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环氧氯丙烷竞争将日趋激烈
2022年14期 发行日期:2022-07-18
作者:王玉瑛 李牧松

  目前,中国已经超过美国成为全球最大的环氧氯丙烷(ECH)生产国。ECH八成以上都被用于生产环氧树脂,“双碳”目标驱动下,需求前景看好,近年来新建项目较多,随着采用环保工艺路线的大装置投产,行业竞争将趋于白热化。

国内主要采用两种工艺

  ECH,又称表氯醇或3-氯-1,2-环氧丙烷,是一种重要的有机化工原料和精细化工耗氯产品,主要用于生产环氧树脂、合成甘油和氯醇橡胶等产品。全球ECH的工业化生产方法主要有丙烯高温氯化法、醋酸丙烯酯法和甘油法。其他方法还有氯丙烷直接环化氧化法、丙烯醛法和丙酮法,其中氯丙烷直接环化氧化法目前只是初步工业化,另外两种尚未实现工业化。

  目前国内ECH工业化装置主要有两种生产工艺:丙烯高温氯化法和甘油法。从产能占比来看,甘油法主导市场。

  1.丙烯高温氯化法 

  丙烯高温氯化法是工业上生产ECH的经典方法,由美国Shell公司于 1948年首次开发成功并应用于工业化生产。主要原料是丙烯、氯气和石灰乳。其工艺过程主要包括原料丙烯高温下与氯气反应生成氯丙烯,氯丙烯再次氯酸化生成二氯丙醇,二氯丙醇与石灰乳环化反应生成 ECH,再精制得到纯ECH。国内山东海力化工有限公司、中国石化巴陵股份公司均采用此法。

  该工艺具有以下特点:工艺成熟,操作稳定;有中间产品氯丙烯,而氯丙烯可用于生产农药、树脂、黏合剂、涂料等,在ECH市场过剩时可直接销售,能很好地平衡生产;反应副产品多,原材料转化率低,消耗定额高;设备腐蚀严重,能耗定额高,污水排放量大。此外,主要原料丙烯的价格易受原油价格的影响,导致成本上涨。 

  2.甘油法 

  甘油法制备ECH主要工艺是在催化剂作用下使甘油和氯化氢反应生成二氯丙醇;然后二氯丙醇在碱性溶液(氢氧化钠或氢氧化钙) 的作用下皂化得到ECH。反应工艺包括间歇釜式反应工艺和连续式生产的多釜串联反应工艺。其技术难点在于选择高效的催化剂,以甘油为原料制备二氯(异)丙醇的催化剂包括路易斯酸、质子酸、含氯无机盐,三种催化剂中质子酸的催化作用较为理想。

  该工艺特点:工艺流程短,投资少;不需要昂贵的催化剂,生产成本较低;副产物少,废物处理成本低;操作条件比较温和,安全可靠;不消耗丙烯,原料资源丰富。甘油法中氯醇化的反应釜和皂化反应塔是核心设备,其质量和结构直接影响最终产品质量和产量。同时,该生产方法受甘油价格影响大。

  3.技术应用现状

  20世纪60年代我国开始生产ECH,初始引进装置采用的技术主要是丙烯高温氯化法,后来由于原料丙烯和氯气供应不足,甘油法制ECH逐步得到人们的重视。江苏扬农化工集团于2006 年9月建成了国内首套采用甘油法生产的ECH生产装置,从而使我国ECH的生产原料由单一的丙烯发展为丙烯和甘油并存。但初期建成的几套甘油法装置由于生产成本过高并未获得较好的利润,发展受阻。近年来,随着生物柴油的发展和石油燃料的价格攀升,使得甘油法成本上可行并具有一定的优势,同时,丙烯高温氯化法环保压力日益加大,因此国内近几年新建的ECH项目多采用甘油法,如江苏扬农、豪邦化工、宁波环洋等。

  目前,国内ECH生产装置主要采用丙烯高温氯化法和甘油法两种生产工艺,分别占总产能的23.45%和76.55%,甘油法ECH主导市场。在绿色产业发展的推动下,ECH供给侧改革仍在不断深入,新建/拟建装置仍以甘油法为主。

毛利水平提升,近几年新建装置较多

  截至2021年底,国内ECH总产能达到181.2万吨/年。由于受环保限制等影响,原ECH龙头企业山东海力32万吨/年丙烯法装置自2018年10月25日至今处于停车状态,长春化工(盘锦)有限公司8万吨/年装置也处于停车状态。2021年ECH有效产能为141.2万吨/年。详见表1。

  受ECH毛利水平有所提升的影响,近年来国内新建装置较多,产能逐年增加。2021年原计划将有55万吨/年的新增产能,但受全球公共卫生事件等因素的影响仅投产了19万吨/年,且均采用甘油法工艺,其中包括山东鑫岳6万吨/年装置、宁波镇洋4万吨/年装置、宁波环洋3万吨/年装置、浙江豪邦6万吨/年装置。其他装置投产计划延期到2022年,2022年预计新投产的装置如表2所示。值得关注的是,江苏瑞恒15万吨/年双氧水法ECH装置于2022年4月份试车,该技术目前具有环保和成本优势,受到业内密切关注。

  随着新增产能不断释放,国内ECH产量逐年增长,近五年产量复合增长率约为8.5%。2017—2019年产能增幅有限,且在环保及需求制约下,整体开工负荷低位,2019年产量在70万吨左右。2020年ECH新产能集中释放,加上下游终端风电行业受到国家补贴政策的推动,环氧树脂需求表现强劲,在一定程度上拉高ECH整体行业开工水平,产量增至88万吨。2021年虽有新增产能,但产能释放有限,且存在闲置淘汰产能,全年产量小幅增长至约92万吨。2017—2021年我国ECH产量趋势变化如图1所示。

环氧树脂需求占比达85%

  我国ECH下游市场消费应用种类较多,包括环氧树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)、阳离子醚化剂、医药中间体和氯醚橡胶等,其中环氧树脂是最主要下游产品,占整体消费比重达85%以上。

  在下游需求增长的拉动下,2019—2021年国内ECH表观消费量呈增长态势,2019年ECH表观消费量约为70.68万吨,2021年增至87.55万吨,年均增长率为11.3%。2019—2021年国内ECH供需情况见表3。

  2022年ECH主要下游环氧树脂持续扩张,风电及电子行业需求增加,未来可发展空间广阔,对ECH消费预计将进一步增长。据隆众资讯不完全统计,2022年环氧树脂计划投产产能在100万吨以上,加上2021年长时间停车的昆山国都装置,及其他类型环氧树脂的投建,预计总的增长产能将达到300万吨之上。同时行业竞争也将进一步加剧,环氧树脂整体开工负荷或较2021年有所下降。预计2022年环氧树脂产量达到167万吨,拉动ECH消费量约82.53万吨,TGIC产量约5万吨,对ECH消耗量7.5万吨,届时ECH总需求量约在90万吨以上。

进口下降  出口增长

  近年来,我国ECH进口量较小,且呈逐年下降的趋势。2019年进口量为1.55万吨,2020年为0.71万吨,到2021 年进口量已降至 0.23万吨,同比减少 67.6%。我国ECH进口相对集中,主要来自泰国、韩国、中国台湾地区、日本和德国。其中,来自泰国的进口量明显下降,这与国外疫情严重,及装置开工负荷较低有较大关系。

  与进口相反,我国ECH出口则呈增长趋势。2021年我国出口量增加到4.68万吨以上水平,创历史新高,同比大幅增长116%。我国ECH出口国家主要有韩国、泰国和荷兰,2021年三地分别占47.8%、13.4%和10.2%,其他出口主要流向印度、中国台湾地区和阿联酋。2021年出口增长主要受国外疫情严重及欧美极寒天气的影响,国外企业开工不足,需进口产品进行补充。

  从贸易方式来看,ECH出口主要以一般贸易和进料加工贸易为主, 2021年一般贸易方式占比为94.52%,进料加工贸易占比5.48%。

  进入2022年,地区冲突引发国际原油价格大幅波动,疫情在多地蔓延导致各地物流运输几近瘫痪,ECH供需失衡局面严重,需出口缓解国内压力。而国外受疫情影响,对ECH存在需求缺口,因此2022年一季度出口增量明显。预测2022年全年出口量将有小幅上涨。


  综合来看,国内ECH市场消费集中度较高,导致下游环氧树脂行业的发展直接决定了ECH行业的未来走向。尽管目前在“双碳”目标的驱动下,风电行业预期对环氧树脂市场形成利好支撑,但环氧树脂行业产能逐渐过剩,预计未来增速趋缓,对ECH需求增长也将放缓。目前ECH生产厂家众多、环保问题依然存在,随着绿色环保大装置的投建,行业竞争将越来越激烈。


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