1,4丁二醇(BDO)主要用于生产四氢呋喃(THF)、y-丁内酯(GBL)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚氨酯(PU),近年由于PU和PBT 的迅速发展,大大提高了对BDO的需求。
一、 全球生产相对集中
2002年全球BDO生产能力为120万吨/年,生产主要集中在几个较大的生产商手中,其中产能最大的是巴斯夫公司(32.5万吨/年),其次还有Lyondell、ISP、杜邦和SISAS公司,装置主要集中在美国、西欧和日本等地。
二、 我国生产严重不足
2002年国内正常生产BDO企业只有2家,产能约为3.5万吨/年,其中有山西三维集团2.5万吨/年装置和胜利油田的1万吨/年装置(2002年底重组)。2002年国内BDO总产量只有2万吨,随着2002年山西三维集团BDO装置的投运,大大缓解了国内BDO市场供应紧张的局面,但近年PU和PBT的飞速发展,使得我国BDO进口持续增长。2000年我国进口其他二元醇(BDO为主,约占50%~60%)为2.93万吨,而2003年1~10月已经猛增至7.25万吨,国内BDO的自给率不足33%。
我国PU、PBT、THF的不断发展,带动了BDO需求的快速增长。2000年我国BDO的直接需求量仅为3.7万吨左右,2001年达到5.9万吨,2002年增长到7.1万吨,而2003年1~10月份其需求量更进一步达到10万吨左右。按照此速度增长,预计2005年我国BDO直接需求量将达到15万吨。
THF作为BDO重要的下游产品,随着PU和PTMEG的走红,迅速发展起来。目前我国THF生产能力约为2.1万吨/年,产能最大的是山西三维集团,为1.5万吨/年(2002年投产),其他均为千吨级装置。由于国内THF生产发燕尾服较为缓慢,远远落后于市场需求,每年均有较多进口。
虽然我国THF产能有2.1万吨/年,但由于原料BDO供应紧缺,使得国内THF装置开工率较低,产量只有几千吨,自给率只30%左右。随着我国PTMEG生产的进一步扩大能PE行业的发展,预计到2005年我国THF需求将达到15万吨左右。
三、 Reppe法工艺退居次席
目前已经工业化生产BDO的原料路线主要有5种: 1.以乙炔、甲醛为原料的Reppe法,Reppe法工艺有2种,即经典的BASF法和改良的GAF法,近10年来国外新建装置无未采用该工艺;2.以丁二烯为原料生产BDO线路,已建成的生产装置有丁二烯乙酰氧基化法和丁二烯氯化法,以前者为主,此法生产工艺复杂、投资高、催化剂昂贵、水解过程蒸汽消耗量大,便具有原料易得,反应选择性高,BDO和THF产品比例易调节的优点;3.以环氧丙烷为原料的烯丙醇法,该工艺投资低、流程简单,即使千吨级装置也有竞争力,副产物利用价值高,铑系催化剂可循环使用、寿命长,BDO收率较高,蒸汽消耗低,氢甲酰化及加氢为液相反应,改变工艺负荷容易,可根据市场调整BDO产量等特点;4.顺酐酯化加氢法,该法优点是酯的转化率较高,反应条件温和,设备材质要求不高,催化剂价格低、寿命长,投资和生产成本无较低,BDO和THF产品比例调节范围宽;5.正丁烷-顺酐-BDO联合工艺,该工艺把正丁烷转化为顺酐的气相氧化法和顺酐加氢技术结合起来,只需要经过加氢和精制2个工序就能得到BDO,不需要酯化工序,缩短了整个流程,减少了设备数量,相应降低了基建投资和操作维修费用,而且该工艺对顺酐纯度要求比较低,催化剂的选择高,使用寿命长,不需要更换催化剂,副产物生成量少,几乎能使顺酐全部转化为BDO,在加氢、回收和提纯工序对工艺条件稍加修改也可生产THF和GBL。
四、 发展建议
针对目前国内外BDO的市场现状,专家提出以下发展建议:
1.目前全球BDO生产能力虽然有一定的过剩,但地区差异很大。预计2005年以后,东亚(包括日本)地区的BDO生产能力都不能满足其快速发展的需求,是净进口地区。近期我国BDO供需矛盾也无法得到解决,加上其下游产品的不断发展,因此很有必要在我国建设几套有一定经济规模的BDO生产装置,以缓解我国供需矛盾。
2.近年来,国外BDO新技术不断成熟,低成本的生产工艺和BDO的良好发展前景刺激了大量投资者。未来新建BDO装置都将采用正丁烷/顺酐工艺,对传统的以乙炔为原料的Reppe法将形成较大的冲击。预计未来全球BDO市场将更加激烈,行业将会出现一些重大的结构调整。
3.在考虑新建或扩建BDO装置时,可根据原料资源不同采用不的生产方法。在有乙炔装置的地区建议采用Reppe法,该工艺过程简单,反应条件较温和,而且国内对加氢催化剂的研究已达到一这水平,完全有可能自行开发与引进技术相结合,扩大BDO生产能力。此外,我国顺酐工业已经具有相当的规模,并具有丰富的正丁烷资源,因而国内可以采用顺酐酯化加氢法生产BDO,这样一方面可以充分利用国内的C4资源,提高企业的综合经济效益,另一方面也可以促进我国BDO工业的发展。
4.国外BDO企业均没有THF和GBL生产装置,特别是附设THF生产装置,经济效益更高,因为生产THF无需高浓度的BDO,可有效地利用BDO二级品和回收残渣所得BDO。