乙醇酸市場前景及技術進展分析

商寬祥，張大洲，盧文新，張宗飛，謝鴻洲，張國建

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

乙醇酸是最小的α-羥基酸，其分子結構中同時含有活潑的羧基和羥基，具有良好的反應活性、很強的穿透性和水溶性，廣泛應用于化學清洗、日用化工等領域，也可作為聚合單體用于合成或改性可降解塑料。近年來，煤制乙二醇在國內蓬勃發展，煤制乙醇酸作為低成本的聯產技術也引起了業界的廣泛關注。

本文將在介紹乙醇酸供需現狀的基礎上，分析乙醇酸的主要生產工藝和新技術路線的研發進展，展望其未來發展前景。

1 乙醇酸市場分析

1.1 乙醇酸的物理化學性質

乙醇酸(Glycolic Acid，簡稱 GA)又名羥基乙酸、甘醇酸等，分子式C2H4O3，外觀為無色、無味、易潮解的晶體，極易溶于水、甲醇、乙腈、丙酮等，微溶于乙醚，不溶于烴類。乙醇酸結構式見圖1。

圖1 乙醇酸結構式

乙醇酸主要有水溶液和晶體兩種產品規格。工業上常用的乙醇酸為質量分數70%的水溶液。晶體乙醇酸純度一般在98%以上，根據下游具體應用領域的不同略有差別，如醫藥級的純度要求99%以上。

1.2 乙醇酸的主要應用領域

1.2.1工業清洗劑

70%的乙醇酸水溶液常用于工業清洗，這是目前乙醇酸的主要應用場景。2%的乙醇酸和1%的甲酸混合液是一種高效、低成本的清洗劑，可用做空調、鍋爐、換熱器等的清洗劑。

1.2.2日用化工品原料

乙醇酸的分子量非常小，可以有效滲透皮膚毛孔，解決皮膚老化、皺紋、黑斑、暗瘡等問題，因此被醫學美容界一致推崇。99%的乙醇酸本身是療效較好的去除死皮和汗毛藥劑。乙醇酸還可用于合成抗皮膚衰老、美白化妝品的原料果酸，起到保濕、滋潤肌膚、促進表皮更新的功效。

1.2.3電鍍表面處理液

乙醇酸鈉鹽、鉀鹽可用作電鍍添加劑，也可作電鍍研磨、金屬酸洗、皮革染色和鞣制劑的綠色化工原料。如乙醇酸用作化學鍍鎳的絡合劑時，具有耐腐蝕、反應快、光潔度好等優點，是提高化學鍍鎳質量的最好配劑原料。

1.2.4殺菌劑

乙醇酸同時具有羥基和羧基，可與金屬陽離子通過配位鍵形成親水螯合物，因此對鐵氧化細菌的生長具有明顯的抑制作用，可用作殺菌劑，還可用在多種礦石浮選中作為抑制劑。

1.2.5生物降解材料單體

乙醇酸通過酯化、縮聚可以制備聚乙醇酸(PGA)，還可與其他具有二酸、二醇結構的單體共聚，是制備生物可降解塑料的重要單體。如PGA廣泛用于制備體內埋植型緩釋藥物系統、埋植型修復器械、生物吸收外科縫合線、人造骨胳和器官材料等，是目前的熱點材料之一。

另外，乙醇酸還可用作染整織品的交聯耦合劑，以及用于合成多種醫藥、農藥和化學助劑等。

1.3 乙醇酸的供需現狀

1.3.1乙醇酸消費情況

據統計，目前全球乙醇酸市場消費量約10萬t/a，預計2028年將達到16萬t/a，年復合增長率(CAGR)約7.3%。國內乙醇酸需求約2萬t/a，占全球消費量的20%左右。

1.3.2乙醇酸生產情況

全球乙醇酸的產能約15萬t/a，主要生產企業有Chemours(Dupont)、CABB和Water Chemical。Chemours是最大的乙醇酸生產商，市場份額約占45%。美國是乙醇酸的主要生產國，約占總量的32%，其次是歐洲。

我國乙醇酸行業的市場集中度較高，泰興市沃特爾化工有限公司、河北誠信集團有限公司各具有1萬t/a乙醇酸產能，兩家企業的市場份額超過60%。

1.3.3乙醇酸價格走勢

根據大宗商品數據商——生意社公開的數據，2022年4月，70%乙醇酸水溶液的價格約為2萬元/t。另據生產商反饋的信息，2022年晶體級乙醇酸的價格高達4萬～7萬元/t，進口產品的價格更高。乙醇酸(70%水溶液)近期價格走勢見圖2。

圖2 乙醇酸(70%水溶液)2022年價格走勢

1.4 乙醇酸市場競爭格局

由于乙醇酸需求總量的限制，無論是國內還是國外，乙醇酸行業的市場集中度都比較高。隨著頭部企業不斷改進生產技術，進而提高產品質量，降低生產成本，占據的市場份額還將繼續擴大。

國產的乙醇酸產品以70%水溶液為主，多用于化學清洗領域。用于醫藥和日化領域的晶體產品出貨量還比較小，大部分依賴從杜邦等國外廠商處進口。提高晶體級乙醇酸的生產技術水平和產品質量，是國內廠商擴大高端市場份額的關鍵。

2 乙醇酸的生產工藝

乙醇酸的生產工藝路線眾多，主要有氯乙酸水解法、甲醛氰化法、甲醛氫羧基化法、草酸二甲酯加氫水解法、乙二醇選擇性氧化法、草酸電解法、乙二醇選擇性氧化法、生物甘油催化氧化法等[1-5]。其中，氯乙酸水解法、甲醛氰化法、甲醛氫羧基化法、草酸二甲酯(DMO)加氫水解法是主流工藝。乙醇酸的主要生產工藝見圖3。

圖3 乙醇酸的主要生產工藝

在這些主流方法中，氯乙酸法和甲醛氰化法存在原料劇毒、環境污染嚴重等問題，主要為有相關原料配套的生產企業采用；甲醛氫羧基化法反應條件苛刻、設備投資較高、技術難度相對較大，國內研究較少，主要為國外的Davy等專利商掌握，內蒙古久泰能源100萬t乙二醇項目采用了該技術路線生產中間產品乙醇酸。DMO加氫水解法原料來源豐富、反應條件溫和、工藝過程綠色環保，是近年來研究較多的技術路線，目前已接近產業化，是業界較為看好的新技術路線。

DMO加氫制乙醇酸甲酯(MG)催化劑是乙醇酸合成的關鍵之一。國內數十家研究單位和企業都涉足了該催化劑的研發，開發了以Ag、Cu、Ni、Au等金屬作為活性組分的催化劑配方，催化劑載體也多種多樣[2-5]。其中，上海浦景化工的DMO加氫催化劑及乙醇酸成套技術已完成中試驗證，正在應用于萬噸級工業裝置的建設，天津大學的DMO加氫催化劑也正在進行模試驗證。乙醇酸生產技術比較見表1。

表1 乙醇酸生產技術比較

中國五環聯合華爍科技、鶴壁寶馬開發了合成氣制乙二醇催化劑及全流程工藝技術，并已應用于內蒙古榮信化工40萬t/a乙二醇、哈密廣匯40萬t/a荒煤氣制乙二醇等多套大型工業裝置，具備深厚的技術儲備和工程經驗。基于此，中國五環研究了DMO加氫制MG催化劑及乙醇酸工藝技術，具備進行工業側線試驗的條件。DMO加氫水解制乙醇酸研發進展見表2。

表2 DMO加氫水解制乙醇酸研發進展

3 技術經濟性分析

乙醇酸的生產成本估算見表3。以合成氣為原料時，乙醇酸(70%水溶液，折純)的生產成本約為4 670元/t。由水溶液濃縮結晶生產晶體級乙醇酸時，會有較大損耗，因此晶體級乙醇酸的生產成本要遠高于水溶液。

表3 乙醇酸生產成本估算

按照目前的市場行情，以合成氣為原料生產乙醇酸具有較大的成本優勢，經濟效益較好。

4 發展前景展望

聚乙醇酸技術研發進展見表4。

表4 聚乙醇酸技術研發進展

經過多年發展，乙醇酸在工業清洗、醫藥、日化用品等領域的應用格局已較為穩定，未來的增長空間較為有限。而隨著全球對塑料污染治理力度的加大，可降解塑料的滲透率將持續提升，對乙醇酸的需求也將不斷增長。據亞化咨詢《中國可降解塑料年度報告》預測，到2025年，中國生物可降解塑料需求將超過300萬t/a，其中，低成本的聚乙醇酸的市場份額將持續擴大。隨著聚乙醇酸生產技術的突破和生產成本的不斷降低，以及乙醇酸在聚合物改性領域的新應用被不斷開發，乙醇酸的遠期需求有望達到百萬噸級。