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醋酸乙烯酯:新技术、新工艺 助力开拓新应用领域
2023年5期 发行日期:2023-03-01
作者:■ 晓铭

  醋酸乙烯(简称VAc)又称醋酸乙烯酯,主要用于生产聚醋酸乙烯(PVAc,又名白乳胶)、聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE乳液)或共聚树脂(EVA树脂)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈共聚单体及缩醛树脂等衍生物,在纺织、化工、电子电气、建筑、造纸、卷烟、家具、化纤及粘接等众多领域应用广泛。

  目前,工业上生产醋酸乙烯的方法主要有乙炔法和乙烯法。其中乙烯法具有产品质量好、蒸汽消耗低、工艺流程较短、设备腐蚀小、催化剂活性高、工艺性和经济性较好等优点。不足之处是催化剂采用贵金属,成本较高,醋酸的单程转化率较低,只有15%~20%,且生产成本受石油价格影响较大。

  乙炔法生产醋酸乙烯主要包括电石乙炔法和天然气乙炔法。电石乙炔法具有技术成熟、工艺技术简单、投资相对较少、单台设备产能大及催化剂易得等优点,缺点是生产成本高、能耗大、对环境污染较为严重。该技术在国外发达国家或地区已经被淘汰。由于我国煤炭资源丰富,石油储量相对不足,该方法一直是我国醋酸乙烯主要的生产方法。相比电石乙炔法,天然气乙炔法的主要优点是热能利用充分、生产过程污染小、原子利用率高、催化剂价廉易得,以及副反应比较少。缺点是投资较大,生产难度较大,生产原料乙炔的成本较高,目前只有中国石化四川维尼纶厂采用该方法进行生产。

生产现状

  自1963年北京有机化工厂(现中国石化北京东方石化有机化工厂)从日本可乐丽公司引进技术,采用电石乙炔法建成我国第一套醋酸乙烯生产装置以来(后改为乙烯气相法),我国醋酸乙烯的生产稳步发展。2017年我国醋酸乙烯的产能达到318.5万吨/年。此后由于企业经济效益、传统产业升级改造或者产业结构调整,以及环保等多种因素的影响,我国醋酸乙烯行业经历了一轮优胜劣汰的大洗牌,不仅没有新增产能,反而先后有江西江维、宜宾天原、石家庄化化、滕州中盛、云南云维、贵州水晶、福建福维、湖南湘维及山西三维等多家乙炔法生产装置先后关闭或者长期停产。截至2022年10月底,我国生产醋酸乙烯的总产能为275.0万吨/年,是世界最大的醋酸乙烯生产国家。2022年我国醋酸乙烯生产厂家情况如表1所示。

  经过多年发展,目前我国醋酸乙烯的生产呈现以下特点:                     

  (1)由于新增和关闭并举,我国醋酸乙烯各区域的产能发生了较大变化。西南、华东、华南和华中地区的产能由于装置停产,产能均出现不同程度的减少。而华北和西北地区由于新建装置的建成投产,产能得到大幅度提升。2022年我国醋酸乙烯主要省市区产能分布情况如图1所示。

  (2)多种生产工艺路线并存,电石乙炔法仍占主导地位。随着国内石油、天然气供应的日益紧张,化工行业向煤化工倾斜的趋势增强,国内以煤炭为主的能源消费格局短期难以改变,因此电石乙炔法生产醋酸乙烯仍占据主导地位。2022年采用电石乙炔法工艺的产能为158.0万吨/年,占总产能的57.45%;采用天然气乙炔法工艺的产能为 50.0万吨/年,占18.18%;采用乙烯法工艺的产能为67.0万吨/年,占24.36%。采用乙炔法工艺的生产装置规模相对均比较大,具有一定的规模效应。中国石化集团重庆川维化工有限公司是我国最大的乙炔法生产企业,产能为50.0万吨/年,占总产能的18.18%。塞拉尼斯(南京)化工有限公司是最大的乙烯法生产企业,产能为30.0万吨/年,占总产能的10.91%。

  (3)我国醋酸乙烯生产装置大多配套建有下游生产装置,有的还配套建有上游原料醋酸生产装置。如中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司、广西维尼纶集团有限责任公司、内蒙古双欣环保材料有限公司、宁夏大地化工有限公司及安徽皖维高新材料有限公司等配套下游聚乙烯醇生产装置;中国石化北京东方石化有机化工厂配套下游EVA树脂生产装置;中国石化集团重庆川维化工有限公司除了下游醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、聚乙烯醇装置之外,还配套有上游醋酸装置;塞拉尼斯(南京)化工有限公司下游配套聚醋酸乙烯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液,上游配套醋酸生产装置。

  (4)中国石化是我国醋酸乙烯最大的生产企业,2022年产能达到122.0万吨/年,占总产能的44.36%;其次是皖维高新材料股份有限公司(含安徽、内蒙古和广西三地的产能),产能为70.0万吨/年,占总产能的25.45%。

  (5)我国醋酸乙烯行业供需呈现结构性过剩,电石法醋酸乙烯主要用于生产聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、VAE乳液以及腈纶等,呈现过剩格局。乙烯法醋酸乙烯以供应EVA树脂为主,供应相对偏紧。乙烯法醋酸乙烯供应偏紧和电石法醋酸乙烯供应过剩之间的结构化供需矛盾相互交织。

进出口分析

  根据海关统计,2017—2021年,我国醋酸乙烯的进口量呈现先增长,然后下降,随后又逐年增长的发展态势。其中2017年的进口量为22.90万吨,2021年的进口量为28.73万吨,同比增长4.47%。2022年上半年的进口量为16.22万吨,同比增长6.36%。2017—2021年,我国醋酸乙烯的进口单价呈现先增长,然后逐年下降,随后又增长的发展态势。2022年上半年的进口单价为2073.93美元/吨,同比增长50.79%。

  2017—2021年,我国醋酸乙烯的出口量呈现先逐年增长,然后逐年下降的发展态势。其中2017年的出口量为15.46万吨,2021年的出口量为9.92万吨,同比下降9.74%。2022年上半年的出口量为5.67万吨,同比下降22.33%。2017—2021年,我国醋酸乙烯的出口单价呈现先增长,然后逐年下降,随后又增长的发展态势。其中2017年的出口单价为776.47美元/吨,2021年的出口单价为1436.62美元/吨,同比增长116.50%。2022年上半年的出口单价为1833.38美元/吨,同比增长32.32%。我国醋酸乙烯的进口来源高度集中,2021年进口主要来自中国台湾和韩国,进口量合计达到27.27万吨,占总进口量的94.92%,同比增长39.92%。我国醋酸乙烯主要出口到印度、比利时、韩国、巴基斯坦和土耳其这5个国家,2021年出口量合计达到8.10万吨,占总出口量的81.65%,同比增长62.00%。

消费现状及发展前景


  2017年,我国醋酸乙烯的表观消费量为214.34万吨;2021年为221.18万吨,同比增长2.51%。相应产品的自给率2017年为96.53%;2021年为91.50%,同比下降0.92%。2022年上半年的表观消费量为114.39万吨,同比增长20.06%,相应的产品自给率为90.78%,同比下降0.96%。2017—2022年上半年我国醋酸乙烯的供需情况如图2所示。

  2021年,我国醋酸乙烯主要用于生产聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、EVA树脂、VAE乳液及腈纶等。其中聚乙烯醇是最大的消费领域,消费量占醋酸乙烯总消费量的59.0%;其次是VAE乳液,消费量占醋酸乙烯总消费量的13.0%。  

  今后几年,聚乙烯醇作为醋酸乙烯最主要的下游产品,没有新建装置投产,发展已经步入稳定期,对醋酸乙烯的需求量增长幅度有限,消费占比将逐渐下降,但仍然是我国醋酸乙烯最大的消费领域。聚醋酸乙烯乳液和腈纶产业发展较为稳定,对醋酸乙烯的需求量也不会有太大变化,消费占比将有所下降。未来推动我国醋酸乙烯发展的驱动力主要体现在EVA树脂和VAE乳液这两个方面。

  (1)EVA树脂。近年来,随着我国功能性棚膜、包装膜、鞋料、热熔胶、电线电缆及光伏膜等行业的蓬勃发展,我国EVA树脂的产能快速增长,由2018年的97.2万吨/年增加到2021年的172.2万吨/年。2022—2026年期间,我国仍将有多家企业计划新建或者扩建EVA树脂生产装置,主要有宁夏宝丰能源集团有限公司、新疆天利高新石化股份有限公司(已经建成投产)、福建古雷石化有限公司(已经建成投产)、中科炼化有限公司、神华宁煤-沙特基础工业公司、江苏斯尔邦石化有限公司、台塑集团(宁波)有限公司、锦州锦港石化有限公司、陕西延长石油榆林煤化有限公司、安徽碳鑫科技公司、广西华谊能源化工有限公司、揭阳巨正源科技有限公司、中国石油大庆石油化工公司、中国石油广西炼化公司、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司、中国石油吉林石油化工公司、联泓新材料科技股份有限公司及山东裕龙石化有限公司等。预计2026年,我国EVA树脂的产能将超过450.0万吨/年,届时对乙烯法醋酸乙烯的需求量将不断增加,消费占比将逐渐增长。

  (2)VAE 乳液。2021年,我国VAE乳液的产能达到82.6万吨/年。2022—2026年期间,我国仍将有中国石化集团重庆川维化工有限公司、瓦克化学(中国)有限公司、安徽皖维高新材料股份有限公司、北京东方雨虹防水技术股份有限公司以及塞拉尼斯(南京)化工有限公司等企业计划新建或者扩建生产装置。预计到2026年,我国VAE乳液的产能将超过120.0万吨/年,届时将增加对醋酸乙烯的需求量,消费占比也将逐渐增加。

  加上其他方面的应用,预计到2026年,我国对醋酸乙烯的总需求量将达到265.0万~270.0万吨。

发展趋势及建议

  1.发展趋势

  (1)产能不断增长,过剩矛盾凸显。2022—2026年期间,我国将有揭阳巨正源科技有限公司、福建海泉化学有限公司、广西华谊能源化工有限公司、陕西延长石油榆林煤化有限公司、山东裕龙石化有限公司、安徽皖维高新材料股份有限公司、塞拉尼斯(南京)化工有限公司、联泓新材料科技股份有限公司、江苏斯尔邦石化有限公司及浙江石油化工有限公司等企业计划新建或者扩建醋酸乙烯生产装置。如果这些装置能够按照计划实施,预计到2026年,我国醋酸乙烯的产能将超过450.0万吨/年,而届时需求量只有265.0万~270.0万吨,产能过剩局面凸显,竞争将更加激烈,行业将重新洗牌。

  (2)由于我国新建或者扩建醋酸乙烯生产装置主要是为EVA树脂提供原料,而EVA树脂对醋酸乙烯原料的质量要求比较高,故未来新增生产装置均采用乙烯法工艺进行生产。随着国家环保政策和碳中和政策的实施,电石乙炔法生产装置将维持现状,不会再有新的发展。到2026年,我国醋酸乙烯生产工艺占比格局将发生变化,乙烯法工艺和乙炔法工艺将平分秋色,甚至超过乙炔法。

  (3)随着新建或者扩建装置的建成投产,我国醋酸乙烯产能布局将发生改变。华东和华南地区的产能将得到快速增长,占比将逐渐增加,而目前占主导地位的华北和西北地区的占比将不断减少。

  (4)我国醋酸乙烯的消费结构仍将以聚乙烯醇为主,EVA树脂和VAE乳液将是拉到消费增长的主要驱动力。尤其是EVA树脂,该行业的发展将是决定乙烯法醋酸乙烯生产装置建设及产品消费的关键。

  (5)随着国内乙烯法醋酸乙烯产能的不断增加,进口量将逐渐减少,国内市场价格或将恢复理性水平。扩大出口将是缓解未来产能过剩的重要途径之一。

  2.发展建议

  (1)不断改进现有工艺技术,积极开发新技术,提高产品质量,实现清洁化生产。开发转化率高、选择性好、水热稳定性好、寿命长、性价比高的催化剂;改进固定床反应器及其内构件,重点开发新型沸腾床、浆态化、快速流化床反应器生产技术。对于电石乙炔法工艺今后的重点是加快采用等离子体、干法乙炔等新技术来生产电石乙炔原料,以减少常规湿法工艺所存在的“三废”污染问题;乙烯法生产技术今后的重点是不断完善和改进催化剂性能,减少贵金属的使用量,降低生产成本,同时简化生产工艺,提高醋酸的单程转化率。

  (2)由于我国醋酸乙烯产能已经出现过剩,未来推动消费发展的主要下游EVA树脂的发展还存在较大的不确定性。故今后应该对技术来源、产业布局、上下游情况等进行认真研究,慎重新建或者扩建生产装置,以免造成人力、物力和财力的浪费,避免无序竞争。

  (3)在规模化生产的基础上,应充分考虑利用上下游一体化产业链的优势,大力发展产业链,以规避经营风险,实现效益最大化,增强抗御市场风险的能力。

  (4)积极开拓醋酸乙烯新的应用领域,以拓展消费领域。同时不断提高产品质量,降低生产成本,扩大出口,以缓解国内过剩产能的矛盾,保持相关行业健康稳步发展。


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