推动环氧丙烷产业高质量发展

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  9月25日,2019(第二届)中国环氧丙烷产业链技术开发与产业发展论坛在苏州举行。本届论坛旨在推动环氧丙烷产业链创新发展,聚焦先进生产工艺、原料多元化的经济性、配套技术国产化优势、开拓下游有潜力领域、清洁环保技术等行业热点,进一步推广国产化技术成果,加快新技术、新市场的开发。会上,来自政府相关部门、企业以及高校的专家学者通过分享在各自领域的成果,以及互动交流,用实际行动推动环氧丙烷产业的高质量、可持续发展。

掌握核心技术从容应对贸易摩擦

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  中国化工报社社长崔学军:近年来,随着国内大型炼化一体化、丙烷脱氢项目兴起,中国丙烯产业处于历史性快速发展期。作为丙烯下游产品,环氧丙烷是国家重点鼓励发展的石化产品,也是支撑聚氨酯新材料、精细化工等产业发展的重要基础有机化工原料。目前我国环氧丙烷生产工艺中,传统氯醇法仍处于主流地位,产能占比超过一半。随着生产工艺国产化研发和大规模应用的加速,过氧化氢直接氧化法(HPPO法)及共氧化法国产化技术不断完善,逐步缩小了与国际先进水平的差距。HPPO法、共氧化法将逐步替代传统氯醇法,但是目前新工艺在长周期运行经验、技术推广力度方面还有待进一步加强。为此,行业应该加大研发投入,攻克技术难点。

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  石油和化学工业规划院副院长郑宝山:中美贸易摩擦对我国丙烯产业链原料原油供应的影响不是很大,因为我国对美国原油的进口占总进口量的比例较小,不足以影响我国原油的供应安全。就丙烷脱氢项目而言,我们通常用丙烯--丙烷价差来衡量丙烷脱氢制丙烯的经济性。二者差价超过300美元可盈利,以加权平均的丙烷进口价格(按美国货源的比例),行业可以盈利;以全部美国丙烷货源计,单套装置亏损的可能性较大。统计数据显示,2018年丙烯-丙烷价差在300~600美元波动。2017年中国从美国进口丙烷量占丙烷总进口量的25%,2018年比例下降到11%,今年1~7月下降至0.03%。

  综上所述,针对中美贸易摩擦,他建议行业应该时刻敲响警钟,要做好长期贸易摩擦的准备;贸易摩擦的影响将逐步显现,并不是一朝一夕的事;丰富原料来源渠道,避免采购渠道单一;解决石化产业“低端产品拥挤,高端产品缺乏”的结构性矛盾,推动产品多样性、高端化,降低原料对成本的影响;加大原料多元化力度,避免对单一原料的过度依赖。

国产化技术进展迅速

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  中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院教授林民:HPPO法工艺的关键在于催化剂。20世纪80年代ENI公司发明了钛硅分子筛(TS-1),结合了分子筛的择型性和过渡金属钛的氧化还原性有良好的催化氧化活性和选择性,为烃类催化氧化带来革命性进步,被誉为分子筛领域里程碑。在中国石化空心钛硅分子筛工业化之前,除ENI公司外,无其他企业能工业生产钛硅分子筛。中国石化通过技术攻关,突破了钛硅分子筛TS-1知识产权壁垒,首创空心钛硅分子筛,获中国、美国、欧洲和日本等多国发明专利,使中国石化成为全球第二家具有自主知识产权并能工业化生产钛硅分子筛的企业。

  截至目前,中国石化HPPO法已获授权发明专利71件、国外发明专利12件、国内发明专利59件、申报14项中国石化专有技术。该工艺已应用于长岭炼化10 万吨/年环氧丙烷工业示范装置上,转化率和选择性均≥98% ,环氧丙烷纯度≥99.96%。未来还将在中国石化其他分公司得到工业化应用。

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  常州瑞华化工工程技术有限责任公司副总经理吴非克:目前环氧丙烷工业化技术主要有氯醇法、共氧化法和HPPO法。氯醇法工艺成熟,但能耗高、污染严重。而共氧化法中的间接氧化法解决了氯醇法“三废”污染严重、设备腐蚀和需要氯气的缺点,产生大量联产品,流程长、装置投资较大,经济效益好。为此该公司对共氧化工艺流程进行了深入的研究。

  该公司通过控制尾氧浓度,避开爆炸范围,通过控制EBHP分解来提高氧化操作上的安全性。在废水处理方面,脱水反应生产的水,作为碱洗水补水;含碱水经过浓缩后,采用废碱炉焚烧处理,处理后的Na2CO3不属于危废。废气处理上,氧化尾气采用RTO焚烧处理达标排放;含有丙烯、环氧丙烷、氢气的高热值气体进入焚烧炉副产蒸汽。固废处理上,采用固废焚烧炉处理苯乙烯焦油,焚烧产生大量蒸汽;焚烧炉采用SCR脱氮,排放尾气氮氧化物小于50。该技术应用于年产27万吨环氧丙烷联产60万吨苯乙烯装置上,装置达产后利税总额为12.4亿元/年,纳税额为2.2亿元/年,税后利润为10.2亿元/年。

双氧水生产既要提量也要提质

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  宜昌苏鹏科技有限公司总工程师仪志宏:目前,全球双氧水生产工艺大部分采用蒽醌法,蒽醌法又分为固定床法和流化床法。国际上大规模工业化装置以流化床为主,仅美国FMC等少数公司有较大规模的固定床生产装置,我国则以固定床为主。氢氧合成法工业化装置极少,仅2~3家,目前我国没有氢氧合成法工业装置。

  随着HPPO法环氧丙烷生产装置的陆续投产,双氧水需求将会不断增加,双氧水的供应成了制约行业发展的一个大问题。就大规模生产双氧水而言,传统的固定床技术不能满足,因此需要研发新型的固定床技术。苏鹏科技开发的新型固定床技术,拥有高效催化剂和高蒽醌溶解度的全酸性复配工作液体系,在传统的蒽醌法双氧水生产技术的基础上,取消原后处理工序中的碱处理塔,代之以系统外连续碱洗水洗流程,增加聚结分离和真空脱水;工作液溶剂体系由二组份改为三组份的全酸性复配工作液体系,增加有效蒽醌含量,从而达到提升安全可靠性,提高氢效、提高单套装置产能规模的目的。目前已有20余套采用该技术的不同规模的工业装置运行和在建,最大规模为30万吨/年,已投产的产能为300万吨,占总产能的20%左右,在建产能为140万吨。

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  黎明化工研究院过氧化氢技术开发部副主任沈冲:HPPO法制备环氧丙烷通常以钛硅分子筛为催化剂,双氧水为氧化剂,在甲醇溶剂中选择性催化氧化丙烯制取环氧丙烷。工业双氧水中通常含有一定量的有机碳、盐类、金属离子和游离酸,这些杂质会沉积在催化剂的活性表面和孔道内,造成催化剂活性降低;在酸性条件下易生成开环副产物,造成催化剂选择性降低。因此,配套高品质的过氧化氢生产工艺,提高双氧水品质,有利于提高环氧丙烷品质和延长钛硅分子筛的使用寿命。

  黎明院最新一代的过氧化氢生产技术采用{无水乙醇(AR)+磷酸三辛酯(TOP)+四丁基脲(TBU)+2-乙基蒽醌(EAQ)/THEAQ}高性能工作液体系,总蒽醌含量提高至160g/L以上;采用高活性、高选择性的新型钯催化剂(APC-Q-1S/2),氢效提高至8.5~9.5g/L;氢化塔、氧化塔采用新型塔内件,优化气液分布方式,强化气液传质、传热过程;萃取塔采用新型塔内件和油水聚结技术,优化筛板结构,强化液液传质过程;氧化尾气处理单元采用全自动活性炭吸附和脱附技术;后处理采用高温再生技术和新型蒽醌再生剂,显著提高降解物的再生转化率,降低蒽醌单耗,稳定工作液组分含量。

用有效手段解行业难题

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  中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心高级工程师曹玉红:异丙苯氧化法(CHP法)制环氧丙烷工艺的废水在处理过程中,如高桥石化公司化工三厂、金陵石化公司化工二厂等均用清水稀释,稀释水量约为污水量的50%,控制进水的盐浓度在2%左右。这种处理方式时间长、占地面积大、处理效率低、污水稀释处理量变大。

  洛阳技术研发中心组织团队展开对CHP法制环氧丙烷高含盐污水技术的研究。选取15万吨/年异丙苯氧化法制环氧丙烷排放的不同浓度的污水分别进行萃取、精馏、臭氧氧化、生化试验等,发现经过萃取COD值由原来的26000mg/L降至7300mg/L;经过生化装置处理得出了最佳工艺参数在进水COD为1200~2700mg/L,pH值为7左右,反应温度为20~40℃,水力停留时间为50~65h,进气量为3m3/h操作条件下,处理后COD小于200mg/L,可以满足COD为200mg/L的工艺要求。对生化工艺出水进行臭氧催化氧化处理,在温度为常温,臭氧添加量为1g/h,催化剂浓度为1g/L条件下,反应时间40分钟,处理后的高盐污水可达标排放(COD小于60mg/L)。

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  飞潮(无锡)过滤技术有限公司销售部经理李建学:飞潮采用有效的分离手段优化工业化装置,为领域内的各种工艺系统优化、减少排放和排除故障等提供过滤解决方案,曾撰写且颁布发行了多项国家和行业标准。多项典型技术成功应用于企业,譬如催化剂离线再生回收技术中的名为“速可清”的技术,集过滤、浓缩、洗涤、干燥于一体,适用于脱色,结晶,催化分离,离心或干燥前增稠;名为“铁拦清”的技术,可对铁磁性颗粒进行智能控制和调节强度;高效回收雷尼镍、铁等催化剂,可以在超导和高温(400℃)环境中可以使用;MacVital自动反清洗系统无需预过滤,接受高浊度进水,可以增稠浆料或干滤饼排出,移动性和完全集成的撬块化设计,固废产生量少,用户界面友好。

业内看点

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  东方证券高级分析师倪吉:环氧丙烷是丙烯下游第三大化学品,是标准的大宗化学品,但环氧丙烷的景气周期却与其他大宗化工品有很大差异。究其原因是国内一直未能解决环氧丙烷3条工艺路线(氯醇法、共氧化法和HPPO法)各自的技术问题,导致无法大规模扩张。未来,我们预计前期国内工艺路线的限制可能将被打破,环氧丙烷将会迎来一轮扩产周期,并且各种生产工艺的盈利能力将大幅分化,行业格局会发生很大变化。

  供给端迎来放量。共氧化法方面,中海壳牌、中化泉州和天津渤化将有3套环氧丙烷装置投产,合计年产能72万吨,技术分别来自壳牌和Repsol。万华化学和滨化股份也都通过自主开发分别掌握了环氧丙烷-苯乙烯联产法(PO/SM)和环氧丙烷-叔丁醇联产法(PO/TBA)技术,并且各自计划建设两套共60万吨/年的生产装置。HPPO法方面,虽然前期规划的项目仍未有实质进展,但是又出现了新的参与者,包括齐翔腾达30万吨/年、古雷炼化30万吨/年,金诚石化30万吨/年,金浦集团30万吨/年等。

  从工艺的成本看,HPPO法加工成本最低,共氧化法次之,氯醇法最高。从盈利角度看,共氧化法盈利能力最佳,共氧化法和氯醇法副产品较多,虽然加工成本高,但盈利能力仍然较好;HPPO法没有副产物,但需要消耗高浓度的双氧水。

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  中海壳牌石油化工有限公司技术服务经理江海红:聚醚多元醇是环氧丙烷重要的下游产品之一。2014~2018年我国聚醚多元醇产能持续增加,截至2018年产能540.1万吨,预计2019年产能将达587.6万吨,同比增长8.8%。近5年产量年均增长率高达9.1%,2018年产量316.3万吨,同比增长4.9%。尽管国内聚醚多元醇产能过剩情况持续,但进口量仍呈稳步上升的趋势。国内下游用户仍需进口大量的高品质聚醚多元醇来满足特定应用领域的需求。我国聚醚多元醇产品主要集中在中低端,高端产品相对短缺。

  中海壳牌在研发高品质聚醚多元醇方面做了很多努力,通过壳牌授权的连续化DMC工艺的Low Monol装置生产出多种牌号的高性能产品。譬如SC56-16S广泛应用于聚氨酯软泡块绵制品。该牌号产品以甘油为起始剂、由环氧丙烷/环氧乙烷开环聚合合成的聚醚多元醇,相对分子质量为3000,单醇含量低、不饱和度低、挥发性有机物含量低,相对分子质量分布窄,可用在各种密度和硬度的常规软泡海绵。

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  上海三韬商务咨询有限公司分析师方晨筱:2018年,环氧丙烷各厂家除了例行检修外,大部分装置保持正常负荷生产,产量同比增幅为3.1%,消费量增幅3.6%,比2017下降3.5个百分点,与2016年相近。环氧丙烷价格均处于高位震荡,2018年山东出厂环氧丙烷均价约为11775元/吨,较2017年上涨了12.3%。2019年上半年山东及华北地区环氧丙烷市场平均价格为9849元/吨,较同期跌15.9%。预计自2020~2021年始,新旧动能转换不可避免部分氯醇法产能将被替代;出口道路可能被逐渐打开,市场价格走势更加平稳,同时下游需求对价格的制约性更强。

  下游聚醚多元醇2014~2018年产能的复合增长率约为3.1%,产量也在逐年增加,消费量复合增长率为4.28%。2018年聚醚共进口40.3万吨,同比增长21%;共出口31万吨,同比增长11%。2018年华东地区普通软泡聚醚最低价为11200元/吨,最高价为14800元/吨,均价为12682元/吨,同比增长10.7%。软泡聚醚与环氧丙烷价差最小仅有100元/吨,同期软泡聚醚利润为负。预计2019~2023年,我国聚醚多元醇产能复合增长率可达到6.6%;短期内利润空间仍然受制于原材料环氧丙烷;随着聚醚市场竞争的加剧,市场对聚醚产品品质要求逐步提高,对高品质聚醚需求将进一步增长。

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关键字:环氧丙烷
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