推動環氧丙烷產業高質量發展

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  9月25日,2019(第二屆)中國環氧丙烷產業鏈技術開發與產業發展論壇在蘇州舉行。本屆論壇旨在推動環氧丙烷產業鏈創新發展,聚焦先進生產工藝、原料多元化的經濟性、配套技術國產化優勢、開拓下游有潛力領域、清潔環保技術等行業熱點,進一步推廣國產化技術成果,加快新技術、新市場的開發。會上,來自政府相關部門、企業以及高校的專家學者通過分享在各自領域的成果,以及互動交流,用實際行動推動環氧丙烷產業的高質量、可持續發展。

掌握核心技術從容應對貿易摩擦

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  中國化工報社社長崔學軍:近年來,隨著國內大型煉化一體化、丙烷脫氫項目興起,中國丙烯產業處于歷史性快速發展期。作為丙烯下游產品,環氧丙烷是國家重點鼓勵發展的石化產品,也是支撐聚氨酯新材料、精細化工等產業發展的重要基礎有機化工原料。目前我國環氧丙烷生產工藝中,傳統氯醇法仍處于主流地位,產能占比超過一半。隨著生產工藝國產化研發和大規模應用的加速,過氧化氫直接氧化法(HPPO法)及共氧化法國產化技術不斷完善,逐步縮小了與國際先進水平的差距。HPPO法、共氧化法將逐步替代傳統氯醇法,但是目前新工藝在長周期運行經驗、技術推廣力度方面還有待進一步加強。為此,行業應該加大研發投入,攻克技術難點。

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  石油和化學工業規劃院副院長鄭寶山:中美貿易摩擦對我國丙烯產業鏈原料原油供應的影響不是很大,因為我國對美國原油的進口占總進口量的比例較小,不足以影響我國原油的供應安全。就丙烷脫氫項目而言,我們通常用丙烯--丙烷價差來衡量丙烷脫氫制丙烯的經濟性。二者差價超過300美元可盈利,以加權平均的丙烷進口價格(按美國貨源的比例),行業可以盈利;以全部美國丙烷貨源計,單套裝置虧損的可能性較大。統計數據顯示,2018年丙烯-丙烷價差在300~600美元波動。2017年中國從美國進口丙烷量占丙烷總進口量的25%,2018年比例下降到11%,今年1~7月下降至0.03%。

  綜上所述,針對中美貿易摩擦,他建議行業應該時刻敲響警鐘,要做好長期貿易摩擦的準備;貿易摩擦的影響將逐步顯現,并不是一朝一夕的事;豐富原料來源渠道,避免采購渠道單一;解決石化產業“低端產品擁擠,高端產品缺乏”的結構性矛盾,推動產品多樣性、高端化,降低原料對成本的影響;加大原料多元化力度,避免對單一原料的過度依賴。

國產化技術進展迅速

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  中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院教授林民:HPPO法工藝的關鍵在于催化劑。20世紀80年代ENI公司發明了鈦硅分子篩(TS-1),結合了分子篩的擇型性和過渡金屬鈦的氧化還原性有良好的催化氧化活性和選擇性,為烴類催化氧化帶來革命性進步,被譽為分子篩領域里程碑。在中國石化空心鈦硅分子篩工業化之前,除ENI公司外,無其他企業能工業生產鈦硅分子篩。中國石化通過技術攻關,突破了鈦硅分子篩TS-1知識產權壁壘,首創空心鈦硅分子篩,獲中國、美國、歐洲和日本等多國發明專利,使中國石化成為全球第二家具有自主知識產權并能工業化生產鈦硅分子篩的企業。

  截至目前,中國石化HPPO法已獲授權發明專利71件、國外發明專利12件、國內發明專利59件、申報14項中國石化專有技術。該工藝已應用于長嶺煉化10 萬噸/年環氧丙烷工業示范裝置上,轉化率和選擇性均≥98% ,環氧丙烷純度≥99.96%。未來還將在中國石化其他分公司得到工業化應用。

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  常州瑞華化工工程技術有限責任公司副總經理吳非克:目前環氧丙烷工業化技術主要有氯醇法、共氧化法和HPPO法。氯醇法工藝成熟,但能耗高、污染嚴重。而共氧化法中的間接氧化法解決了氯醇法“三廢”污染嚴重、設備腐蝕和需要氯氣的缺點,產生大量聯產品,流程長、裝置投資較大,經濟效益好。為此該公司對共氧化工藝流程進行了深入的研究。

  該公司通過控制尾氧濃度,避開爆炸范圍,通過控制EBHP分解來提高氧化操作上的安全性。在廢水處理方面,脫水反應生產的水,作為堿洗水補水;含堿水經過濃縮后,采用廢堿爐焚燒處理,處理后的Na2CO3不屬于危廢。廢氣處理上,氧化尾氣采用RTO焚燒處理達標排放;含有丙烯、環氧丙烷、氫氣的高熱值氣體進入焚燒爐副產蒸汽。固廢處理上,采用固廢焚燒爐處理苯乙烯焦油,焚燒產生大量蒸汽;焚燒爐采用SCR脫氮,排放尾氣氮氧化物小于50。該技術應用于年產27萬噸環氧丙烷聯產60萬噸苯乙烯裝置上,裝置達產后利稅總額為12.4億元/年,納稅額為2.2億元/年,稅后利潤為10.2億元/年。

雙氧水生產既要提量也要提質

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  宜昌蘇鵬科技有限公司總工程師儀志宏:目前,全球雙氧水生產工藝大部分采用蒽醌法,蒽醌法又分為固定床法和流化床法。國際上大規模工業化裝置以流化床為主,僅美國FMC等少數公司有較大規模的固定床生產裝置,我國則以固定床為主。氫氧合成法工業化裝置極少,僅2~3家,目前我國沒有氫氧合成法工業裝置。

  隨著HPPO法環氧丙烷生產裝置的陸續投產,雙氧水需求將會不斷增加,雙氧水的供應成了制約行業發展的一個大問題。就大規模生產雙氧水而言,傳統的固定床技術不能滿足,因此需要研發新型的固定床技術。蘇鵬科技開發的新型固定床技術,擁有高效催化劑和高蒽醌溶解度的全酸性復配工作液體系,在傳統的蒽醌法雙氧水生產技術的基礎上,取消原后處理工序中的堿處理塔,代之以系統外連續堿洗水洗流程,增加聚結分離和真空脫水;工作液溶劑體系由二組份改為三組份的全酸性復配工作液體系,增加有效蒽醌含量,從而達到提升安全可靠性,提高氫效、提高單套裝置產能規模的目的。目前已有20余套采用該技術的不同規模的工業裝置運行和在建,最大規模為30萬噸/年,已投產的產能為300萬噸,占總產能的20%左右,在建產能為140萬噸。

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  黎明化工研究院過氧化氫技術開發部副主任沈沖:HPPO法制備環氧丙烷通常以鈦硅分子篩為催化劑,雙氧水為氧化劑,在甲醇溶劑中選擇性催化氧化丙烯制取環氧丙烷。工業雙氧水中通常含有一定量的有機碳、鹽類、金屬離子和游離酸,這些雜質會沉積在催化劑的活性表面和孔道內,造成催化劑活性降低;在酸性條件下易生成開環副產物,造成催化劑選擇性降低。因此,配套高品質的過氧化氫生產工藝,提高雙氧水品質,有利于提高環氧丙烷品質和延長鈦硅分子篩的使用壽命。

  黎明院最新一代的過氧化氫生產技術采用{無水乙醇(AR)+磷酸三辛酯(TOP)+四丁基脲(TBU)+2-乙基蒽醌(EAQ)/THEAQ}高性能工作液體系,總蒽醌含量提高至160g/L以上;采用高活性、高選擇性的新型鈀催化劑(APC-Q-1S/2),氫效提高至8.5~9.5g/L;氫化塔、氧化塔采用新型塔內件,優化氣液分布方式,強化氣液傳質、傳熱過程;萃取塔采用新型塔內件和油水聚結技術,優化篩板結構,強化液液傳質過程;氧化尾氣處理單元采用全自動活性炭吸附和脫附技術;后處理采用高溫再生技術和新型蒽醌再生劑,顯著提高降解物的再生轉化率,降低蒽醌單耗,穩定工作液組分含量。

用有效手段解行業難題

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  中石化煉化工程集團洛陽技術研發中心高級工程師曹玉紅:異丙苯氧化法(CHP法)制環氧丙烷工藝的廢水在處理過程中,如高橋石化公司化工三廠、金陵石化公司化工二廠等均用清水稀釋,稀釋水量約為污水量的50%,控制進水的鹽濃度在2%左右。這種處理方式時間長、占地面積大、處理效率低、污水稀釋處理量變大。

  洛陽技術研發中心組織團隊展開對CHP法制環氧丙烷高含鹽污水技術的研究。選取15萬噸/年異丙苯氧化法制環氧丙烷排放的不同濃度的污水分別進行萃取、精餾、臭氧氧化、生化試驗等,發現經過萃取COD值由原來的26000mg/L降至7300mg/L;經過生化裝置處理得出了最佳工藝參數在進水COD為1200~2700mg/L,pH值為7左右,反應溫度為20~40℃,水力停留時間為50~65h,進氣量為3m3/h操作條件下,處理后COD小于200mg/L,可以滿足COD為200mg/L的工藝要求。對生化工藝出水進行臭氧催化氧化處理,在溫度為常溫,臭氧添加量為1g/h,催化劑濃度為1g/L條件下,反應時間40分鐘,處理后的高鹽污水可達標排放(COD小于60mg/L)。

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  飛潮(無錫)過濾技術有限公司銷售部經理李建學:飛潮采用有效的分離手段優化工業化裝置,為領域內的各種工藝系統優化、減少排放和排除故障等提供過濾解決方案,曾撰寫且頒布發行了多項國家和行業標準。多項典型技術成功應用于企業,譬如催化劑離線再生回收技術中的名為“速可清”的技術,集過濾、濃縮、洗滌、干燥于一體,適用于脫色,結晶,催化分離,離心或干燥前增稠;名為“鐵攔清”的技術,可對鐵磁性顆粒進行智能控制和調節強度;高效回收雷尼鎳、鐵等催化劑,可以在超導和高溫(400℃)環境中可以使用;MacVital自動反清洗系統無需預過濾,接受高濁度進水,可以增稠漿料或干濾餅排出,移動性和完全集成的撬塊化設計,固廢產生量少,用戶界面友好。

業內看點

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  東方證券高級分析師倪吉:環氧丙烷是丙烯下游第三大化學品,是標準的大宗化學品,但環氧丙烷的景氣周期卻與其他大宗化工品有很大差異。究其原因是國內一直未能解決環氧丙烷3條工藝路線(氯醇法、共氧化法和HPPO法)各自的技術問題,導致無法大規模擴張。未來,我們預計前期國內工藝路線的限制可能將被打破,環氧丙烷將會迎來一輪擴產周期,并且各種生產工藝的盈利能力將大幅分化,行業格局會發生很大變化。

  供給端迎來放量。共氧化法方面,中海殼牌、中化泉州和天津渤化將有3套環氧丙烷裝置投產,合計年產能72萬噸,技術分別來自殼牌和Repsol。萬華化學和濱化股份也都通過自主開發分別掌握了環氧丙烷-苯乙烯聯產法(PO/SM)和環氧丙烷-叔丁醇聯產法(PO/TBA)技術,并且各自計劃建設兩套共60萬噸/年的生產裝置。HPPO法方面,雖然前期規劃的項目仍未有實質進展,但是又出現了新的參與者,包括齊翔騰達30萬噸/年、古雷煉化30萬噸/年,金誠石化30萬噸/年,金浦集團30萬噸/年等。

  從工藝的成本看,HPPO法加工成本最低,共氧化法次之,氯醇法最高。從盈利角度看,共氧化法盈利能力最佳,共氧化法和氯醇法副產品較多,雖然加工成本高,但盈利能力仍然較好;HPPO法沒有副產物,但需要消耗高濃度的雙氧水。

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  中海殼牌石油化工有限公司技術服務經理江海紅:聚醚多元醇是環氧丙烷重要的下游產品之一。2014~2018年我國聚醚多元醇產能持續增加,截至2018年產能540.1萬噸,預計2019年產能將達587.6萬噸,同比增長8.8%。近5年產量年均增長率高達9.1%,2018年產量316.3萬噸,同比增長4.9%。盡管國內聚醚多元醇產能過剩情況持續,但進口量仍呈穩步上升的趨勢。國內下游用戶仍需進口大量的高品質聚醚多元醇來滿足特定應用領域的需求。我國聚醚多元醇產品主要集中在中低端,高端產品相對短缺。

  中海殼牌在研發高品質聚醚多元醇方面做了很多努力,通過殼牌授權的連續化DMC工藝的Low Monol裝置生產出多種牌號的高性能產品。譬如SC56-16S廣泛應用于聚氨酯軟泡塊綿制品。該牌號產品以甘油為起始劑、由環氧丙烷/環氧乙烷開環聚合合成的聚醚多元醇,相對分子質量為3000,單醇含量低、不飽和度低、揮發性有機物含量低,相對分子質量分布窄,可用在各種密度和硬度的常規軟泡海綿。

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  上海三韜商務咨詢有限公司分析師方晨筱:2018年,環氧丙烷各廠家除了例行檢修外,大部分裝置保持正常負荷生產,產量同比增幅為3.1%,消費量增幅3.6%,比2017下降3.5個百分點,與2016年相近。環氧丙烷價格均處于高位震蕩,2018年山東出廠環氧丙烷均價約為11775元/噸,較2017年上漲了12.3%。2019年上半年山東及華北地區環氧丙烷市場平均價格為9849元/噸,較同期跌15.9%。預計自2020~2021年始,新舊動能轉換不可避免部分氯醇法產能將被替代;出口道路可能被逐漸打開,市場價格走勢更加平穩,同時下游需求對價格的制約性更強。

  下游聚醚多元醇2014~2018年產能的復合增長率約為3.1%,產量也在逐年增加,消費量復合增長率為4.28%。2018年聚醚共進口40.3萬噸,同比增長21%;共出口31萬噸,同比增長11%。2018年華東地區普通軟泡聚醚最低價為11200元/噸,最高價為14800元/噸,均價為12682元/噸,同比增長10.7%。軟泡聚醚與環氧丙烷價差最小僅有100元/噸,同期軟泡聚醚利潤為負。預計2019~2023年,我國聚醚多元醇產能復合增長率可達到6.6%;短期內利潤空間仍然受制于原材料環氧丙烷;隨著聚醚市場競爭的加劇,市場對聚醚產品品質要求逐步提高,對高品質聚醚需求將進一步增長。

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關鍵字:環氧丙烷
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