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800美元/吨!生物法制乙烯有望优化成本控制

2023年2月,生物降解材料研究院、TK生物基材料主办的《生物基与降解材料2022年度大会暨颁奖典礼》将在苏州举办现诚邀行业专家、企业代表出席,欢迎报名参展参会。
乙烯(Ethylene)是由两个碳原子和四个氢原子组成的有机化合物。乙烯存在于植物的某些组织、器官中,是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的。乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛和炸药等,也可用作水果和蔬菜的催熟剂,是一种已证实的植物激素。

此外,乙烯还是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。乙烯的生理作用是:三重反应、促进果实成熟、促进叶片衰老、诱导不定根和根毛发生、打破植物种子和芽的休眠等。

乙烯产业链上游主要是基础化工原料,下游衍生产品众多。乙烯生产工艺流程可分为三类:煤制成甲醇再生产乙烯、石脑油蒸汽裂解、乙烷裂解。乙烯下游产品包括聚乙烯(PE)、乙二醇、环氧乙烯、苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)等,这些衍生物的主要下游产品有塑料、纤维、橡胶等合成材料以及表面活性剂、黏合剂、涂料等,最终应用于包装、农业、建筑、电子电器、机械和汽车等行业。

乙烯产业链

2022年乙烯价格呈下降趋势,两种工艺的成本也在降低。2022年,乙烯价格自4月开始下降,从1327美元/吨下降到2023年初的800美元/吨左右,降幅达 39.7%。乙烯的生产成本也在下降,石脑油裂解法和煤制烯烃法的成本自2022年3月开始下降,分别从8500美元/吨和7800美元/吨下降至2023年初的5500美元/吨和5500美元/吨;两种生产工艺的成本没有明显的差距,2022年7月之前,煤制烯烃生产方法更具优势,7月以后,石脑油裂解成本更低。

资料来源:百川盈孚、华安证券

乙烯一般有三种常用制备方法,分为石脑油裂解、煤制烯烃和乙烷裂解

石脑油裂解利用石脑油在高温条件下裂化成较小的分子,这些小分子通过自由基反应形成气态轻质烯烃,该工艺技术要求较低,能够迅速实现工业化,但是能耗大、装置投资成本高;煤制烯烃通过转化中低阶煤碳来合成低碳烯烃,但是也具有能耗高的缺点;乙烷裂解将乙烷在高温裂解炉中发生脱氢反应生成乙烯,并副产氢气、甲烷等副产物,后冷却分离出乙烯,其分离装置能耗相对较低,成本低、投资小、经济型强、盈利稳定性高,但是乙烷裂解炉的自动控制技术要求高,技术水平容易受限。

方法

简述

优点

缺点

石脑油裂解法

石脑油在高温条件下裂化成较小的分子,这些小分子通过自由基反应形成气态轻质烯烃

技术要求较低,能够迅速实现工业化

能耗大、装置投资成本高;积碳需定期清理,影响生产连续性;石脑油不同的原料品质将影响后续裂解产品的收率和质量

煤制烯烃

通过转化中低阶煤碳来合成低碳烯烃

国内煤炭产量足够

能耗较大,成本较高,2017 年煤制乙烯的平均现金成本是石脑油裂解法制乙烯的2倍

乙烷裂解

将乙烷在高温裂解炉中发生脱氢反应生成乙烯,并副产氢气、甲烷等副产物,后冷却分离出乙烯

分离装置能耗相对较低,成本低、投资小、经济型强、盈利稳定性高

乙烷裂解炉的自动控制技术受限

乙烯制备方法比较

生物法制乙烯逐渐取得成功,成本控制得以实现。BP下属Downstream科技公司公布了其“绿色”乙烯生产流程,命名为“蜂鸟”。该生物乙烯工艺可直接和下游生产装置集成,可口可乐、雀巢和宝洁等公司都在使用生物基薄膜包装材料。
道达尔公司已携手 IFPEnergies 及 Axens 两大战略合作伙伴成功研发出一种新型生物基乙烯生产技术。这项名为 Atol 的生产技术能够成功从生物乙醇中制取乙烯。研发人员称,该技术的最大亮点在于其高性能催化配方,能够适用于多种不同的生物基原材料。这在很大程度上降低了成本支出。该新型技术可与下游现有聚合设备完美结合,在无需改性的情况下生产出 PE、PS、PET、PVC 及 ABS 塑料。

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