對苯二甲酸生產工藝技術及行業發展現狀

李曉蓮(漳州市九龍江集團有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

對苯二甲酸是以對二甲苯(PX)為主要原材料，通過堆砌進行氧化處理、分離、干燥、氫化處理、再分離、干燥的方式生成的對苯二甲酸(PTA)。對苯二甲酸的主要作用是通過與乙醇進行反應的方式來制作聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)[1]，下游消費主要應用于生產聚酯，廣泛用于滌綸化纖、聚酯薄膜、瓶片產業。2020年，全球用于生產聚酯的PTA占總消費量的98%以上。國內市場中對苯二甲酸的75%用于生產聚酯纖維，20%用于生產瓶級聚酯。剩下的5%用于生產膜級聚酯來制作包裝材料和磁帶等[2]。文章介紹了對苯二甲酸原料供需情況、工藝流程、主要生產工藝技術概況和特點等情況，分析了對苯二甲酸的國內產能產量、行業發展現狀。

1 對苯二甲酸概述

1.1 原料對二甲苯(PX)國內供需現狀及預測

2020年國內對二甲苯產量1890.0萬噸，同比大幅增長33%，但仍難以滿足下游市場需求。2020年對二甲苯表觀消費量達3276萬噸，同比增長12.41%。全年對二甲苯進口量為1386.1萬噸，進口依有度較上年降低7.2%。未來隨著國內對二甲苯產能的快速增長，國內對二甲苯供需格局將逐步逆轉，預計2023年國內對二甲苯產能將首次超過需求，對二甲苯進口依存度大幅下降。

1.2 對苯二甲酸工藝流程簡述

對苯二甲酸在生產過程中是分為氧化單元和氫精制單元兩個部分。首先是氧化單元，將生產原材料對二甲苯溶化到醋酸中，通過催化劑使其在空氣中進行氧化反應得到粗制的對苯二甲酸，然后再對其進行結晶、分離以及干燥等加工制成粗品[3]。然后是氫精制過程，將粗品通過加氫的方式來對其進行去雜質處理，然后再結晶、分離和干燥，制成精制對苯二甲酸。

2 對苯二甲酸生產工藝技術概況、特點及分析

目前，世界上主要的對苯二甲酸生產工藝技術有AMOCO、KTS、三井油化、DOW-INCA、三菱化學、AEC-日立技術、中國昆侖工程公司等。國內市場上現在轉讓PTA 技術的KTS和中國昆侖工程公司。以下主要介紹中國石油昆侖工程公司、KTS和INEOS三家公司的PTA技術特點。

2.1 中國石油昆侖工程公司對苯二甲酸工藝技術

采用中溫氧化工藝，采用底攪拌炮塔反應器，在氧化第一副產蒸汽換熱器后增加醋酸回收塔，以精制母液作為回流液。氧化單元各種尾氣根據壓力不同分別進入高壓、中壓與低壓吸收塔，以充分回收尾氣中的有機物。溶劑脫水采用具有特色的共沸精餾技術，溶劑脫水量僅為傳統工藝的40%，大幅降低低壓蒸汽消耗。氧化和精制單元分離均采用一步壓力過濾，洗滌采用醋酸回收塔塔頂冷凝并經醋酸甲酯汽提塔汽提過的高溫水，取消氧化干燥機、CTA料倉及風送系統。

2.2 KTS公司對苯二甲酸工藝技術

KTSPTA技術在國內市場占有率最高，超過一半的PTA裝置都采用了KTS專利技術。隨著技術不斷改進，目前KTS最新對苯二甲酸技術是P8+版本，降低了氧化反應的溫度和壓力，用高壓精餾代替共沸精餾；CTA過濾分離采用了國內專有的過濾及溶劑交換技術，分離后直接打漿送至精制單元，簡化了工藝流程，節約了設備投資及能量消耗；對苯二甲酸過濾采用壓濾機一步分離過濾技術；高壓尾氣采用專有的高壓催化氧化(HPCCU)技術，做功后洗滌排放；包含獨有的R2R殘渣回收技術，降低催化劑消耗，同時副產高純度苯甲酸，消除了主裝置的連續固廢。國內多套已建成的大型裝置采用傳統工藝技術，運行穩定。

2.3 INEOS公司對苯二甲酸工藝技術

整合氧化反應及溶劑脫水步驟，降低能量用量及簡化工藝流程；采用專有高壓蒸餾工藝則不再需要共沸蒸餾；采用CTA專利過濾/溶劑交換技術，用于密切聯接氧化及精制工段，取消TA干燥機、輸送系統及TA儲存料倉，縮短流程；包含一個獨立的CRU(催化劑回收單元)，利用兩段萃取技術回收鈷及錳，并使它們直接再循環到反應器中；裝置高度自動化，采用氧化反應器開車自動控制系統，提高開車期間的安全性和開車過程的可預見性。

3 國際及國內對苯二甲酸產能及產量情況

2020年，全球對苯二甲酸總產能、產量分別達到 6447.6萬噸和4912.6萬噸，同比增長27.1%和11.9%。2020年，國內對苯二甲酸有效產能達5695.5萬噸，產量為4950.0萬噸，我國已成為全球最大的對苯二甲酸生產國和消費國[4]。2020年國內對苯二甲酸平均開工率高達86.91%。2016—2020年國內對苯二甲酸供需情況，如表1所示。

表1 2016—2020年國內對苯二甲酸供需情況表

國內對苯二甲酸在建產能約2470萬噸/年(預計2022—2024年投產)[5]，對苯二甲酸新增產能大于聚酯的需求量。對苯二甲酸的下游行業中，聚酯將持續處于主導地位，預計2022—2030年將保持緩慢增長趨勢。預計2025年、2030年消費量分別達到6078萬噸和7089萬噸。

4 國內對苯二甲酸的生產現狀

從20世紀80年代開始到90年代末，我國對苯二甲酸業開始了初級發展，到了2000年以后，對二甲苯的產能隨著聚酯工業的發展而迅速提升。在這過程中每年都有相關對苯二甲酸企業增產和擴建。2009年度，逸盛大化(大連)石化有限公司150萬噸/年項目和重慶蓬威化學項目60萬噸/年項目的建設；2010年，石獅佳龍石油化工股份有限公司60萬噸/年生產設備竣工并投入生產；2011年度，江蘇漢邦化工有限60萬噸/年新建裝置，江陰三房巷海倫化工有限公司290萬噸/年，浙江寧波逸盛化工有限公司新建225萬噸/年裝置已竣工并投入使用。2015年，珠海石油公司擴建了125萬噸/年，紹興遠東擴建了120萬噸/年。2017年嘉興化工200萬噸/年項目投產。2020年恒力石化建設2×250萬噸/年項目，合計產能達到1660萬噸/年，成為全球產能規模最大、技術工藝最先進的對苯二甲酸生產企業。

4.1 我國對苯二甲酸工業生產技術發展現狀

從技術上講，我國已經是對苯二甲酸工業的生產與消費大國，同時對苯二甲酸的發展已經從原來的技術引進向國內自主技術為主的方向轉變，并且產品的結構也從單一結構向多品種結構方向轉變，以及生產流程方面也從長流程轉變到短流程。我國對苯二甲酸的生產技術通過20年的引進與消化已經取得了巨大的突破，近年來，國家通過項目審批，對苯二酸裝置的開發速度進行了限制，通過這樣的方式來保障對苯二甲酸的生產能夠有序的進行，避免了惡性競爭情況的發生。

隨著技術水平的提高，尤其是在國內應用了自主技術和設備的情況下，百萬噸級的生產規模達到了對苯二甲酸工藝的一個重大轉折，使我國在技術上已經進入了國際一流水平。對苯二甲酸的技術在世界范圍內迅速發展，為了適應下游產品的不同細分，對苯二甲酸的產品也會有更多的細分，如對羥基苯甲醛(4-CBA)、對甲基苯甲酸(PT酸)等雜質含量的產品。不同用途的滌綸對對苯二酸的需求也不盡相同，就像普通的工業纖維，其關鍵在于純度，而不需要太高的色度，而對4-CBA的含量，則沒有特別嚴格的規定。還有包裝用聚酯，由于價格上的優勢，也可以用中純度的產品，為了滿足節能減排的需要，國內的廠商不斷地優化對苯二甲酸流程，或增加反應深度，減少廢料的排放，或將未充分反應的材料回收，以增加產品的產率；更多的廠商和科研機構，則致力于資源的回收，盡量將氧化工藝的反應熱量回收，或采用更先進的節能設備，以降低生產成本，為企業創造更高的經濟效益。

4.2 產品品種

為了適應不同的下游市場的需要，對苯二甲酸的產品也會有不同的分類和細化，比如對甲基苯甲醛、對甲基苯甲酸等。對纖維用對苯二甲酸，由于用途不同，對苯二甲酸的需求也不一樣，就像普通的工業絲，對純度和強力的要求不高，對色度的要求也不是很高，對4-CBA的含量也沒有那么苛刻。還有包裝用滌綸，如果有一定的價格優勢，也可以使用中純度的產品。

4.3 裝置規模擴大，產能集中

2021年，對苯二甲酸產能主要集中在浙江、上海、江蘇、福建等地，龍頭企業以浙江恒逸集團(浙江逸盛石化、逸盛大化、海南逸盛)、江蘇恒力石化為主，其中，浙江逸盛集團對苯二甲酸產能為1290萬噸/年[6]，恒力石化產能為1660萬噸/年。新增產能中單線產能大于200萬噸項目占新增產能比例超過90%[7]，有效產能中低于百萬噸中小產能僅724萬噸，占比僅為12%。行業產能向頭部集中，行業集中度水平不斷提高。

4.4 民營企業所占份額增加

當前，對苯二甲酸行業企業中，以民營企業為主，TOP10企業在市場產能中占比80%[8]，市場集中化程度高，代表性企業包括逸盛集團、恒力石化、福海創等，其中恒力石化占比最高，達到23%。

4.5 主要產能分布

2020年，我國對二甲苯生產主要集中在華東、東北和華南地區，其中，華東占比為47%，東北地區占比27%，華南地區占比20%[9]。從企業來看，恒力石化有效產能占比35.8%，逸盛石化(包括逸盛寧波、逸盛大化、逸盛海南)有效產能占比27.8%，大部分產能主要集中東部沿海地區，行業集中度水平不斷提高。

5 存在問題及發展建議

5.1 產能過剩，新建項目需要慎重

近年來，受高利潤和國內期貨市場的投機性炒作等因素的影響，對苯二甲酸的產能迅速增加，每年新增或擴大的裝置數量不斷增加。集中的產能，一方面可以滿足國內的需求；另一方面，也會讓市場在短時間內無法消化，導致企業盲目的無序競爭，從而影響到相關行業的發展，從而加劇對苯二甲酸的原料供給不足，從而提高對苯二甲酸的生產成本，削弱市場競爭力，甚至會導致對苯二甲酸工業的整體虧損，對企業和當地的經濟發展都會產生巨大的風險和隱患。所以，有關企業要對苯二甲酸行業進行全面的了解，從原料來源、技術水平、下游的配套要求等方面進行全面分析，避免造成不必要的浪費。

5.2 合理安排裝置規模，避免資金短缺

雖然目前對二甲苯裝置大型化、技術水平不斷進步、設備國產化等因素導致了工程總投資有所降低，但是，單套百萬噸級裝置投資仍然超過30億元，如果項目大量采用銀行貸款，則資金安全性得不到保障，運營成本居高不下將直接影響到項目競爭力，進而影響到銀行資金的安全。因此，投資規模過大也將使得部分項目實施存在不確定性。因此，要結合自身的具體情況，避免盲目地追求規模過大，導致資金鏈緊張，影響工程的順利進行。

5.3 擴大生產，確保原料來源

近幾年，國內對二甲苯的產能有了長足的發展。但由于原料匹配、煉油設備負荷等原因，如果不考慮國外的資源，國內二甲苯產能估計能支持部分苯二甲酸裝置穩定正常生產。然而現實中，對二甲苯的建設，除了原料和資金壓力外，還要面對公眾的抵制，各種突發事件層出不窮，對企業的發展產生了一定的影響。如果上述問題得不到有效解決，對二甲苯的產能將難以實現，今后我國大量的對苯二甲酸生產將會出現供不應求的局面。這也從另一個角度說明，要謹慎地擴大苯二甲酸項目。因此，為保障對苯二甲酸裝置的正常生產，必須大力發展對二甲苯的生產。

5.4 調整產業布局，增強綜合競爭力

近年來，隨著勞工、土地成本的大幅上漲，許多沿海紡織企業開始往內陸轉移，對苯二甲酸是這一產業的重要上游原料，在進行產業布局的時候，要充分考慮到江、浙、滬三省的紡織企業在向內陸轉移的過程中，存在著多個環節的問題。因此，相關企業要構建一個完整的上下游產業鏈(PX-PTA-PET)，從而形成一個平衡的風險平衡機制，優化對苯二甲酸工業的布局、合理的運輸方式、平衡產業鏈、區域原料平衡等，從而進一步提高公司的整體競爭力。

5.5 加快國產化技術的實施，提高核心競爭力

近幾年，對苯二甲酸的生產技術有了很大的發展，中國紡織設計院、揚子石化、上海石化等國有企業都在大力發展新的生產技術，并建立了多個世界一流的生產設備，加快了國內對苯二酸的發展，同時也大大降低了生產成本，提高了企業的核心競爭力。政府相關部門應當積極支持相關單位利用本國技術進行新建、擴建。

5.6 加快技術研究研究實施，增強核心競爭力

經過幾年的發展，國內自主研發和自主創新的大規模生產工藝已取得了一定的成果。通過不斷系統創新，不斷地改造、優化、完善，以增強企業的核心競爭能力。

5.7 擴大應用領域，規避市場風險

目前國內對苯二甲酸的應用較為單一，主要是在PET、PBT等領域，存在著巨大的市場風險。為了擴大對苯二甲酸產品的需求，避免市場上的風險，未來應當大力發展 PET纖維織物之外的其他新興市場。

5.8 加快標準建設，加強質量監督

目前國內尚無國家及行業能源消耗標準，浙江省、天津市等地方標準均未統一，各地區標準也有很大差異，因此，應該盡快建立國內或國際對苯二酸的標準，使其與國內、國外的對苯二酸進行比較，從而達到統一的質量管理與監管標準。

5.9 對PTA產業發展的建議

隨著國內大規模的石油化工裝置的建成和投產，PX原料的不足將會得到緩解，從而可以平衡PX-PTAPET的產業利益。在全球經濟逐漸恢復的情況下，PTA行業將逐漸步入健康運行的軌道。在環保的要求下，公司將充分利用上下游的綜合優勢，并堅持以優質、低價為目標。為此，提出了以下五點建議：(1)嚴格控制 PTA項目開工進度。PTA項目在2008—2012年的高毛利刺激下，其后期產能得到了極大的拓展。由于PTA產能的集中釋放，短期內市場消化困難，對PTA產業造成一定的沖擊。但同時也會造成PX原材料的短缺，從而使PTA的成本上升，從而使PTA產業出現虧損。(2)鼓勵PTA與PX項目的合作，推動PX與PTA的協同發展。目前，我國PX的自給率只有60%。隨著國內各大煉廠陸續投入生產，國內PX的自給率將大幅提高，使國內在PX上的話語權得到加強，從而使PTA產能得到明顯的釋放。另外，在新的PX工程中，還應注意如何合理利用地區資源，降低PX長距離運輸可能帶來的環境影響。(3)2009年，國務院辦公廳頒布了《石油化工行業調整與振興指導方針》，其中明確提出：健全石油化工企業的損害預警機制、打擊PTA的國外反傾銷、加強對三大合成材料和高端石化產品的異常進口監管，以及對中國化工企業的影響。(4)充分發揮地區、一體化的優勢，搶占國外市場，并做好進入國外市場的準備。為維持國內需求均衡，尤其是缺乏縱向一體化背景的PTA，必須盡早實現PTA生產與銷售的趨同，以應付日益激烈的PTA市場。(5)PTA產業布局要與地區的發展趨勢保持一致。由于勞工和土地價格的不斷上漲，很多沿海地區的紡織公司都有向內地轉移的跡象。PTA作為上游的重要原材料，應該從原來的沿海、長三角向內陸轉移。通過優化PTA的產業布局，使PTA的交通組織結構更加合理，實現產業鏈的均衡與原材料的均衡，從而提高PTA行業的整體競爭能力。

6 結語

為降低產品生產成本及節能降耗，需不斷完善降低生產原輔料和公用工程消耗，對苯二甲酸生產技術向裝置規模大型化、工藝流程精簡化、節能降耗合理化、三廢排放環保化、裝置控制智能化趨勢發展，不斷提高對苯二甲酸產品的競爭力。