我国醋酸乙烯不同工艺路线的技术经济分析

我国醋酸乙烯不同工艺路线的技术经济分析2010-03-10醋酸乙烯是一种无色透明、有强烈气味的液体。随着以醋酸乙烯为原料的聚乙烯醇、聚醋酸乙烯和聚乙烯醇缩醛树脂等产品在涂料、合成纤维、皮革加工和土壤改良等领域的广泛应用，醋酸乙烯的生产技术得到了进一步发展。2008年是我国醋酸乙烯及其下游衍生物产业发展史上里程碑式的一年，新增生产能力超过500kt，总生产能力达到了1710kt/a。生产能力大增使得国内市场竞争趋于白热化，因此，及时分析和研究醋酸乙烯的竞争优势，通过不同工艺路线的经济分析，将有利于企业在醋酸乙烯激烈的市场竞争中立于不败之地。1醋酸乙烯的主要工艺技术醋酸乙烯的生产技术有乙炔法和乙烯法两种，乙炔法按原料来源可分为电石乙炔法和天然气乙炔法两种。其中乙烯法由于工艺性、经济性好而占主导地位，占世界总生产能力的72%以上。乙炔法在经济上不如乙烯法，但在电石和天然气资源比较丰富的地区，仍具有相当的竞争力。乙烯法流程较短，乙炔法特别是电石乙炔法流程较长，工艺过程较为复杂。在这3种生产方法中，天然气乙炔法装置投资最大，技术难度大；以电石乙炔为原料的路线，技术简单，在相同规模下基建投资比乙烯法、天然气乙炔法要少得多。与乙烯法相比，电石乙炔法最大的缺点是存在环保问题。电石生产过程中主要的污染因素是电石炉生产过程产生的大量含尘尾气、电石渣及各生产工序中固体物料在烘干、破碎、输送过程中的无组织含尘气体的排放，电石法产生的粉尘为30-80kg/t。另外电石生产能耗很大，因此该法在欧美国家已经逐渐被淘汰。1998年BP阿莫科公司开发出流化床乙烯气相法制醋酸乙烯的LeaP工艺，2001年Celanese公司开发了固定床Vantage工艺，这两种工艺的成功开发，将醋酸乙烯的生产技术水平提高到了一个新高度。据报道，LeaP工艺采用新设计的流化床反应器系统和催化剂，使装置投资费用降低30%。乙烯法和乙炔法所生产的醋酸乙烯成品中醋酸乙烯含量都超过99.5%，而所含的杂质略有不同，乙炔法醋酸乙烯中醛类含量高于乙烯法，这些醛类绝对含量虽然不高，但对聚合反应有较大的影响。所以对以生产聚乙烯醇为最终产品的醋酸乙烯来说，乙烯法的质量比乙炔法稍好。2我国各种工艺制醋酸乙烯成本比较2.1醋酸乙烯的价格变化趋势目前我国主要的醋酸乙烯生产装置有13家，总生产能力为1350kt/a(见表1)。随着国内化工产品景气周期的变化，国内醋酸乙烯的价格大体上呈现周期性的波动。从目前来看，国际石油市场是牵动石油化工产品价格的关键因素之一，近年来石油价格居高不下，并有进一步走高的趋势，导致了相关石油化工产品的价格上涨。近年我国醋酸乙烯价格见表3。2.2天然气制乙炔和电石制乙炔成本比较天然气制乙炔的经济效益可以通过天然气制乙炔成本与外购电石生产乙炔成本比较。国内天然气部分氧化法制乙炔生产成本以新建100kt/a乙炔装置为例，见表4(表中所涉的体积均为标准状态下的体积)。乙炔尾气折价0.37元/m3，因为3m3尾气可生产1kg甲醇，而1kg甲醇需消耗1m3天然气，故尾气价格为天然气的1/3。由表4看出，天然气制乙炔成本为6958元/t。目前企业外购电石的综合价格为2700元/t，每生产1t乙炔需消耗2.87t电石，1t乙炔的原料成本为7749元/t。天然气制乙炔成本比外购电石制乙炔成本低791元/t。表5为不同的天然气价格对应的天然气制乙炔和电石制乙炔的成本对照情况。2.3乙烯法和乙炔法成本比较按照目前的天然气价格1.10元/m3计算，乙炔的生产成本为6958元/t，乙炔法制醋酸乙烯装置生产成本为629.5美元/t(4784元/t)。由于2009年开始世界原油价格迅速走低，曾经下探到40-50美元/桶。如果原油价格为40美元/桶，那么对应的乙烯价格也回落到6000元/t(含税)，则乙烯法制醋酸乙烯装置生产成本为611.2美元/t(4645元/t)。乙烯法在成本上比天然气乙炔法低139元/t，比电石乙炔法低930元/t。应该看到，天然气、电石、乙烯三者的价格变化情况各不相同。前几年天然气价格相对稳定，特别是我国西部，由于没有高昂的管输费，所以天然气一直维持在较低的价格水平，但随着天然气用量的增加，开采成本的上升，天然气价格一成不变的状态也会被打破，从近几年中国石化四川维尼纶厂用气价格的情况看，天然气的价格也在不断上涨。我国虽是电石生产大国，但由于2008年全球煤炭价格大幅走高，电石生产成本也成倍增长。乙烯价格受到国际原油市场影响较大，2008年原油价格150美元/桶的时候，乙烯价格高达10000元/t，2009年原油价格回落到40美元/桶时，乙烯价格也下跌到6000元/t。就当前情况来说，乙烯法相比乙炔法有300元/t的成本优势。按照中国石化集团60美元/桶的采油成本价，对应的乙烯价格是7000元/t，那么与2700元/t电石价格，1.3元/m3天然气价格所生产的醋酸乙烯是基本相同的。只有乙烯价格处于8000元/t元以上的高位时，乙炔法的优势才会体现出来(详见表6)。但是，这优势也只有300元/t，而盛产天然气或电石的地区都是在我国的边远地区，最终产品消费地又是处于华东、东南沿海地区，运输成本较高，原料低价的优势也会被产品的运输费用所抵消。所以形成了华东、华北以乙烯为主，华西、华南以乙炔法为主的醋酸乙烯生产格局。我国目前的工艺分布是合理的，也有可能会长期存在下去。3发展醋酸乙烯的几点思考3.1建设大型装置从产业规模来看，我国醋酸乙烯是由小到大发展起来的，除中国石化的北京东方石油化工有限公司、四川维尼纶厂、上海石油化工股份有限公司系引进技术外，其他装置均是在原引进日本技术基础上建设的，初始建设规模为20-30kt/a。2004年我国醋酸乙烯进口高达147kt，这种缺口仍有扩大的趋势。而且我国现有装置大部分运转多年，有逐步淘汰的倾向。因此，新建装置应考虑适当的经济规模，结合国内外醋酸乙烯发展方向，以300kt/a以上为宜。3.2多种工艺并存局面不会改变我国虽是电石生产大国，但是随着能源因素和环保因素对中国电石市场的影响，电石生产成本成倍增长。国家将会通过调控天然气价格来改变天然气供需严重失衡的现状。加上运输问题的影响，形成了华东、华北以“烯”(乙烯法)为主，华西、华南以“炔”(乙炔法)为主的醋酸乙烯生产格局。我国目前的工艺分布也是比较合理的，也会长期存在下去。3.3开发自有技术中国石化上海石油化工股份有限公司1973年从日本可乐丽公司引进了乙烯气相法装置，长期的生产积累了丰富的经验，开发了150kt/a的醋酸乙烯工艺包。这将为形成中国石化大型乙烯法醋酸乙烯装置的自有技术奠定坚实的基础。3.4发展下游产业链建设醋酸乙烯生产装置时，需要同时考虑相关配套装置的建设，形成产业链。从我国醋酸乙烯的消费构成可以看出，其主要用于聚乙烯醇、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液等产品的生产。因此，醋酸乙烯装置要与相关的聚乙烯醇、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、共聚树脂等装置同时建设，形成产业链，以规避和减少市场风险。