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碳中和應用範圍和前景

生活 更新时间:2024-12-24 09:58:34

1,4-丁二醇(BDO)是一種重要的有機和精細化工原料,它被廣泛應用于化工、醫藥、紡織、造紙、汽車和日用化工等領域。由BDO可以生産四氫呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚氨酯樹脂(PU)、塗料和增塑劑等,以及作為溶劑和電鍍行業的增亮劑等。

近年來,中國BDO市場規模進一步擴大。根據隆衆咨詢統計,2015-2020年中國BDO總産量由81.6萬噸增加至144.7萬噸,年複合增長率12.14%,同期表觀消費量由83.82萬噸增加至151.77萬噸,年複合增長率12.61%。期間,規模級别的BDO産能相繼建設及投産,推動中國BDO産能進入快速增長階段,同時BDO産量也相應快速增加,2019年成為國内BDO産能擴能最大的一年,行業累計擴能22.4萬噸,新增産能主要集中于新疆和陝西,其中新疆16.4萬噸/年、陝西6萬噸/年。

2015-2020年中國BDO市場供需變化圖

碳中和應用範圍和前景(碳中和驅動可降解關鍵原料BDO工藝路線多樣化發展)1


具體到消費結構來看,2020年PTMEG、PBT、GBL、PU漿料、PBS/PBAT、TPU六大領域分别占比51.0%、25.3%、10.0%、6.2%、4.5%、1.3%。預計,2021-2025年中國BDO市場消費将呈現結構性變化,PBS/PBAT消費比例有望大幅提升。

可降解塑料PBS/PBAT可替代聚烯烴、聚酯等通用材料,廣泛用作一次性日用品、包裝材料、農用薄膜等領域,其對原料BDO的噸單耗為0.4-0.5噸。根據隆衆咨詢統計,2020年中國PBS/PBAT總産能約32萬噸,全年産量合計15萬噸,折合對BDO消耗量約6.8萬噸。2021-2025年國内PBS/PBAT産能将實現跨越式發展,在建及規劃的PBS/PBAT新增産能已逾800萬噸,恒力石化、萬華化學、道恩股份、瑞豐高材等上市公司等上市公司紛紛布局PBS/PBAT項目。按照PBS/PBAT類産品滲透率30%-35%計算,2025年PBS/PBAT類産品總産量或可達到250萬噸-300萬噸,折合對BDO需求量約113萬噸-135萬噸。預計,2025年PBS/PBAT占據國内BDO總消費量37.8%,比2020年大幅提升33.4個百分點。

2020年中國BDO市場消費結構

碳中和應用範圍和前景(碳中和驅動可降解關鍵原料BDO工藝路線多樣化發展)2


2025年中國BDO市場消費結構預測

碳中和應用範圍和前景(碳中和驅動可降解關鍵原料BDO工藝路線多樣化發展)3


市場消費規模的擴大,推動國内BDO行業擴能步伐加快。根據項目預報數據來看,2021-2025年中國BDO行業新建、拟建項目涉及總産能469萬噸,炔醛法計劃産能397萬噸,順酐法計劃産能72萬噸。

2021-2025年中國BDO新建、拟建項目統計表

單位:萬噸

碳中和應用範圍和前景(碳中和驅動可降解關鍵原料BDO工藝路線多樣化發展)4


炔醛法主導市場

2020年中國BDO有效産能222.4萬噸,其中炔醛法産能202.4萬噸,占比91%,炔醛法又分為電石法制乙炔(産能161.9萬噸)及天然氣法制乙炔(産能40.5萬噸)。

電石制乙炔法主要原料是電石(乙炔)、甲醛和氫氣。我國電石生産量居世界第一,有充足的資源;甲醛由甲醇生産,甲醇資源易得,且甲醇生産甲醛工藝成熟、投資少,極易建設;氫氣資源可由各種含H2的馳放氣回收利用,投資少,成本低。同時,已投産或在建的電石制乙炔法BDO生産企業可配套建設BDO下遊産品如THF、GBL等生産裝置,一旦BDO銷售受阻,還可生産高附加值的下遊産品,以規避單一産品帶來的市場風險。

但是,随着國家供給側改革與環保政策的變化,電石作為碳排放較高的行業受到越來越多的制約,下遊需求(主要是PVC)卻在不斷增長,導緻2016年以來電石的價格不斷創新高。2021年内蒙古自治區為了應對國家碳減排要求,推行了新的電價政策,電石生産用電每度提升0.1元,這意味着電石的生産成本将提升340元/噸左右,BDO行業邊際成本上升。同時,國家不斷出台各項環保和安全生産的法律法規,對乙炔生産的環境污染控制和安全衛生要求越來越高,因此炔醛法工藝将受到更多環保、安全、成本的制約。

天然制乙炔方面,國内天然氣法BDO産能很少,主要原因是國内天然氣資源有限,政府很少批準天然氣化工項目。在2007年國家發改委頒布的《天然氣利用政策》中就規定以天然氣制乙炔屬于限制類項目,項目審批的要求非常高。

順酐法重出江湖

順酐法主要原料為苯或正丁烷。正丁烷取自液化石油氣或天然氣(簡稱LPG)。通常,LPG的用途為民用燃料,與國際油品價格上漲依附關系較弱,當液化氣資源優勢明顯,供應充足價格低廉的情況下,正丁烷法順酐的生産成本很低,再以順酐為原料生産1,4-丁二醇不僅價格優勢明顯,而且生産出來的1,4-丁二醇産品質量高,對環境友好,無污染;原料消耗低,節約資源。而且順酐法流程較短,根據操作條件不同,能出多個産品,滿足下遊市場的靈活需要。

2013年以前順酐法與炔醛法兩種生産工藝是國内BDO行業的主流工藝,産能規模一度占到國内BDO總産能的40%左右。2013年以後,順酐法BDO裝置因虧損壓力基本退出國内市場。現在受益于環保政策驅動,順酐-BDO-生物全降解材料一體化發展工藝路徑關注度逐漸提高。

2020年8月20日宇新股份與惠州新材料産業園規劃建設指揮部簽署了《戰略合作框架協議》,就公司在惠州新材料産業園内投資建設 輕烴綜合利用項目,項目包括先行項目和主體項目,總投資額約為人民币159億元。其中先行項目為6萬噸/年PBAT項目,投資額約為人民币5億元。主體項目一期、主體項目二期、主體項目遠期包括但不限于PBAT、PDH、聚丙烯、順酐、1,4-丁二醇等裝置,總投資約154億元。

2021年5月28日總投資35億元的中景石化•福建省首個丙烷脫氫項目舉行正式投産儀式。目前,福清江陰中景石化科技園已投産的一期項目,總投資180億元,産值達300億元;二期在建項目,總投資160億元,總産值700億元,将在2023年前逐項分批建成投産;三期項目總投資180億元,将利用副産品氫氣為原料,進一步延伸産業鍊,實現産值500億元,将于2024年全部投産。其中,規劃年産能包括80萬噸順酐,60萬噸BDO,30萬噸生物全降解材料,15萬噸改性全生物降解材料。此外,還有80萬噸聚四氫呋喃、10萬噸氨綸、80萬噸雙氧水、40萬噸環氧丙烷和30萬噸聚醚多元醇等。

生物基BDO正在探索階段

作為石油基BDO的替代品,生物基BDO具有石油基BDO相同的分子結構,不同之處在于,生物基BDO是由可再生資源制成的,有利于二氧化碳的減排。

根據意大利Novamont公司的LCA分析,與石油基BDO相比,生物基BDO在其整個生命周期中減少了60%的溫室氣體。

意大利Novarnont公司是世界上最早進行生物降解塑料産業化的企業,Novamont的PBAT商品名是Origo-Bi,跟澱粉共混的降解塑料為Mater-Bi。2004年,Novamont公司收購了美國伊士曼公司的“Eastar-Bio”共聚酯系生物降解塑料業務。2016年,Novamon公司使用Genomatica公司的技術,展開了年産30000噸生物基BDO的工廠的建設。另外,Genomatica公司還授權了今年美國公司Cargill與分銷公司德國Helm生物基BDO的生産技術。

2021年6月美國Cargill與化學品營銷和分銷公司德國Helm成立了一家名為Qore的合資企業,并将投資3億美元在美國建立首個商業規模的生物基1,4-丁二醇(BDO)裝置,預計每年至少生産6.5萬噸生物BDO,品牌名為Qira。

目前,我國國内生物基BDO生産正在探索階段。據悉,山東蘭典生物科技股份有限公司正在研發用生物基丁二酸制生物基BDO生産工藝。生物基1,4一丁二醇是以生物基丁二酸為原料,經酯化、加氫、提純等工藝制成,生物碳含量達到80%以上。以生物基1,4-丁二醇為原料,生産的可降解塑料PBAT、PBS、PBSA、PBST等産品,是真正意義上的生物質可降解塑料,完全符合國際各國的生物質含量标準。

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