需求量只有约1250.0万吨,产能过剩矛盾将更加突出,市场竞争也将更加激烈。


汽油添加剂是主要应用领域

    

    近年来,随着我国汽油消费需求的快速增长,成品油质量标准的不断升级,汽油炼制过程中降硫、降烯烃、降芳烃深度的增加,需要大量高辛烷值组分来对汽油进行调整,也刺激了MTBE消费的快速增长。2019年,我国MTBE的表观消费量达到1288.2万吨,其中产量为1291.0万吨,进口量17.9万吨,比上年同期上涨87.58%,出口量达到20.7万吨,比上年同期上涨145.31%。

    2018—2019年中国MTBE供需情况见表3。  

    从区域供需分布来看,我国MTBE消费主要分布在华东、东北、华南、西北和华北地区,特别是高度集中在华东地区;华北、华南、东北、华中和西北地区供需存在缺口,处于供不应求的状况,而华东地区供应具有富裕量,呈现供大于求的态势。

    目前,用作汽油添加剂仍是MTBE最主要的消费领域,约占总消费量的95%,化工以及其他方面的消费量占比很小,约占总消费量的5%。从化工型MTBE消费结构来看,丁基橡胶和MMA是消耗MTBE最多的两个行业,其中丁基橡胶消费占比为43%,MMA消费占比为32%。此外,聚异丁烯消费占比为19%。其他应用主要包括生产叔丁胺、特戊酸以及抗氧化剂等。

    我国95%的MTBE用于提高汽油辛烷值,因而汽油需求状况直接影响对MTBE的需求。2020年之前,受汽油需求增加的支撑,我国MTBE的需求仍处于增长态势。受乙醇汽油的推广及烷基化油、重整汽油等高辛烷值汽油组分的迅速发展,将会对MTBE需求产生一定的冲击,预计2023年消费量约为1250.0万吨。

    近年来,我国MTBE的进口量变化较大。根据海关统计,2016年的进口量为48.40万吨,是近五年进口量最多的一年,2018年大幅度下降为9.53万吨,2019年进口量回升为17.90万吨。在进口的同时,我国MTBE也有部分出口。2015—2018年的出口量相对稳定,2019年猛增至20.7万吨。近五年我国MTBE的进出口情况如表4所示。

    随着国内装置的不断发展,MTBE产品质量及产量逐步达到国内下游客户的需求,国产货陆续取代进口货,国内自给率逐步增大,进口依存度逐年下滑。2018 年的进口量只有1.07万吨,2019年则变为净出口国。这也从一个侧面反映我国MTBE供需状况。

    2019年,我国MTBE进口主要来自卡塔尔、韩国、马来西亚,依次占总进口量的40.8%、16.2%、14.6%。按不同国家和地区进口量统计见表5。

    我国MTBE主要出口到新加坡、韩国和马来西亚等国家或地区。2019年向新加坡、韩国和马来西亚的出口量分别占总出口量的37.9%、20.0%、16.7%。2019年,我国MTBE按不同国家和地区出口量统计见表6。

  

未来亟需拓展国际市场,完善产业链 

   

    MTBE行业目前发展已经进入成熟阶段,装置产能不断扩大,生产工艺逐步向多元化发展。异丁烷脱氢/混合烷烃脱氢工艺相对其他工艺生产的MTBE产品纯度高,硫含量低,比较适合逐步升级过程中高标号汽油的使用,发展潜力较大。

    国内MTBE需求增长主要来自生产高标号汽油及汽油品质升级的推动,受相关政策的实施影响,调油用MTBE的需求增速未来存在变数。与MTBE存在主要竞争关系的为:烷基化、重整汽油、甲苯、二甲苯及石脑油芳构等产品。其中烷基化是与其竞争最为激烈的产品。随着这些新型汽油原料的插足,MTBE在汽油原料里的比例开始逐步下滑,替代品的出现使得MTBE作为汽油原料的竞争愈加激烈。

    此外,因MTBE具有一定的致癌性,使得以美国为代表的部分国家和地区禁止生产和使用MTBE,对国际市场的MTBE需求以及未来的发展情况具有一定的消极影响。加之,乙醇汽油的开发和使用给MTBE的生产和销售也造成了一定的冲击。

    综上所述,提出如下建议:

   (1)在MTBE的生产工艺和使用方面,注重减少对环境的污染和对健康的危害等因素,以争取行业的可持续发展;在生产方面,更加注重装置的科学管理及平稳运行,实现降本增效。

   (2)近年来国内产能过剩凸显,预计未来我国MTBE进口量将逐渐减少,出口量将呈现逐步上升趋势,我国将从MTBE净进口国逐步转变为净出口国,扩展海外市场是解决产能过剩的出路之一。

   (3)目前,我国MTBE在汽车和炼油工业方面发挥着重要作用,从长远发展来看,还要在其他的化工产业方面探索越来越多的新用途,完善产业链,拓宽市场发展方向,提高产品的市场竞争力。

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