东华科技韩谛:BDO哪种工艺最值得投资?

原创 小助 生物降解材料研究院
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东华工程科技股份有限公司副总工程师韩谛在本次大会发表演讲,为大家带来了“BDO不同工艺路线的经济性分析”。

韩谛,东华工程科技股份有限公司副总工程师

1997年入职东华科技,先后在公司工艺管道室、工艺室负责工艺设计、项目管理以及部门管理工作,在以天然气、焦炉气、煤等为原料生产甲醇、合成氨、氢、乙二醇等化工产品方面蓄积深厚,同时在聚酯、可降解塑料等新材料领域经验丰富,担任过十余个化工项目的设计经理、项目经理,现任公司副总工程师分管公司新材料相关工作。

东华工程科技股份有限公司副总工程师韩谛在“中国(青岛)生物降解材料技术与市场论坛”的演讲主要有三大块内容:

1、BDO主要生产工艺;

2、BDO不同工艺路线的经济性分析;

3、“双碳”政策背景下BDO生产路线思考;
一、BDO主要生产工艺
炔醛法(Reppe法)

1930年,德国Farben公司,W.Reppe等人开发成功;

1940年,德国巴斯夫公司率先实现工业化生产;

传统Reppe法存在诸多缺点,目前广泛采用的是改良Reppe法。

电石/炔醛法路线

电石/炔醛法是BDO传统生产工艺,目前占中国BDO总产量的80%以上。
炔醛法使用电石作原料,属于“高污染,高耗能,高碳排放” 三高产业,一般配套兰炭、石灰窑、电厂,产生的电石渣需要和水泥厂结合以综合利用。在能耗双控、及双碳政策背景下,此路线新增产能将有困难。
天然气/炔醛法路线
天然气为原料的炔醛法路线规避了电石路线的弊端,低污染,低耗能,低碳排放,经济性也不错,值得期待。
以顺酐为原料的顺酐法
优点:该法可以同时得到不同比例的THF、GBL和BDO等产品,工艺条件不同,产品的组成也有所不同。
但是该法应用没有顺酐酯化加氢法普及。
正丁烷/顺酐法路线
产品质量高,工程投资低,污染物排放少,技术成熟。
原料主要来自石油炼化企业或LPG进口商,当前生产企业相对不多,未来有成长空间
丁二烯法
以丁二烯为原料,已工业化的有两种工艺:
优点:丁二烯、乙酸和空气为原料,原料易得、工艺安全;
缺点:生产工艺流程长,投资大,水蒸汽消耗高,生产成本高。
丁二烯在260-300℃下经气相氯化生成3,4-二氯丁烯-1和1,4-二氯丁烯-2, 1,4-二氯丁烯-2经水解得到丁二醇;3,4-二氯丁烯-1用于生产氯丁橡胶。
缺点:副产氯丁橡胶限制了该技术的广泛应用。
以环氧丙烷为原料的烯丙醇法
优点:该法工艺简单,对环境无污染,催化剂可循环使用,寿命长,产品收率高,蒸汽消耗低,氢甲酰化及加氢均为液相反应,容易改变生产负荷,并可根据市场变化及时调整丁二醇的产量。
缺点:该法需结合哈康共氧化(PO/SM)生产苯乙烯,顺产烯丙醇,此时成本较低,才具备应用价值。
当前,广泛采用的BDO生产工艺总结如下:
电石/炔醛法路线;天然气/炔醛法路线;正丁烷/顺酐法路线

二、BDO不同工艺路线的经济性分析

BDO既有产能在220万吨左右,在建规模近200万吨,规划产能≥620万吨。
未来,中国将持续成为全球BDO生产能力最大的国家。
随着BDO产能扩大,生产企业之间的价格竞争将持续。
做好成本分析,可以有效指导项目规划、建设、以及生产管理。

电石/炔醛法路线(以10万吨/年BDO为例)

盈利能力分析

BDO的市场平均售价在16000元/吨,同时投资内部收益率(FIRR)到达行业基准收益率10%时;
对应的BDO生产成本在13870元/吨;
对应电石的价格在5700元/吨;
既有以电石为原料生产BDO的企业,盈利能力非常强;
电石/炔醛法属于碳排放大户,行业远期发展会受到限制;
2021年3月,内蒙打响了全国“碳中和”政策落地第一枪:从2021年起,内蒙将不再审批焦炭(兰炭)、电石等一系列产品的新增产能项目。
其他地区也陆续出台了针对碳达峰、碳中和的具体政策,焦炭(兰炭)、电石获批难度大大增加,BDO原料电石供应受很大影响。
天然气/炔醛法路线(以10万吨/年BDO为例)

正丁烷/顺酐法路线(以10万吨/年BDO为例)

小结:

基于当前原料市场价格测算BDO企业生产成本

基于BDO售价16000元/吨,企业税后内部收益率(FIRR)10%时,测算可接受的主要原料价格。

备注:天然气单位为元/立方米

三、“双碳”政策背景下BDO生产路线思考

氯碱-PVC装置路线改造生产BDO思路

传统的天然气/炔醛法路线

BDO、乙二醇联产

乙炔装置的产品为乙炔气,副产品为合成气,9200 Nm3/t乙炔 ;
(H2-CO2)/(CO+CO2)=1.65,做为甲醇原料气需要变换调整;
H2/CO比值1.96,简单净化一下就是上好的乙二醇原料气;
30万吨BDO,匹配38万吨乙二醇;乙二醇相比甲醇,原料气消耗增加10%,售价增加100%
乙二醇完全成本 4200 元/吨,对应合成气价格在 0.88 元/Nm³;

BDO、乙二醇联产 + 碳减排 + 碳中和

【 碳减排 】【绿色电力】
光伏或风能 → 发电 → 装置用电;
【绿色氢气】
电解水制氢,氢气送BDO装置;
氢气送甲醇装置;
【绿色氧气】
电解水制氢副产的氧气送天然气炔化装置;
副产的氧气送乙二醇装置;
【 碳中和 】【绿色甲醇】
碳捕捉(合成气净化和烟气)得到CO2;
电解水制氢+碳 → H2+CO2 → CH3OH;
甲醇送甲醛装置,作为BDO原料;
甲醇作为乙二醇原料;
经过详细计算,物料完美平衡。

关于东华工程科技股份有限公司:

东华工程科技股份有限公司(简称“东华科技”002140)是工程勘察设计行业第一家改制上市的现代科技型工程公司,是中国化学工程集团有限公司的控股子公司。公司拥有住建部颁发的“工程设计综合资质甲级”证书。
“中国工程勘察设计大师”1名;省部级工程勘察设计大师7人;石油和化工行业勘察设计大师4名;享受国务院政府特殊津贴22人;教授级高级工程师110多人;各类注册工程师350多人 ;公司研发中心被认定为“国家级企业技术中心”,并设有“博士后工作站”。
业务涵盖煤化工、天然气化工石油化工、精细化工、新能源、新材料等多个领域。
环保领域:工业废水实验室、流域治理实验室、土壤修复实验室、联合环境数字实验室(共建)。
新材料领域:可降解材料实验室【PBAT催化剂】【PGA技术开发】【PBAT下游改性应用】、绿色合成实验室、高端新材料实验室。
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