HPPO技术将成明日之星,合计年产能288万吨

  • 发布:2019/11/8 8:59:14
  • 来源:烯烃芳烃论坛

随着石化产业升级,过氧化氢直接氧化法制环氧丙烷(HPPO)技术将成明日之星。

亚化咨询《中国环氧丙烷产业链年度报告2019》显示,新建HPPO装置12套,合计年产能288万吨。

环氧化合物产业链技术与市场论坛2019将于124-5苏州召开。HPPO技术进展与产业化应用将是重点议题。

——HPPO技术的市场机遇与国家政策支持

《中国环氧丙烷产业链年度报告2019》显示,随着落后产能陆续退出,PO供需缺口将进一步加大。亚化咨询测算,到2019-2023年,PO年产量分别为281、307、342、372、402万吨,年需求量分别为324、348、371、390、413万吨,供需缺口分别为43、41、28、18、11万吨。如果考虑氯醇法产能的陆续退出,PO供给缺口将进一步加大。

在众多化工产品中,环氧丙烷属于佼佼者。2018年,除去HPPO法,其它路线环氧丙烷全年平均营业利润在1900-2400元/吨之间。得益于较高的副产品价格等因素,PO/SM路线具备最强的成本优势,拥有最高的利润空间,2018年全年利润运行在2000-3000元/吨区间,因此备受产业界青睐。

根据聚氨酯工业“十二五”发展规划建议,中国石油和化工联合会发布的《聚氨酯工业“十二五”发展规划建议》明确提出,环氧丙烷淘汰环境污染严重的氯醇法,主要发展直接过氧化法制环氧丙烷(HPPO)法。

除HPPO工艺环氧丙烷其它禁止出口。2015年11月10日,商务部及海关总署发布2015年第59号公告,将《商务部海关总署2014年第90号公告》加工贸易禁止类商品目录中符合国家产业政策,不属于高耗能、高污染的产品以及具有较高技术含量的产品剔除。公告中指出,自2015年11月10日起,国家允许直接氧化法(HPPO工艺)生产出口甲基环氧乙烷(氧化丙烯)办理加工贸易出口手续,但其他工艺环氧丙烷仍按禁止类管理。

公告显示,自2007年12月份以来中国一直持续禁止环氧丙烷加工贸易出口。2007年,商务部发布的90号文件中明确指出,进口丙烯来料加工环氧丙烷禁止出口,外加禁止高耗能、高污染的产品出口。

——HPPO技术与产业化进展

HPPO工艺是在相对比较温和的条件下,过氧化氢为氧化剂,以特殊的钛硅为催化剂,在固定床反应器中,中温、低压的液相条件下将丙烯直接氧化为PO的反应过程。该工艺丙烯单耗在0.79(吨/吨PO)左右,双氧水(折纯)单耗为0.66(吨/吨PO)左右。

虽然HPPO工艺成熟,且在中国已有两套工业化装置,但该技术路线的受到一定的局限,主要有以下几个原因:

1) 双氧水配套问题:由于双氧水无法长距离运输,因此HPPO工艺需要解决配套双氧水问题,新建双氧水装置一方面需要有充足氢气资源,另一方面由于属于危化品,双氧水装置审批难度较大;

2) 工艺反应所需双氧水浓度较高,高浓度双氧水的制备存在一定难度,目前在产的吉林神华装置,其所需的70%双氧水由赢创供应,双氧水成本较高导致装置盈利能力较差;

3)HPPO工艺中双氧水活性较高,在是生产过程中会产生部分醛类杂质,对下游生产产生影响。

 

HPPO工艺的优点为,流程简单、占地面积小、产品收率高、没有其他联产品、三废少、属于环境友好的清洁生产工艺。缺点包括,工业化时间短、工艺待完善、双氧水溶液储运困难。

目前,该技术的主要拥有者包括,陶氏化学/巴斯夫(Dow/BASF)、赢创工业集团/伍德公司(Degussa/Uhde)、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院。此外,中科院大连化物所、大连理工大学/怡达化学、华东理工大学/天津大沽化工、中国天辰工程有限公司等均开展了HPPO技术的开发工作,有望在未来实现工业化。

2008年7月,韩国SKC公司采用Degussa与Uhde作开发的HPPO技术,建成投产10万吨/年生产装置,首次将HPPO生产工艺实现工业化。

2011年,吉林神华集团引进Degussa与Uhde的HPPO技术,投资25亿元,在吉林建成国内首套且规模最大的HPPO装置,年设计能力30万吨,于2014年7月投运。

2008年底,BASF与Dow采用联合开发的HPPO技术,在比利时安特卫普建成投产一套30万吨/年PO装置。2011年,Dow与SC集团在泰国合资建成投产一套39万吨/年HPPO装置。

中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、中国石化长岭分公司、湖南长岭石化科技开发有限公司、上海工程公司、青岛安工院合作,先后开发了表面富硅多空心钛硅分子筛合成和改性技术、高选择性的HPO-1催化剂制备和复活技术、环氧化串联反应工艺和系统控制技术、环氧丙烷精制集成技术、甲醇双效精馏和热集成技术、大型列管反应器设计和制造技术及全过程安全控制技术。

2005-2012年,在实验室研究、小试和侧线试验的基础上,中石化建立1000吨/年丙烯与双氧水环氧化制备PO的中试装置,进行条件考察试验。经过两年运行,各项技术指标均符合无污染绿色生产要求,部分指标优于国外同类工艺,2012年,该技术获中国石化总公司审查通过。

2013年1月,中国石化计划采用自主开发HPPO技术,投资约12.8亿元,在长岭炼化建设一套10万吨/年工业装置。2014年7月,该装置建成中交,同年12月6日投料试车成功。标志着中国石化成为世界上第三家拥有双氧水制环氧丙烷技术的专利商,打破了国外对这一技术的垄断。

目前,工业生产装置已经实现了安全、稳定、满负荷、长周期运行。产品已成功应用于下游聚醚、丙二醇醚等行业,得到了用户的肯定和好评。2018年12月18日至19日,集团公司2018年度“十条龙”科技攻关工作会议在北京召开。会上,科技攻关领导小组审议并批准双氧水法制环氧丙烷成套技术等项目“出龙”。

2005年,中国科学院大连化学物理研究所承担的“反应控制相转移催化丙烯氧化制PO小试研究”通过了由中石化组织的技术鉴定。该法在小试中采用了第三代反应控制相转移磷钨酸季铵盐催化剂,用蒽醌法原位生成的H2O2为氧化剂,在70℃、压力小于0.3MPa、丙烯与H2O2摩尔比为3:1的反应条件下,催化丙烯环氧化制PO,PO收率不低于86%(以H2O2计),PO的选择性大于94%(以丙烯计),催化剂质量回收率大于93%。第三代反应控制相转移磷钨酸季铵盐催化剂可多次循环使用。2008年8月,该技术通过了由辽宁省科技厅组织的鉴定,实现了环境友好环氧丙烷工艺路线的目标,今后几年有望在在国内得到工业化应用。

2007年,华东理工大学在实验室小试和单管试验的基础上,与天津大沽化工股份有限公司合作建成了国内首套丙烯与双氧水直接环氧化制环氧丙烷的工业试验装置,设计规模1500吨/年,采用TS-1分子筛催化剂,考察装置运行情况及产品性质。

结果表明,连续平稳运行超过4000小时,期间环氧化反应的双氧水转化率达到90%-96 %,环氧丙烷选择性达到90%-92%,产能达到了设计要求,经过精馏纯化,产品的各项性质指标均达到了优级品的要求,实现了环氧丙烷的清洁生产。为万吨级的丙烯直接环氧化制环氧丙烷装置提供设计依据和参考。

——HPPO项目动态与发展前景

吉林神华化学工业的30万吨HPPO,湖南中石化长岭分公司10万吨HPPO已经投产。

2018年10月,金浦投资控股集团宣布,计划投资100亿元,在南京江北新材料科技园新建30万吨/年的直接氧化法制环氧丙烷(HPPO),90万吨/年丙烷脱氢(PDH)和30万吨/年双氧水(HP)装置。建成后,预计年销售收入约170亿元,年均利税约18亿元。

2019年7月23日,山东齐翔腾达与德国赢创公司、蒂森克虏伯公司两家国际企业共同签署协议,引入目前全球制环氧丙烷(PO)最为绿色环保的工艺技术。齐翔腾达通过技术许可的方式,获得了赢创单独拥有的双氧水(HP)工艺技术和与蒂森克虏伯共同拥有的环氧丙烷HPPO法工艺技术。

亚化咨询《中国环氧丙烷产业链年度报告》的数据显示,截至20199月底,试运行、在建、前期工作和计划中的环氧丙烷项目超过30个,合计产能约870万吨/年。其中,将采用HPPO技术的装置有12套,合计产能288万吨/年;将采用PO/SM技术的装置有17套,合计产能497万吨/年;将采用CHP技术的装置有2套,合计产能45万吨/年。PO/TBA路线因受联产品市场预期影响,新规划项目已不倾向该路径,目前仅一家公司计划采用该技术。

亚化咨询认为:PO/SM联产苯乙烯技术,有一体化的优势;但同时也会受到苯乙烯供需平衡的影响,而缺少HPPO技术灵活性的特点。随着技术工艺的改进,HPPO将成为石化产业的明日之星。

亚化咨询认为,环氧丙烷生产技术创新与原料的多元化发展,将进一步提高产品成本竞争力与经济性,促进产业升级。环氧丙烷盈利能力依然可期,发展空间广阔。

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[责任编辑:陈雪川]

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