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碳中和驱动可降解关键原料BDO工艺路线多样化发

发布时间: 2021-09-02 12:11

  原标题:碳中和驱动可降解关键原料BDO工艺路线-丁二醇(BDO)是一种重要的有机和精细化工原料,它被广泛应用于化工、医药、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。由BDO可以生产四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚氨酯树脂(PU)、涂料和增塑剂等,以及作为溶剂和电镀行业的增亮剂等。

  近年来,中国BDO市场规模进一步扩大。根据隆众咨询统计,2015-2020年中国BDO总产量由81.6万吨增加至144.7万吨,年复合增长率12.14%,同期表观消费量由83.82万吨增加至151.77万吨,年复合增长率12.61%。期间,规模级别的BDO产能相继建设及投产,推动中国BDO产能进入快速增长阶段,同时BDO产量也相应快速增加,2019年成为国内BDO产能扩能最大的一年,行业累计扩能22.4万吨,新增产能主要集中于新疆和陕西,其中新疆16.4万吨/年、陕西6万吨/年。

  可降解塑料PBS/PBAT可替代聚烯烃、聚酯等通用材料,广泛用作一次性日用品、包装材料、农用薄膜等领域,其对原料BDO的吨单耗为0.4-0.5吨。根据隆众咨询统计,2020年中国PBS/PBAT总产能约32万吨,全年产量合计15万吨,折合对BDO消耗量约6.8万吨。2021-2025年国内PBS/PBAT产能将实现跨越式发展,在建及规划的PBS/PBAT新增产能已逾800万吨,恒力石化、万华化学、道恩股份、瑞丰高材等上市公司等上市公司纷纷布局PBS/PBAT项目。按照PBS/PBAT类产品渗透率30%-35%计算,2025年PBS/PBAT类产品总产量或可达到250万吨-300万吨,折合对BDO需求量约113万吨-135万吨。预计,2025年PBS/PBAT占据国内BDO总消费量37.8%,比2020年大幅提升33.4个百分点。

  电石制乙炔法主要原料是电石(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。同时,已投产或在建的电石制乙炔法BDO生产企业可配套建设BDO下游产品如THF、GBL等生产装置,一旦BDO销售受阻,还可生产高附加值的下游产品,以规避单一产品带来的市场风险。

  但是,随着国家供给侧改革与环保政策的变化,电石作为碳排放较高的行业受到越来越多的制约,下游需求(主要是PVC)却在不断增长,导致2016年以来电石的价格不断创新高。2021年内蒙古自治区为了应对国家碳减排要求,推行了新的电价政策,电石生产用电每度提升0.1元,这意味着电石的生产成本将提升340元/吨左右,BDO行业边际成本上升。同时,国家不断出台各项环保和安全生产的法律法规,对乙炔生产的环境污染控制和安全卫生要求越来越高,因此炔醛法工艺将受到更多环保、安全、成本的制约。

  顺酐法主要原料为苯或正丁烷。正丁烷取自液化石油气或天然气(简称LPG)。通常,LPG的用途为民用燃料,与国际油品价格上涨依附关系较弱,当液化气资源优势明显,供应充足价格低廉的情况下,正丁烷法顺酐的生产成本很低,再以顺酐为原料生产1,4-丁二醇不仅价格优势明显,而且生产出来的1,4-丁二醇产品质量高,对环境友好,无污染;原料消耗低,节约资源。而且顺酐法流程较短,根据操作条件不同,能出多个产品,满足下游市场的灵活需要。

  2020年8月20日宇新股份与惠州新材料产业园规划建设指挥部签署了《战略合作框架协议》,就公司在惠州新材料产业园内投资建设 轻烃综合利用项目,项目包括先行项目和主体项目,总投资额约为人民币159亿元。其中先行项目为6万吨/年PBAT项目,投资额约为人民币5亿元。主体项目一期、主体项目二期、主体项目远期包括但不限于PBAT、PDH、聚丙烯、顺酐、1,4-丁二醇等装置,总投资约154亿元。

  2021年5月28日总投资35亿元的中景石化•福建省首个丙烷脱氢项目举行正式投产仪式。目前,福清江阴中景石化科技园已投产的一期项目,总投资180亿元,产值达300亿元;二期在建项目,总投资160亿元,总产值700亿元,将在2023年前逐项分批建成投产;三期项目总投资180亿元,将利用副产品氢气为原料,进一步延伸产业链,实现产值500亿元,将于2024年全部投产。其中,规划年产能包括80万吨顺酐,60万吨BDO,30万吨生物全降解材料,15万吨改性全生物降解材料。此外,还有80万吨聚四氢呋喃、10万吨氨纶、80万吨双氧水、40万吨环氧丙烷和30万吨聚醚多元醇等。

  意大利Novarnont公司是世界上最早进行生物降解塑料产业化的企业,Novamont的PBAT商品名是Origo-Bi,跟淀粉共混的降解塑料为Mater-Bi。2004年,Novamont公司收购了美国伊士曼公司的“Eastar-Bio”共聚酯系生物降解塑料业务。2016年,Novamon公司使用Genomatica公司的技术,展开了年产30000吨生物基BDO的工厂的建设。另外,Genomatica公司还授权了今年美国公司Cargill与分销公司德国Helm生物基BDO的生产技术。

  目前,我国国内生物基BDO生产正在探索阶段。据悉,山东兰典生物科技股份有限公司正在研发用生物基丁二酸制生物基BDO生产工艺。生物基1,4一丁二醇是以生物基丁二酸为原料,经酯化、加氢、提纯等工艺制成,生物碳含量达到80%以上。以生物基1,4-丁二醇为原料,生产的可降解塑料PBAT、PBS、PBSA、PBST等产品,是真正意义上的生物质可降解塑料,完全符合国际各国的生物质含量标准。

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