國(guó)內(nèi)乙二醇行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力及發(fā)展前景分析

  1,2-乙二醇（簡(jiǎn)稱乙二醇）是聚酯的重要原料，也可用作溶劑和防凍液。乙二醇的主要生產(chǎn)方法有環(huán)氧乙烷水合法、乙烯水合法、二氯乙烷水解法等，其中環(huán)氧乙烷水合法是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法，此方法主要以來(lái)自石腦油蒸汽裂解的乙烯為原料，因此通稱石油基（或油制、非煤）乙二醇。由于原油價(jià)格上漲，以煤化工為代表的合成氣制乙二醇受到重視，并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，其中乙酸酯加氫合成路線最為成熟，已有多套裝置商業(yè)運(yùn)行，成為乙二醇的另外一條重要來(lái)源，合成氣制乙二醇也被稱作煤制（或煤基）乙二醇。由于乙烯和合成氣的原料來(lái)源較多，乙烯下游與乙二醇有競(jìng)爭(zhēng)性的產(chǎn)品也較多，分析乙二醇行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景，就需要分析其上下游和有競(jìng)爭(zhēng)性的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品。

  1乙二醇供需分析

  近10年來(lái)，我國(guó)乙二醇的表觀消費(fèi)量見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)：我國(guó)乙二醇產(chǎn)能和產(chǎn)量年復(fù)合增長(zhǎng)率在15%以上，自給率雖有提高，但缺口依然很大，每年進(jìn)口金額達(dá)數(shù)十億美元。

  1.1產(chǎn)能和產(chǎn)量構(gòu)成分析

  業(yè)內(nèi)把乙二醇的來(lái)源分為煤制乙二醇（即合成氣法）和非煤制乙二醇（乙烯法）兩大類(lèi)。合成氣的來(lái)源包括以煤、焦、天然氣為原料生產(chǎn)的合成氣，也包括焦?fàn)t氣、電石爐尾氣等以其他方式生產(chǎn)的合成氣。乙烯的來(lái)源有甲醇制烯烴(MTO)、乙醇脫水以及蒸汽裂解乙烷、丙烷、液化氣、石腦油等所產(chǎn)的乙烯。

  至2022年年底，我國(guó)乙二醇產(chǎn)能為25.09Mt/a,煤制乙二醇工藝的產(chǎn)能為9.25Mt/a,其中以天然氣為原料的產(chǎn)能為0.30Mt/a;乙烯法產(chǎn)能為15.84Mt/a,其中MTO制乙二醇的產(chǎn)能為0.69Mt/a,蒸汽裂解（通稱石油制）的產(chǎn)能約為15.15Mt/a。我國(guó)乙二醇的主要產(chǎn)能來(lái)自乙烯裝置，近10年新增的乙二醇產(chǎn)能主要來(lái)自石油基（詳見(jiàn)表2)。

  受原料價(jià)格和競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品的影響，近幾年煤制乙二醇和非煤制乙二醇的負(fù)荷率有較大差別，非煤制乙二醇的運(yùn)行負(fù)荷一直維持在67%的較高水平，煤基乙二醇的運(yùn)行負(fù)荷僅為45%左右。

  1.2進(jìn)出口分析

  近幾年我國(guó)乙二醇的進(jìn)口來(lái)源主要有沙特阿拉伯、加拿大、中國(guó)臺(tái)灣省、美國(guó)和伊朗等國(guó)家與地區(qū)（見(jiàn)表3)。2022年從前五位進(jìn)口的乙二醇量占進(jìn)口總量的91.24%,其中沙特阿拉伯占進(jìn)口總量的56.17%。

  根據(jù)上述分析，雖然我國(guó)乙二醇產(chǎn)能可以滿足市場(chǎng)需求，但裝置大都處于低負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)口量居高不下，這說(shuō)明國(guó)內(nèi)的部分產(chǎn)能不具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

  2不同工藝的成本分析

  乙二醇的生產(chǎn)工藝可分為合成氣法和乙烯氧化水合法兩大類(lèi)，合成氣的主流原料為煤，乙烯氧化水合法的原料則為乙烯。在以乙烯氧化法制乙二醇的工藝中，乙烯的主流原料有：石腦油、輕烴（包括乙烷、丙烷、液化氣等），另外還有新發(fā)展起來(lái)的MTO工藝。國(guó)內(nèi)大多數(shù)甲醇裝置以煤為主要原料，因此，經(jīng)甲醇制烯烴的裝置也稱煤制烯烴(CTO)。

  截至2022年，我國(guó)乙烯產(chǎn)能為47.29Mt/a,產(chǎn)量為28.98Mt,石腦油蒸汽裂解占總產(chǎn)能的72.7%,仍是我國(guó)乙烯的主流生產(chǎn)工藝；其次是CTO/MTO工藝，總產(chǎn)能為15.99Mt/a,占14.5%,MTO項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益主要取決于煤炭?jī)r(jià)格和甲醇成本；乙烷制乙烯的產(chǎn)能為6.15Mt/a（在乙烷裂解產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)時(shí)僅計(jì)入純乙烷制乙烯的裝置）。

  乙烯生產(chǎn)工藝的主要成本構(gòu)成包括：原料、輔助原料（催化劑及化學(xué)品）、能源動(dòng)力消耗、人工工資、折舊、修理費(fèi)以及其他制造費(fèi)等（見(jiàn)表4)。

  根據(jù)上述成本構(gòu)成可計(jì)算出不同時(shí)期烯烴的成本，近10年不同原料生產(chǎn)的烯烴成本對(duì)比如圖1所示。

  由圖1可以看出：石腦油裂解制烯烴的單位成本與原油價(jià)格相關(guān)性較高，在高油價(jià)條件下，石腦油法烯烴成本最高，乙烷法成本最低，MTO法居中；在低油價(jià)條件下，MTO法成本最高，石腦油法最低，乙烷法居中。綜合看，乙烷法烯烴成本受原油價(jià)格影響較小，在原油價(jià)格高于60美元／桶時(shí)，乙烷法制烯烴就具有較明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

  乙烷裂解制乙烯的毛利雖然較高，但資源有限，美國(guó)是全球最主要的乙烷供給方，該法產(chǎn)品單一，抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱。國(guó)內(nèi)石腦油蒸汽裂解裝置一般按照煉化一體化配置，上游和下游可以彌補(bǔ)乙烯裝置的部分虧損。MTO裝置則逢高開(kāi)車(chē)、遇低停產(chǎn)；對(duì)于自帶甲醇的MTO,則可靈活調(diào)節(jié)甲醇和烯烴的出廠比例。

  目前我國(guó)比較成熟的合成氣制乙二醇工藝是草酸酯加氫路線。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的煤制乙二醇的原料、能源消耗略有差異。我國(guó)煤制乙二醇裝置大部分在新疆、內(nèi)蒙古、山西、河南等煤炭資源豐富的地區(qū)，因此，合成氣制乙二醇所需蒸汽大多采用燃煤鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)。

  煤制乙二醇的成本總體上波動(dòng)不大，2018年之前，煤制乙二醇有較大的利潤(rùn)空間。自2019年6月開(kāi)始，煤制乙二醇的成本高于市場(chǎng)價(jià)，其間偶有順價(jià)，但大多數(shù)月份利潤(rùn)倒掛，尤其是2021年9—10月煤炭?jī)r(jià)格異動(dòng)，煤制乙二醇利潤(rùn)倒掛嚴(yán)重。至此，煤制乙二醇的黃金時(shí)間已成過(guò)去。

  上述分析結(jié)果表明：在各種乙烯生產(chǎn)工藝中，乙烷裂解法成本最低，MTO成本最高；隨著煤炭?jī)r(jià)格走高，煤制乙二醇的盈利能力大幅度縮水，在盈虧平衡線上下波動(dòng)。

  3不同產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)力分析

  乙烯下游產(chǎn)品對(duì)乙二醇形成競(jìng)爭(zhēng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)內(nèi)乙烯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：聚乙烯占63.5%、環(huán)氧乙烷占10.3%、乙二醇占9.0%、苯乙烯占8.9%、聚氯乙烯占5.5%、其他占2.8%。與乙二醇形成直接競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品有聚乙烯和環(huán)氧乙烷。

  3.1聚乙烯

  聚乙烯在乙烯的下游消費(fèi)中比例較高。聚乙聚單體，在催化劑作用下進(jìn)行聚合。采用不同的生產(chǎn)方法可得到不同密度的產(chǎn)物，通常分為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。就價(jià)格而言，LDPE價(jià)格高于HDPE,LLDPE價(jià)格最低。

  3.2環(huán)氧乙烷

  國(guó)內(nèi)乙烯配套的下游裝置中，通常按照環(huán)氧乙烷／乙二醇聯(lián)產(chǎn)配置，并以乙二醇為主產(chǎn)品。因此，乙烯法乙二醇裝置大多具備生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的條件，只是環(huán)氧乙烷精制略有差別，“三塔流程”適合于環(huán)氧乙烷為主的生產(chǎn)裝置，“單塔流程”更適合以乙二醇生產(chǎn)為主的裝置。文章以新建的200kt/a環(huán)氧乙烷裝置為例測(cè)算環(huán)氧乙烷效益。

  3.3乙二醇

  國(guó)內(nèi)大型乙烯項(xiàng)目一般都配置了環(huán)氧乙烷/乙二醇項(xiàng)目。為便于比較，以乙烯下游配套的600kt/a乙二醇裝置為比較基礎(chǔ)。以乙烯為原料分別生產(chǎn)聚乙烯、環(huán)氧乙烷和乙二醇3種產(chǎn)品，各產(chǎn)品的利潤(rùn)見(jiàn)圖2。

  由圖2可見(jiàn)：環(huán)氧乙烷的利潤(rùn)高于聚乙烯和乙二醇，因此在環(huán)氧乙烷／乙二醇聯(lián)產(chǎn)的裝置中，企業(yè)更愿意多產(chǎn)環(huán)氧乙烷，這也是2023年以來(lái)部分裝置通過(guò)改造，多產(chǎn)環(huán)氧乙烷、減少乙二醇產(chǎn)量的原因。在2018年以前，生產(chǎn)乙二醇的利潤(rùn)高于聚乙烯，之后因煤制乙二醇參與競(jìng)爭(zhēng)，乙二醇的利潤(rùn)出現(xiàn)較大跌幅。

  上述分析表明，在乙烯下游產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)品也處于劣勢(shì)。

  4“雙碳”背景下的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力分析

  4.1合成氣制乙二醇

  以600kt/a煤制乙二醇為例，1t乙二醇在合成氣單元消耗的熱力（主要為蒸汽）、電力分別為15476.26MJ、807.28kWh,總計(jì)折合CO2排放2377.10kg。

  在合成氣制乙二醇的合成單元，乙二醇在生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放184.95kg/tCO2。熱力輸入折43.38kgCO2,電力輸入折654.87kgCO2,合計(jì)1t乙二醇排放698.25kgCO2。

  以煤為原料合成乙二醇產(chǎn)品其CO2排放量合計(jì)為5.89t/t。

  4.2乙烯制乙二醇

  國(guó)內(nèi)以乙烯為原料制乙二醇的生產(chǎn)工藝，都是經(jīng)氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，再水合生產(chǎn)乙二醇。不同專(zhuān)利商的加工流程稍有差別，有的適合環(huán)氧乙烷為主的生產(chǎn)裝置，有的更適合以乙二醇為主的生產(chǎn)裝置。乙烯法制乙二醇工藝的CO2排放量為1.2t/t,遠(yuǎn)低于煤制乙二醇的碳排放量。

  4.3聚乙烯

  聚乙烯是乙烯下游的主要消費(fèi)領(lǐng)域，將聚乙烯的碳排放作為乙烯法制乙二醇工藝碳排放的參照。聚乙烯的碳排放包括：主要原料乙烯，輔助原醇胺、白蠟油、氯化二乙基鋁等，輔助燃料、尾氣催化焚燒、輸入的熱力和電力等。主要原輔料扣除產(chǎn)品副產(chǎn)品帶出后，1t產(chǎn)品產(chǎn)生CO264.98kg、天然氣助燃產(chǎn)生0.31kg、熱力輸入398.37kg、電力324.62kg。聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程中，1t聚乙烯排放CO2788.28kg。與乙烯法制乙二醇工藝，聚乙烯單位產(chǎn)品的碳排放更低。

  由以上分析可見(jiàn)，乙烯法制乙二醇工藝的碳排放是煤基合成氣制乙二醇的1/5,但在乙烯下游產(chǎn)品中，乙二醇的碳排放高于聚乙烯。因聚乙烯的價(jià)格高于乙二醇，在以產(chǎn)值、工業(yè)增加值為指標(biāo)時(shí)，乙二醇處于劣勢(shì)。

  5發(fā)展建議

  綜上分析，國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)業(yè)面臨著內(nèi)部和外部雙重壓力。乙二醇主要用于聚酯生產(chǎn)，我國(guó)是全球最大的聚酯生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，是全產(chǎn)業(yè)鏈上的重要環(huán)節(jié)，一旦該產(chǎn)業(yè)衰退，將給我國(guó)聚酯、化纖、紡織服裝這條完整產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)重大影響。因此建議：

  (1)對(duì)于產(chǎn)品單一的中小型煤制乙二醇企業(yè)，利用現(xiàn)有設(shè)施，形成“一頭多尾”、多聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展模式，尤其是專(zhuān)用化工中間體、濕電子產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)節(jié)。

  (2)對(duì)于大型的煉化一體化企業(yè)，可考慮適當(dāng)增加環(huán)氧乙烷及下游產(chǎn)品，也可增加其他以乙烯為原料的產(chǎn)品產(chǎn)量，以平衡乙二醇不景氣時(shí)乙烯的出路。

  在二氧化碳減排方面建議：

  (1)對(duì)于煤制乙二醇的生產(chǎn)裝置，利用綠氫替代煤制合成氣的氫氣，1t乙二醇可減排二氧化碳約2/3。

  (2)回收自產(chǎn)的CO2,與綠氫合成甲醇。

  (3)對(duì)于乙烯法乙二醇裝置，將環(huán)氧乙烷工序中回收的CO2與環(huán)氧乙烷反應(yīng)合成碳酸乙烯酯，再與甲醇反應(yīng)，生產(chǎn)碳酸二甲酯(DMC),聯(lián)產(chǎn)乙二醇（該工藝也稱環(huán)氧乙烷酯交換法）。所產(chǎn)DMC是鋰電池電解液的關(guān)鍵溶劑，目前已有工業(yè)裝置在運(yùn)行。

  (4)將回收的二氧化碳與環(huán)氧丙烷、苯酐生產(chǎn)可降解塑料(PPCP)。

  6結(jié)論

  (1)供需方面，國(guó)內(nèi)乙二醇產(chǎn)能過(guò)剩，開(kāi)工不足，煤制乙二醇裝置開(kāi)車(chē)負(fù)荷逐年走低。

  (2)生產(chǎn)成本方面，原油價(jià)格較低時(shí)，油基乙二醇成本最低；原油價(jià)格較高時(shí)，乙烷裂解制乙烯法乙二醇成本最低，MTO制乙二醇沒(méi)有成本優(yōu)勢(shì)；隨著煤炭?jī)r(jià)格走高，煤制乙二醇的盈利高峰期已過(guò)。

  (3)價(jià)格方面，來(lái)自中東的低成本乙二醇對(duì)國(guó)內(nèi)乙二醇市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響，進(jìn)口乙二醇更具競(jìng)爭(zhēng)力。

  (4)在乙烯為原料的主要下游產(chǎn)品中，環(huán)氧乙烷利潤(rùn)最高，聚乙烯居中，乙二醇?jí)|底。

  (5)碳排放方面，煤制乙二醇的噸產(chǎn)品CO2排放量是乙烯法的5倍，乙烯法生產(chǎn)乙二醇有利于減少碳排放；以乙烯為原料生產(chǎn)聚乙烯，噸產(chǎn)品的CO2排放量為0.788t;從單位產(chǎn)品碳排放數(shù)量看，乙烯法生產(chǎn)乙二醇的噸產(chǎn)品碳排放高于聚乙烯。備施工費(fèi)用等。其中項(xiàng)目改造設(shè)計(jì)費(fèi)用15萬(wàn)元；動(dòng)設(shè)備采辦費(fèi)用110萬(wàn)元，動(dòng)設(shè)備施工費(fèi)用20萬(wàn)元；靜設(shè)備采辦費(fèi)用60萬(wàn)元，靜設(shè)備施工費(fèi)用5萬(wàn)元。

  合計(jì)總投資：15+110+20+60+5=210萬(wàn)元。(4)實(shí)際年收益本項(xiàng)目年度總節(jié)支增效：197.18+43.15=240.33萬(wàn)元；投資年折舊費(fèi)：210/14=15萬(wàn)元；去除設(shè)備折舊費(fèi)后的實(shí)際年收益：240.33-投資回收期=210/225.33=0.93a。

  5結(jié)語(yǔ)

  某煉油廠對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行整體節(jié)能優(yōu)化改造，更換了高效水泵，水泵出口水力閥改造為微阻管力閥，風(fēng)機(jī)葉片改造為新型材料制造的葉片，改造后循環(huán)水系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，循環(huán)水泵節(jié)電率17.16%,風(fēng)機(jī)功率下降11.85%,一年節(jié)約電費(fèi)約240萬(wàn)元，節(jié)電效果顯著。