王忠伟,王 逦，黄 贺，田柏森

(1.中国石油吉林石化公司 消防支队，吉林 吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司，吉林 吉林 132021；3.中国石油吉林石化公司 动力二厂，吉林 吉林 132021；4.中国石油吉林化工工程有限公司，吉林 吉林 132021)

环氧丙烷(PO)是一种重要的基本有机化工原料，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有机化工产品[1-5]。主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和聚氨酯等，也是第4 代洗涤剂用非离子表面活性剂、油田破乳剂及农药乳化剂的主要原料，发展前景广阔。预计到2023年，国内环氧丙烷总产能将达到575万t，考虑氯醇法环氧丙烷装置因环保问题，部分产能将退出市场，环境友好型环氧丙烷装置具有良好的发展空间。

1 PO的合成工艺

目前国内外的工业化合成方法主要有氯醇法、乙苯共氧化法、异丁烷共氧化法、过氧化氢直接氧化法(HPPO)等[6-10]。由于技术简单易得，共氧化法正在逐步替代氯醇法，2020年PO的生产工艺氯醇法占52%，由于其工艺污染严重的限制，目前已相关政策已将其列为限制类项目，各生产企业逐渐开始使用共氧化法和直接氧化法工艺，2021年国内新增的PO 装置主要为共氧化法(PO/SM和PO/MTBE)工艺[11-15]。

1.1 氯醇法合成PO

氯醇法生产工艺分为氯醇合成、皂化过程和精馏系统三部分，技术成熟、投资低，但氯气消耗大，制备过程会产生腐蚀设备的次氯酸，还会排出大量严重污染环境的“三高废水”，据统计，每生产1 t 环氧丙烷需消耗氯气1.355 t，副产物二氯丙烷145 kg，产生干基废渣约2 t，废水约45 t。

1.2 共氧化法合成PO

共氧化法分为乙苯共氧化法(PO/SM)和异丁烷共氧化法(PO/TBA)两种工艺路线。美国ARCO公司最早开发了PO/SM工艺，目前，美国利安德公司同时掌握PO/TBA和PO/SM两种工艺的专利权，美国的亨斯麦公司也拥有PO/TBA工艺的专利权，而美国壳牌也拥有PO/SM工艺的专利权。

图1为PO/SM合成PO的工艺流程简图。

图1 PO/SM法合成PO的流程简图

式(1)～式(3)为PO/SM法合成PO 的反应方程式。

(1)

(2)

(3)

1.3 HPPO法合成PO

丙烯直接环氧化制PO技术(HPPO)很好地解决了氯醇法和共氧化法工艺中废物及副产物那治理的问题，使其成为了一项新的污染小、副产物少的环保工艺。近年来，HPPO工艺已成为国内法的研发热点。

HPPO工艺的反应机理是在钛硅分子筛的催化下，工业双氧水和丙烯可以直接氧化，生成PO，其工艺路线短，无有毒有害气体产生。式(4)为HPPO法的反应方程式。

(4)

1.4 三种合成工艺的对比

将PO三种生产工艺的各项指标进行对比，从表中可以看出，从三废方面考虑，共氧化法和HPPO法是政策鼓励的工艺路线，而氯醇法虽然专利期已过，但是由于环保上的要求目前是限制类的工艺路线[16-18]。共氧化法虽然利润率最高，但由于工艺过程复杂，也不是新建装置的最佳选择，作为新工艺的HPPO法更受到业内人士的青睐。具体工艺对比见表1。

表1 PO三种生产工艺的对比

国家提出“碳达峰”“碳中和”的奋斗目标，进而各行政区域实施了“双控”措施，政府提高了能耗标准要求，不符合能耗要求平均水平的厂商就会被淘汰。整体环保政策下，环氧丙烷氯醇法会产生较多“三废”，对后期环保处理成本更高，预计随着行业持续发展，共氧化法和直接氧化法工艺将持续提高。

1.5 PO国内生产企业情况

根据目前PO的生产企业主要集中在山东省，具体生产企业和产能及所采用的工艺路线见表2。

表2 现有PO装置及产能情况

2022年是PO产能扩张的第二年，新增装置进一步加剧PO的竞争，2022年预计新增产能224.5万t，产能的增加会导致价格下跌，行业格局有望重塑。新增产能见表3。

表3 2022年国内PO预计新增装置情况

1.6 PO供需情况

2021年世界上PO的供需发生了一定的变化，产能同比增长了9.8，需求量增长了6.0%，供应增速高于需求增速，PO的产地和消费地主要在东北亚、西欧和北美地区，东北亚地区的产能位居世界首位，其为世界总产能的41.9%。世界PO前十位的生产企业贡献了世界60.2%的产能，其中位于世界产能第一的是陶氏化学公司，贡献了世界总产能的19.1%，利安德巴塞尔工业公司紧随其后，贡献了世界总产能的11.1%，壳牌公司以占世界总产能8.0%的生产能力稳居第三。目前世界上主要的PO出口国为泰国、德国和日本，出口总量占世界总出口量的59.2%，主要进口国是韩国、印度和美国，其出口总量占世界进口总量的51.5%，我国的PO来源主要集中在沙特阿拉伯和泰国，其占比为我国总进口量的七成以上，具体数据如图2所示。

图2 2021年中国PO进口情况

由于我国PO的总体产量有限，进口量远高于出口量，2020～2021年进口量小幅下降，另外我国处于“碳达峰”和“碳中和”政策限制阶段，氯醇法工艺收到限制，行业整体开工率较低，这些因素导致价格持续上涨。2021年以来，我国PO装置逐步投产，国内供给状况逐渐转向宽松，随着2022年新的装置开工，PO进口依赖进口的状况逐渐改善。

2 PO的下游产品开发

PO的下游产业链长，应用领域广泛，已生产的环氧丙烷下游衍生产品有近百种除了数量优势外，其应用越来越丰富，主要有聚醚多元醇、丙二醇、聚氨酯及丙二醇醚等。其中聚醚多元醇以77.2%的占比成为最主要的下游产品，主要用途为白色家电、以涂料为主的建筑材料、汽车等，另一种下游产品碳酸二甲酯，由于新能源汽车的持续增长，作为锂电池电解质的主要溶剂有望成为环氧丙烷新的增长点[19-21]。具体占比情况见图3。

图3 2021年中国环氧丙烷下游市场结构占比情况

4 结束语

PO下游产品有近百种，应用领域广泛，发展前景好，我国近期的装置建设项目多开工率高，近几年将迎来飞速发展，近期受疫情影响，我国的进口量稍有下降，这样的行业环境将大大刺激国内生产形势的向好发展。由于环保方面的压力，氯醇法已经开始被一定程度上限制，PO/SM 法、HPPO法等环保工艺备受欢迎，2022年开工的装置也大多选择了环保工艺以期长远发展，未来的行业投资者要把环保、技术成熟度及下游产品的开发等方面纳入考虑范围。