丙烷直接氧化法生產(chǎn)丙烯酸新工藝投資前景分析

丙烷直接氧化法生產(chǎn)丙烯酸新工藝投資前景分析近期茂名石化工業(yè)園某企業(yè)宣布，計(jì)劃要投建丙烷直接氧化法丙烯酸裝置，年生產(chǎn)能力在5萬噸/年，這是中國(guó)對(duì)外宣布的第二套丙烷直接氧化法丙烯酸生產(chǎn)裝置，目前已有諸多企業(yè)開展了此項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)的調(diào)查，很多企業(yè)表達(dá)出強(qiáng)烈的興趣。為什么這么多企業(yè)對(duì)丙烷直接氧化法丙烯酸生產(chǎn)技術(shù)感興趣？新的丙烯酸生產(chǎn)工藝能否具有競(jìng)爭(zhēng)力？在此進(jìn)行相關(guān)分析。1、丙烯酸生產(chǎn)工藝分析丙烯酸生產(chǎn)工藝有多種，分別是有氯乙醇法、氰乙醇法、高壓Reppe（雷普）法（高壓羰基合成法）、烯酮法、丙烯腈水解法、丙烯直接氧化法，并且隨著化工技術(shù)的發(fā)展，最近幾年又衍生出新的生產(chǎn)工藝技術(shù)，如醋酸甲醛法、生物法、丙烷一步法等。雖然生產(chǎn)工藝眾多，但是目前最成熟且工業(yè)化應(yīng)用最為廣泛的，僅有丙烯直接氧化法。氯乙醇法這是丙烯酸生產(chǎn)中最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法之一，氯乙醇與氰化鈉在堿性催化劑的作用下，會(huì)生成氰乙醇，經(jīng)過硫酸反應(yīng)和脫水處理后，可以得到丙烯腈，再進(jìn)行水解或醇解后，便可獲得丙烯酸。氰乙醇法是以原材料氰化鈉與氯乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，第一步得到中間產(chǎn)品氰乙醇溶液，第二步加入硫酸作為催化劑發(fā)生水解反應(yīng)，經(jīng)過分離提純得到產(chǎn)品丙烯酸。高壓Reppe（雷普）法法為乙炔與一氧化碳的羰基合成法，在鹽存在下于四氫呋喃溶液中進(jìn)行反應(yīng)，制備丙烯酸。烯酮法法使用的原料為乙烯酮，先將乙酸通過裂解反應(yīng)獲得乙烯酮，隨后在與不含水分的甲醛進(jìn)行反應(yīng)，生成丙內(nèi)酯，以此作為催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)異構(gòu)成丙烯酸。丙烯腈水解法對(duì)丙烯腈進(jìn)行水解，使其生成丙烯酰胺和硫酸鹽，在經(jīng)過水解處理之后，便可生成丙烯酸。丙烯氧化法，即將原材料丙烯與空氣以及水蒸汽按配比混合，加入適量的催化劑，發(fā)生氧化反應(yīng)生產(chǎn)得到中間品丙烯醛，丙烯醛與空氣、水蒸汽在催化劑作用下，進(jìn)一步氧化反應(yīng)、分離、精制得到丙烯酸。丙烯氧化法是目前主流的丙烯酸生產(chǎn)工藝。醋酸甲醛法是屬于煤化工合成路線，是醋酸和甲醛羥醛縮合反應(yīng)合成丙烯酸過程。生物法是葡萄糖或另外碳水化合物通過生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)丙烯酸。圖1中國(guó)丙烯酸產(chǎn)業(yè)鏈圖2、丙烷一步法優(yōu)勢(shì)分析丙烷直接氧化法是利用特定的催化劑，在特定的反應(yīng)條件下，使丙烷和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成丙烯酸。丙烷直接氧化法雖然與丙烯氧化法在反應(yīng)原理上有本質(zhì)的區(qū)別，但其實(shí)際上是由丙烯氧化法衍生出來的。該方法以丙烷和空氣為原料，經(jīng)氧化、吸收、萃取、精餾得到粗丙烯酸。該法采用固定床工藝，以混合金屬氧化物為催化劑直接兩步氧化生成丙烯酸，可縮短丙烷脫氫至丙烯的過程，可以實(shí)現(xiàn)原料丙烷的循環(huán)利用。丙烷直接氧化制備丙烯酸工藝不通過丙烯醛過程，與丙烯直接氧化法相比，具有流程短及環(huán)境污染物少的特點(diǎn)。由于屬于新技術(shù)，所以目前暫無工業(yè)化生產(chǎn)裝置，該工藝反應(yīng)條件的控制也是丙烷直接氧化法丙烯酸生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵步驟。根據(jù)工藝流程來看，丙烷一步法在流程上要明顯短于丙烯氧化法，但是由于需要特殊的催化劑類型，所以在選擇性、活性及穩(wěn)定性方面，對(duì)工藝技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛的考驗(yàn)。另外，丙烷一步法原料為丙烷，可以是天然氣副產(chǎn)丙烷，也可以用煉油副產(chǎn)丙烷，所以較丙烯直接氧化法具有原料來源廣泛的特點(diǎn)。從原料價(jià)格走勢(shì)來看，丙烷較丙烯的價(jià)格更低，從2009年至2023年兩者價(jià)差始終保持3200元/噸左右，隨著丙烷利用率的提升，以及丙烯供應(yīng)量的過剩預(yù)期下，導(dǎo)致兩者價(jià)差逐漸縮小，至2023年價(jià)差已經(jīng)縮小至1700元/噸左右。圖2丙烷與丙烯價(jià)格走勢(shì)（單位：元/噸）3、丙烯酸行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析之所以大家都在積極拓展新的生產(chǎn)工藝，是因?yàn)槟壳爸袊?guó)主流的大宗化學(xué)品已基本處于過剩和即將要過剩的境地，其中丙烯酸也不例外。丙烯酸是丙烯酸酯的重要單體，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈精細(xì)化拓展的關(guān)鍵產(chǎn)品，下游可以作為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、SAP樹脂和丙烯酸特種酯的基礎(chǔ)原料，也正是由于丙烯酸的特殊供應(yīng)，導(dǎo)致最近幾年生產(chǎn)規(guī)模逐漸提高。截至2023年底，中國(guó)丙烯酸規(guī)模已突破400萬噸/年，年均增速超過4%，實(shí)現(xiàn)了歷史高點(diǎn)，從而引發(fā)進(jìn)一步的競(jìng)爭(zhēng)。丙烯酸規(guī)模的擴(kuò)大，帶動(dòng)了丙烯酸產(chǎn)量的提升，截至2023年底，中國(guó)丙烯酸產(chǎn)量突破270萬噸/年，年均呈現(xiàn)10%以上的速度遞增。中國(guó)丙烯酸產(chǎn)業(yè)鏈中，大部分為一體化模式發(fā)展，下游多配套丙烯酸酯，所以丙烯酸的產(chǎn)量更多體現(xiàn)的是下游酯類產(chǎn)量的增長(zhǎng)。根據(jù)過去幾年的走勢(shì)來看，中國(guó)丙烯酸供應(yīng)量提升，但是整體開工率水平不及70%。按照行業(yè)評(píng)估市場(chǎng)過剩的標(biāo)準(zhǔn)來看，開工率低于75%大多處于過剩的現(xiàn)狀，而丙烯酸市場(chǎng)過去幾年開工率均達(dá)不到70%。也正是由于丙烯酸市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致企業(yè)開工率不高。所以，很多擬在建的企業(yè)都在積極尋找新的技術(shù)，予以從目前丙烯酸殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中尋得些許生存空間?？v觀丙烯酸其他幾種生產(chǎn)工藝類型，大部分生產(chǎn)工藝存在原料無法供應(yīng)、生產(chǎn)工藝成本較高及技術(shù)壁壘較高的特點(diǎn)，所以丙烷一步法丙烯酸受到了行業(yè)的高度關(guān)注。圖3中國(guó)丙烯酸開工率走勢(shì)（單位：萬噸/年）數(shù)據(jù)來源：生意社4、丙烷一步法成本分析對(duì)于丙烷一步法生產(chǎn)工藝的競(jìng)爭(zhēng)，除了此工藝是否真正具有成熟且工業(yè)化落地的可能性之外，更多關(guān)注的是成本能比丙烯直接氧化法低多少？根據(jù)相關(guān)資料顯示，丙烷一步法生產(chǎn)工藝中，丙烷單耗在0.87-1.235，其他的生產(chǎn)工藝輔料中，有萃取劑、阻聚劑、丙烷氧化催化劑、對(duì)甲苯磺酸等產(chǎn)品，這些基礎(chǔ)輔料的單位成本約在440元/噸。公用工程方面，包括新鮮水、脫鹽水、電、氮?dú)?、儀表風(fēng)、燃料氣、循環(huán)水及蒸汽等，這些成本約在1500元/噸左右。在不考慮財(cái)務(wù)費(fèi)用、管理費(fèi)、折舊等費(fèi)用的前提下，基礎(chǔ)輔料和公用工程成本總計(jì)在2000元/噸左右，這一成本也可以稱為加工成本。從加工成本對(duì)比丙烯直接氧化法來看，兩者加工成本差距不大。但是需要特別說明的是，由于丙烷一步法生產(chǎn)工藝成成熟度有待市場(chǎng)考驗(yàn)，有些生產(chǎn)技術(shù)中，丙烷的單耗可以達(dá)到0.87左右，而有些生產(chǎn)工藝僅能做到1.235。所以，如果丙烷單耗發(fā)生了變化，那么丙烯酸成本也有明顯的變化。根據(jù)0.87丙烷單耗測(cè)算，在加工成本不變的前提下，無論采用國(guó)產(chǎn)丙烷還是進(jìn)口丙烷，丙烷一步法都較丙烯直接氧化法具有成本優(yōu)勢(shì)。從過去幾年的理論變化情況來看，兩者價(jià)差約在1200元/噸左右。圖4中國(guó)丙烷一步法（0.87單耗）和丙烯直接氧化法丙烯酸成本對(duì)比（單位：元/噸）如果采用1.235丙烷的單耗來看，按照進(jìn)口丙烷和國(guó)產(chǎn)丙烷的價(jià)格走勢(shì)對(duì)比，測(cè)算得到丙烯直接氧化法在過去更多時(shí)間內(nèi)具有一定的成本優(yōu)勢(shì)，特別是2009年至2015年期間內(nèi)。但是從2016年至2020年期間內(nèi)，丙烯直接氧化法成本優(yōu)勢(shì)不明顯，但是兩者生產(chǎn)工藝差距不大。從2021年至2023年期間內(nèi)，丙烯直接氧化法成本優(yōu)勢(shì)較為明顯。圖

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中國(guó)丙烷一步法（1.235單耗）和丙烯直接氧化法丙烯酸成本對(duì)比（單位：元/噸）也就是說，如果丙烷單耗發(fā)生了巨大的變化，丙烷一步法不具有明顯的成本競(jìng)爭(zhēng)力，相反，丙烯直接氧化法更具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。丙烷一步法丙烯酸生產(chǎn)工藝，從工藝流程來看具有流程短的特點(diǎn)，并且丙烷原料較丙烯成本更低。但是由于技術(shù)成熟度限制，導(dǎo)致無實(shí)際的工業(yè)化裝置對(duì)比，此對(duì)比結(jié)果僅供參考使用，投資指導(dǎo)價(jià)值有限。未來丙