國(guó)內(nèi)乙二醇行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力及發(fā)展前景分析

梁順鋒 李成益

(金浦投資控股集團(tuán)有限公司,江蘇 南京 210009)

1,2-乙二醇(簡(jiǎn)稱乙二醇)是聚酯的重要原料,也可用作溶劑和防凍液。乙二醇的主要生產(chǎn)方法有環(huán)氧乙烷水合法、乙烯水合法、二氯乙烷水解法等,其中環(huán)氧乙烷水合法是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法,此方法主要以來(lái)自石腦油蒸汽裂解的乙烯為原料,因此通稱石油基(或油制、非煤)乙二醇。由于原油價(jià)格上漲,以煤化工為代表的合成氣制乙二醇受到重視,并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,其中乙酸酯加氫合成路線最為成熟,已有多套裝置商業(yè)運(yùn)行,成為乙二醇的另外一條重要來(lái)源,合成氣制乙二醇也被稱作煤制(或煤基)乙二醇。由于乙烯和合成氣的原料來(lái)源較多,乙烯下游與乙二醇有競(jìng)爭(zhēng)性的產(chǎn)品也較多,分析乙二醇行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景,就需要分析其上下游和有競(jìng)爭(zhēng)性的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品。

1 乙二醇供需分析

近10年來(lái),我國(guó)乙二醇的表觀消費(fèi)量見表1。由表1可見:我國(guó)乙二醇產(chǎn)能和產(chǎn)量年復(fù)合增長(zhǎng)率在15%以上,自給率雖有提高,但缺口依然很大,每年進(jìn)口金額達(dá)數(shù)十億美元。

表1 乙二醇表觀消費(fèi)量

1.1 產(chǎn)能和產(chǎn)量構(gòu)成分析

業(yè)內(nèi)把乙二醇的來(lái)源分為煤制乙二醇(即合成氣法)和非煤制乙二醇(乙烯法)兩大類。合成氣的來(lái)源包括以煤、焦、天然氣為原料生產(chǎn)的合成氣,也包括焦?fàn)t氣、電石爐尾氣等以其他方式生產(chǎn)的合成氣。乙烯的來(lái)源有甲醇制烯烴(MTO)、乙醇脫水以及蒸汽裂解乙烷、丙烷、液化氣、石腦油等所產(chǎn)的乙烯。

至2022年年底,我國(guó)乙二醇產(chǎn)能為25.09 Mt/a,煤制乙二醇工藝的產(chǎn)能為9.25 Mt/a,其中以天然氣為原料的產(chǎn)能為0.30 Mt/a;乙烯法產(chǎn)能為15.84 Mt/a,其中MTO制乙二醇的產(chǎn)能為0.69 Mt/a,蒸汽裂解(通稱石油制)的產(chǎn)能約為15.15 Mt/a。我國(guó)乙二醇的主要產(chǎn)能來(lái)自乙烯裝置,近10年新增的乙二醇產(chǎn)能主要來(lái)自石油基(詳見表2)。

表2 我國(guó)乙二醇產(chǎn)能分布 Mt/a

受原料價(jià)格和競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品的影響,近幾年煤制乙二醇和非煤制乙二醇的負(fù)荷率有較大差別,非煤制乙二醇的運(yùn)行負(fù)荷一直維持在67%的較高水平,煤基乙二醇的運(yùn)行負(fù)荷僅為45%左右。

1.2 進(jìn)出口分析

近幾年我國(guó)乙二醇的進(jìn)口來(lái)源主要有沙特阿拉伯、加拿大、中國(guó)臺(tái)灣省、美國(guó)和伊朗等國(guó)家與地區(qū)(見表3)。2022年從前五位進(jìn)口的乙二醇量占進(jìn)口總量的91.24%,其中沙特阿拉伯占進(jìn)口總量的56.17%。

表3 近幾年我國(guó)乙二醇主要進(jìn)口來(lái)源

根據(jù)上述分析,雖然我國(guó)乙二醇產(chǎn)能可以滿足市場(chǎng)需求,但裝置大都處于低負(fù)荷運(yùn)行,進(jìn)口量居高不下,這說(shuō)明國(guó)內(nèi)的部分產(chǎn)能不具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

2 不同工藝的成本分析

乙二醇的生產(chǎn)工藝可分為合成氣法和乙烯氧化水合法兩大類,合成氣的主流原料為煤,乙烯氧化水合法的原料則為乙烯。在以乙烯氧化法制乙二醇的工藝中,乙烯的主流原料有:石腦油、輕烴(包括乙烷、丙烷、液化氣等),另外還有新發(fā)展起來(lái)的MTO工藝。國(guó)內(nèi)大多數(shù)甲醇裝置以煤為主要原料,因此,經(jīng)甲醇制烯烴的裝置也稱煤制烯烴(CTO)。

截至2022年,我國(guó)乙烯產(chǎn)能為47.29 Mt/a,產(chǎn)量為28.98 Mt,石腦油蒸汽裂解占總產(chǎn)能的72.7%,仍是我國(guó)乙烯的主流生產(chǎn)工藝;其次是CTO/MTO工藝,總產(chǎn)能為15.99 Mt/a,占14.5%,MTO項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益主要取決于煤炭?jī)r(jià)格和甲醇成本;乙烷制乙烯的產(chǎn)能為6.15 Mt/a(在乙烷裂解產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)時(shí)僅計(jì)入純乙烷制乙烯的裝置)。

乙烯生產(chǎn)工藝的主要成本構(gòu)成包括:原料、輔助原料(催化劑及化學(xué)品)、能源動(dòng)力消耗、人工工資、折舊、修理費(fèi)以及其他制造費(fèi)等(見表4)。

表4 幾種乙烯生產(chǎn)工藝的成本構(gòu)成 元/t

根據(jù)上述成本構(gòu)成可計(jì)算出不同時(shí)期烯烴的成本,近10年不同原料生產(chǎn)的烯烴成本對(duì)比如圖1所示。

圖1 不同工藝烯烴成本對(duì)比

由圖1可以看出:石腦油裂解制烯烴的單位成本與原油價(jià)格相關(guān)性較高,在高油價(jià)條件下,石腦油法烯烴成本最高,乙烷法成本最低,MTO法居中;在低油價(jià)條件下,MTO法成本最高,石腦油法最低,乙烷法居中。綜合看,乙烷法烯烴成本受原油價(jià)格影響較小,在原油價(jià)格高于60美元/桶時(shí),乙烷法制烯烴就具有較明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

乙烷裂解制乙烯的毛利雖然較高,但資源有限,美國(guó)是全球最主要的乙烷供給方,該法產(chǎn)品單一,抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱。國(guó)內(nèi)石腦油蒸汽裂解裝置一般按照煉化一體化配置,上游和下游可以彌補(bǔ)乙烯裝置的部分虧損。MTO裝置則逢高開車、遇低停產(chǎn);對(duì)于自帶甲醇的MTO,則可靈活調(diào)節(jié)甲醇和烯烴的出廠比例。

目前我國(guó)比較成熟的合成氣制乙二醇工藝是草酸酯加氫路線。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的煤制乙二醇的原料、能源消耗略有差異。我國(guó)煤制乙二醇裝置大部分在新疆、內(nèi)蒙古、山西、河南等煤炭資源豐富的地區(qū),因此,合成氣制乙二醇所需蒸汽大多采用燃煤鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)。

煤制乙二醇的成本總體上波動(dòng)不大,2018年之前,煤制乙二醇有較大的利潤(rùn)空間。自2019年6月開始,煤制乙二醇的成本高于市場(chǎng)價(jià),其間偶有順價(jià),但大多數(shù)月份利潤(rùn)倒掛,尤其是2021年9—10月煤炭?jī)r(jià)格異動(dòng),煤制乙二醇利潤(rùn)倒掛嚴(yán)重。至此,煤制乙二醇的黃金時(shí)間已成過(guò)去。

上述分析結(jié)果表明:在各種乙烯生產(chǎn)工藝中,乙烷裂解法成本最低,MTO成本最高;隨著煤炭?jī)r(jià)格走高,煤制乙二醇的盈利能力大幅度縮水,在盈虧平衡線上下波動(dòng)。

3 不同產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)力分析

乙烯下游產(chǎn)品對(duì)乙二醇形成競(jìng)爭(zhēng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年國(guó)內(nèi)乙烯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為:聚乙烯占63.5%、環(huán)氧乙烷占10.3%、乙二醇占9.0%、苯乙烯占8.9%、聚氯乙烯占5.5%、其他占2.8%。與乙二醇形成直接競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品有聚乙烯和環(huán)氧乙烷。

3.1 聚乙烯

聚乙烯在乙烯的下游消費(fèi)中比例較高。聚乙烯以乙烯為主要原料,以1-丁烯或1-己烯為共聚單體,在催化劑作用下進(jìn)行聚合。采用不同的生產(chǎn)方法可得到不同密度的產(chǎn)物,通常分為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。就價(jià)格而言,LDPE價(jià)格高于HDPE,LLDPE價(jià)格最低。

3.2 環(huán)氧乙烷

國(guó)內(nèi)乙烯配套的下游裝置中,通常按照環(huán)氧乙烷/乙二醇聯(lián)產(chǎn)配置,并以乙二醇為主產(chǎn)品。因此,乙烯法乙二醇裝置大多具備生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的條件,只是環(huán)氧乙烷精制略有差別,“三塔流程”適合于環(huán)氧乙烷為主的生產(chǎn)裝置,“單塔流程”更適合以乙二醇生產(chǎn)為主的裝置。文章以新建的200 kt/a環(huán)氧乙烷裝置為例測(cè)算環(huán)氧乙烷效益。

3.3 乙二醇

國(guó)內(nèi)大型乙烯項(xiàng)目一般都配置了環(huán)氧乙烷/乙二醇項(xiàng)目。為便于比較,以乙烯下游配套的600 kt/a乙二醇裝置為比較基礎(chǔ)。

以乙烯為原料分別生產(chǎn)聚乙烯、環(huán)氧乙烷和乙二醇3種產(chǎn)品,各產(chǎn)品的利潤(rùn)見圖2。

圖2 下游產(chǎn)品利潤(rùn)對(duì)比

由圖2可見:環(huán)氧乙烷的利潤(rùn)高于聚乙烯和乙二醇,因此在環(huán)氧乙烷/乙二醇聯(lián)產(chǎn)的裝置中,企業(yè)更愿意多產(chǎn)環(huán)氧乙烷,這也是2023年以來(lái)部分裝置通過(guò)改造,多產(chǎn)環(huán)氧乙烷、減少乙二醇產(chǎn)量的原因。在2018年以前,生產(chǎn)乙二醇的利潤(rùn)高于聚乙烯,之后因煤制乙二醇參與競(jìng)爭(zhēng),乙二醇的利潤(rùn)出現(xiàn)較大跌幅。

上述分析表明,在乙烯下游產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中,國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)品也處于劣勢(shì)。

4 “雙碳”背景下的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力分析

4.1 合成氣制乙二醇

在合成氣制乙二醇的合成單元,乙二醇在生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放184.95 kg/t CO2。熱力輸入折43.38 kg CO2,電力輸入折654.87 kg CO2,合計(jì)1 t乙二醇排放698.25 kg CO2。

以煤為原料合成乙二醇產(chǎn)品其CO2排放量合計(jì)為5.89 t/t。

4.2 乙烯制乙二醇

國(guó)內(nèi)以乙烯為原料制乙二醇的生產(chǎn)工藝,都是經(jīng)氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷,再水合生產(chǎn)乙二醇。不同專利商的加工流程稍有差別,有的適合環(huán)氧乙烷為主的生產(chǎn)裝置,有的更適合以乙二醇為主的生產(chǎn)裝置。乙烯法制乙二醇工藝的CO2排放量為1.2 t/t,遠(yuǎn)低于煤制乙二醇的碳排放量。

4.3 聚乙烯

聚乙烯是乙烯下游的主要消費(fèi)領(lǐng)域,將聚乙烯的碳排放作為乙烯法制乙二醇工藝碳排放的參照。聚乙烯的碳排放包括:主要原料乙烯,輔助原料丁烯-1、己烯-1,助劑(催化劑、還原劑)三乙醇胺、白蠟油、氯化二乙基鋁等,輔助燃料、尾氣催化焚燒、輸入的熱力和電力等。主要原輔料扣除產(chǎn)品副產(chǎn)品帶出后,1 t產(chǎn)品產(chǎn)生CO264.98 kg、天然氣助燃產(chǎn)生0.31 kg、熱力輸入398.37 kg、電力324.62 kg。聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程中,1 t聚乙烯排放CO2788.28 kg。與乙烯法制乙二醇工藝,聚乙烯單位產(chǎn)品的碳排放更低。

由以上分析可見,乙烯法制乙二醇工藝的碳排放是煤基合成氣制乙二醇的1/5,但在乙烯下游產(chǎn)品中,乙二醇的碳排放高于聚乙烯。因聚乙烯的價(jià)格高于乙二醇,在以產(chǎn)值、工業(yè)增加值為指標(biāo)時(shí),乙二醇處于劣勢(shì)。

5 發(fā)展建議

綜上分析,國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)業(yè)面臨著內(nèi)部和外部雙重壓力。乙二醇主要用于聚酯生產(chǎn),我國(guó)是全球最大的聚酯生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),是全產(chǎn)業(yè)鏈上的重要環(huán)節(jié),一旦該產(chǎn)業(yè)衰退,將給我國(guó)聚酯、化纖、紡織服裝這條完整產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)重大影響。因此建議:

(1)對(duì)于產(chǎn)品單一的中小型煤制乙二醇企業(yè),利用現(xiàn)有設(shè)施,形成“一頭多尾”、多聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展模式,尤其是專用化工中間體、濕電子產(chǎn)品等,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)節(jié)。

(2)對(duì)于大型的煉化一體化企業(yè),可考慮適當(dāng)增加環(huán)氧乙烷及下游產(chǎn)品,也可增加其他以乙烯為原料的產(chǎn)品產(chǎn)量,以平衡乙二醇不景氣時(shí)乙烯的出路。

人才培養(yǎng)注重與實(shí)際相結(jié)合，避免輕實(shí)踐、重理論的教學(xué)方式，注重學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)。在校期間，以學(xué)期為階段對(duì)學(xué)生的實(shí)踐、管理、個(gè)人能力進(jìn)行分段式培養(yǎng)，避免突擊式、短期外出游玩式的實(shí)踐考察活動(dòng)。每個(gè)單獨(dú)的學(xué)期進(jìn)行實(shí)踐類課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，課程體系的設(shè)置由淺入深，使學(xué)生的專業(yè)能力在每一個(gè)學(xué)期結(jié)束后都有明顯提升。建立系統(tǒng)的實(shí)習(xí)計(jì)劃和漸進(jìn)式能力培養(yǎng)課程體系，課程設(shè)置要符合學(xué)校的地理位置特征，避免千校一面、開設(shè)課程重疊化，突出區(qū)域特征，形成特色鮮明的培養(yǎng)模式。加大選修課力度，豐富多樣、層次明晰的選課設(shè)置對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)大有裨益。

在二氧化碳減排方面建議:

(1)對(duì)于煤制乙二醇的生產(chǎn)裝置,利用綠氫替代煤制合成氣的氫氣,1 t乙二醇可減排二氧化碳約2/3。

(2)回收自產(chǎn)的CO2,與綠氫合成甲醇。

(3)對(duì)于乙烯法乙二醇裝置,將環(huán)氧乙烷工序中回收的CO2與環(huán)氧乙烷反應(yīng)合成碳酸乙烯酯,再與甲醇反應(yīng),生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC),聯(lián)產(chǎn)乙二醇(該工藝也稱環(huán)氧乙烷酯交換法)。所產(chǎn)DMC是鋰電池電解液的關(guān)鍵溶劑,目前已有工業(yè)裝置在運(yùn)行。

(4)將回收的二氧化碳與環(huán)氧丙烷、苯酐生產(chǎn)可降解塑料(PPCP)。

6 結(jié)論

(1)供需方面,國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)能過(guò)剩,開工不足,煤制乙二醇裝置開車負(fù)荷逐年走低。

(2)生產(chǎn)成本方面,原油價(jià)格較低時(shí),油基乙二醇成本最低;原油價(jià)格較高時(shí),乙烷裂解制乙烯法乙二醇成本最低,MTO制乙二醇沒(méi)有成本優(yōu)勢(shì);隨著煤炭?jī)r(jià)格走高,煤制乙二醇的盈利高峰期已過(guò)。

(3)價(jià)格方面,來(lái)自中東的低成本乙二醇對(duì)國(guó)內(nèi)乙二醇市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響,進(jìn)口乙二醇更具競(jìng)爭(zhēng)力。

(4)在乙烯為原料的主要下游產(chǎn)品中,環(huán)氧乙烷利潤(rùn)最高,聚乙烯居中,乙二醇?jí)|底。

(5)碳排放方面,煤制乙二醇的噸產(chǎn)品CO2排放量是乙烯法的5倍,乙烯法生產(chǎn)乙二醇有利于減少碳排放;以乙烯為原料生產(chǎn)聚乙烯,噸產(chǎn)品的CO2排放量為0.788 t;從單位產(chǎn)品碳排放數(shù)量看,乙烯法生產(chǎn)乙二醇的噸產(chǎn)品碳排放高于聚乙烯。