中国BDO生产和市场现状以及未来发展趋势

中国BDO生产和市场现状以及未来发展趋势近几十年来，亚太区特别是中国经济增长较快，中国化工行业也随着国内的GDP的增长以及国人的生活水平的提高而发展迅速，各个终端应用领域如汽车、电子、纺织品、医药等行业在近几年体现了较高的增长率。而这些行业的发展也在不断地促进着亚太区和中国的BDO及其衍生物产品的发展。据全球BDO生产装置能力的统计显示，2000年，全球的BDO生产能力大约是1078千吨，而其中亚太区的生产能力大约是333千吨，仅占全球总生产能力的30.9％，而中国并无BDO生产能力。到2006年，全球的BDO生产能力已经达到了1580千吨，其中亚太区BDO生产能力已经达到了722千吨，占全球总生产能力的45.7％，亚太区的生产能力份额已经得到了有效的提高，而中国的生产能力已经达到了154千吨，占全球生产能力的9.7％。今后几年，亚太地区的生产能力将会得到进一步的提高，而这其中产能的增长将主要体现在中国，我们预计到2009年，亚太区的BDO生产能力将达到1102千吨，占全球生产能力的56.2％，而此时中国的生产能力将达到434千吨，占全球生产能力的22.1％。具体如下表所示。从2000～2009年的产能的数据我们计算出全球的BDO产能的平均增长率在6.8％，而亚太区的平均增长率大约是14.1％，亚太区以外的BDO生产能力的平均增长1.6％，中国大陆的生产能力的平均增长率为60.2％。可见，亚太区和中国大陆的平均增长率最为突出。表：2000～2009年全球、亚太区以外、亚太区和中国大陆BDO生产能力统计（单位：千吨/年）2000200120022003200420052006200720082009CAGR（％）全球10781088128313731389141215801740193019606.8％亚太区以外7457458458458458588588588588581.6％亚太区3333434385285445547228821072110214.1％中国大陆0103525718115421440443460.2％注：CAGR为CompoundedAverageGrowthRate，为平均增长率。图：2000～2009年全球、亚太区以外、亚太区和中国大陆BDO生产能力变化趋势（单位：千吨/年）那么可以预见，今后亚太区和中国大陆将会成为BDO及其衍生物发展的重要地区，而中国在今后几年的BDO项目主要包括：新疆美克的6.0万t/a的基于Reppe法的BDO生产装置；山西三维的7.5万t/a的基于顺酐法的BDO生产装置；蓝星集团的5.5万t/a的基于顺酐法的BDO生产装置；大庆油田的6.0万t/a的基于丁烷/顺酐法的BDO生产装置；福建湄洲湾的3.0万t/a的基于Reppe法的BDO生产装置。随着亚太地区和中国的生产能力的增长，我们有理由相信，今后亚太区和中国的市场将会对全球BDO市场形成巨大的影响，因此今后亚太区和中国的BDO市场将是全球关注的焦点。关于亚太区和中国的BDO市场将会如何发展，中国的BDO市场近几年的发展情况以及未来的发展趋势，国内BDO各个下游消费领域的变化发展情况，国内BDO消费对进口的依赖情况，国内BDO生产成本的变化，国内BDO市场价格将如何发展，国内的BDO供需格局将会如何变化，我们将在今后的连载中进行不断地阐述，最后在本次“2006亚太区BDO及其衍生物峰会”上我们将会进行一个深入的探讨，同时也希望业内人士给予多多的指导和建议！一、几种BDO生产工艺方法介绍生产BDO的工艺路线有很多种，多达17种以上，但是已经实现工业化生产的主要包括下面几种主要的工艺路线，如图所示，一、以甲醛和乙炔（电石气）为原料的Reppe法；二、以丁二烯和醋酸为原料的丁二烯乙酰氧基化法；三、以环氧丙烷/丙烯醇为原料的环氧丙烷法；四、以正丁烷/顺酐为原料的方法，其中第三种和第四种工艺路线又分别根据初始原料的不同而被分别称之为环氧丙烷法、丙烯醇法、正丁烷法和顺酐法。下面介绍一下四种主要工艺路线的流程以及其优缺点。图：BDO各种生产工艺方法（一）Reppe法Reppe法是由30年代I.G法本公司（BASF公司的前身）Reppe等人开发成功并最早于1940年由德国BASF公司实现工业化的生产的BDO生产工艺方法。该法是BDO的主要生产方法，应用该法生产的BDO占世界总产量的40％左右。它是以乙炔和甲醛为主要原料，在铜催化作用下生成1,4-丁炔二醇，然后再加氢生成BDO。Reppe法具有传统法和改良法两种，在经典法中，催化剂与产品无需分离，操作费用低，但是由于乙炔分压较高，有爆炸的危险，因此反应器设计的安全系数高达12-20倍，致使反应装置庞大，设备造价昂贵，投资高。另外，乙炔聚合会生成聚乙炔，导致催化剂失活，聚乙炔也会堵塞管道，从而缩短生产周期，降低生产能力。由于该法有以上缺点，国外1,4-丁二醇装置大多数都采用了改良低压工艺。改良法由美国GAF公司开发成功并广泛应用于工业生产。该工艺采用乙炔亚铜/铋为催化剂，使丁炔二醇合成能在较低的乙炔分压下进行，从而减少聚合物的生成，消除了管道堵塞，而且催化剂可以阻火防爆，不会因为减少乙炔和甲醛而永久钝化。反应物经过滤、离心分离，将催化剂送回反应器循环使用，滤液送丁炔二醇到提纯塔，脱掉丙炔醇后得到35％的丁炔二醇水溶液。丁炔二醇采用两段加氢，加氢总转化率为100％，丁炔二醇的选择性为95％。1）炔化2）加氢（二）丁二烯法该工艺方法是20世纪70年代由日本三菱化成开发成功的。该工艺方法分为三步，首先是丁二烯与醋酸和氧气发生乙酰化反应，生成1,4-二乙酰氧基丁烯，然后催化加氢生成1,4-二烯乙酰氧基丁烷，最后水解制得BDO。此工艺方法原料易得，工艺安全，技术可靠，无公害，高价值的THF无需由BDO脱水得到，并可任意调节产物BDO和THF的比例。但是，整个工艺流程长，投资大，水蒸气消耗量高，只有在合理的规模下才具有竞争力。1）酰氧基化（选择性90％）2）加氢反应（选择性97％）3）水解反应（选择性100％）（三）环氧丙烷/丙烯醇法美国LYONDELL化学公司（原Arco化学公司）和日本可乐丽公司(KURARY)成功开发了由环氧丙烷为原料合成1，4-丁二醇的工业化方法。该工艺方法首先将环氧丙烷异构化制成烯丙醇，然后烯丙醇在铑系催化剂作用下，液相加氢甲酰化生成4-羟基丁醛，最后再加氢生成1，4-丁二醇。该工艺催化剂可循环使用、寿命长、能耗低、加氢甲酰化及加氢均为液相反应，生产负荷容易调节。台湾大连开发了丙烯醇法工艺技术，该技术与利安德的技术基本相似，但是该公司的原料丙烯醇是通过醋酸烯丙基酯得到。其化学反应与利用丙烯乙酰氧基化生产醋酸乙烯相似。醋酸烯丙基酯通过脱水转化为丙烯醇，回收联产品醋酸用以循环。1）甲酰化反应（选择性80％）2）加氢反应（选择性98％）（四）丁烷/顺酐法顺酐法生产BDO主要有两种工艺，一种是70年代由日本三菱油化和三菱化成开发的顺酐直接加氢工艺，该工艺的特点是顺丁烯二酸酐在加氢过程中除了生产BDO之外，还可以同时生成THF和GBL等产品，设置不同的工艺条件可以改变产品的组成。另一种是由英国戴维（Davy）工艺技术公司开发的顺酐酯化加氢工艺，该方法首先将顺酐与一元醇（甲醇或乙醇等）进行酯化反应生成顺丁烯二酸二酯，然后进行加氢水解得到1,4-丁二醇。戴维顺酐工艺路线的主要优点在于通过调节工艺条件,可以改变1,4-丁二醇、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃（THF）的产出比例。工业装置中如要设计1,4-丁二醇产量达最大值，可依据1,4-丁二醇和γ-丁内酯之间的化学平衡，采取将γ-丁内酯循环，直至γ-丁内酯耗尽的方法，以使1,4-丁二醇产量达最大值。另外，戴维顺酐工艺还具有其它的一些优点，如酯的转化率较高，反应条件温和，设备材质要求不高，催化剂价格低，寿命长，投资和生产成本均较低，1,4-丁二醇和四氢呋喃比例调节范围宽。正丁烷/顺酐工艺实际上是将正丁烷转化为顺酐的气相氧化法和顺酐加氢技术结合起来，仍以C4馏分为原料，整个流程包括顺酐生产、马来酸加氢及1,4-丁二醇精制。该工艺只需要经过加氢和精制就能得到1,4-丁二醇，不需酯化工序，缩短了整个流程，减少了设备台数，相应降低了投资和操作维修费用，对顺酐纯度要求比较低。该工艺中催化剂的选择性高，使用寿命长，不需要更换催化剂，副产物生成量少，几乎能使顺酐全部转化为1,4-丁二醇，在加氢、回收和提纯工序对工艺条件稍加修改，也可生产四氢呋喃和γ-丁内酯。BPAmoco&LurgiGEMINOX工艺使用正丁烷流化氧化工艺生产马来酸，马来酸氢解生成丁二醇、四氢呋喃和γ-丁内酯。1）酯化反应2）加氢反应二、几种工艺方法的有缺点比较通过对以上几种工艺方法的介绍，这里将各种方法的优缺点汇总起来，如表所示，从表中我们可以看出，由于顺酐法和丁二烯法具有表中所总结出的的一些优点，如丁二烯法原料来源丰富，操作条件温和，无公害以及可以联产高附加值的THF，而顺酐法具有投资成本少，三废量少，而且可联产高附加值的GBL和THF，因此在今后的发展前景较好，而Reppe法由于自身的一些不足之处将会逐渐地被淘汰。表：BDO主要工艺方法的优缺点比较生产方法优点缺点Reppe法经典法1.工艺成熟2.流程短，产品收率高3.操作费用低，副产品少1.原料乙炔远程运输有危险2.操作条件苛刻，压力高3.廉价乙炔获得量有限4.设备造价高改良法1.工艺先进成熟，副产品少2.流程短，产品收率高3.催化剂活性高，寿命长4.投资低，适用于大规模生产5.操作压力低，生产安全1.原料乙炔远程运输有危险2.廉价乙炔获得量有限丁二烯法1.原料来源丰富2.操作条件温和3.无公害1.流程长，过程复杂2.投资高3.公用工程费用大4.并可同时得到高价值的THF4.丁二烯醋酸法设备腐蚀严重环氧丙烷法1.催化剂可循环使用、寿命长2.产品收率高3.能耗低4.生产负荷容易调节1.环氧丙烷难以廉价得到时成本高2.羟基化反应选择性低3.全过程收率低顺酐法1.投资少，生产成本低2.三废量少3.可联产THF和GBL1.受原料顺酐的影响2.流程长三、我国投资BDO装置工艺路线选择的建议在考虑新建或扩建BDO装置时，应根据原料资源优势来发展各自的生产技术。例如，邻近炼油厂或油田地区，若富有正丁烷则可发展基于正丁烷的工艺技术；在有乙炔的地区可采用Reppe法；鉴于目前我国丁二烯和环氧丙烷较为短缺，因此目前采用这两种工艺生产BDO的条件尚不成熟。从长远发展战略考虑，应在引进技术消化吸收的基础上，开发出具有自主知识产权的技术，使我国生产不仅在数量上可满足市场需求，在技术上也具有国际竞争力。依据我国化工原料资源的世界情况，特别是我国天然气资源丰富，具有较为充足的甲醛和乙炔的资源，目前较为适用的技术是顺酐法和Reppe法，这两种技术我国都有工业化生产装置。国外顺酐法生产BDO工艺技术路线占多数,技术先进。顺酐法的起始原料为正丁烷，由正丁烷生产顺酐，顺酐生产BDO。正丁烷原料主要来源于油田伴生气、炼油厂副产和大型乙烯联合装置。国外正丁烷价格便宜，我国资源少、价格高，而且一次性投资大。因而目前及今后一段时期内顺酐法BDO技术将在我国受到限制。例如山东胜利油田石油化工股份公司的1万吨/年顺酐法BDO装置，因正丁烷原料来源困难拟改为苯为原料生产顺酐。Reppe法生产BDO，主要原料是电石(乙炔)、甲醛和氢气。我国电石生产量居世界第一，有充足的资源；甲醛由甲醇生产，甲醇资源易得，且甲醇生产甲醛工艺成熟、投资少,极易建设；氢气资源可由各种含H2的驰放气回收利用，投资少，成本低。自2004年起，石油价格一直在高位运行，以石油产品为原料的BDO生产成本居高不下，而以煤或天然气为原料生产的乙炔成本受国际油价波动的影响较小，因此在高油价影响下Reppe法BDO生产成本较低，具有较强的产业竞争力。山西三维集团引进该法的二手设备已稳定运行3年多，四川天华公司引进英威达的成套工艺技术将于2005年年底或2006年年初建成投产。该技术在我国已有多年工业化生产基础，成熟可