从生产工艺角度了解甲基丙烯酸甲酯
笔者认为,价值分析是分析市场的重要方法,它可以快速了解产业链中价值传递的逻辑,并根据传递逻辑预测成本传递的方向,从而预测商品的市场走势。其中,成本研究成为产业链价值分析的重要组成部分。
因此,我将继续对化工产业链的价值进行分析,希望通过这样的分析,能使产业运行更加健康,价值分配更加合理。
MMA 又称甲基丙烯酸甲酯,是生产聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的重要原料,而 PMMA 又俗称丙烯酸。
笔者发现,随着我国新材料产业的快速发展,新材料的下游光学、电子、汽车等应用领域都受到了较高程度的关注,而且近年来还有蓬勃发展的趋势。其中,PMMA在光学领域的下游应用特性使其在PMMA中的关注度大幅提升。PMMA可用于液晶显示材料、汽车仪表照明材料、建筑装饰材料、广告灯箱材料等。
也可以说,正是因为PMMA产业的发展,倒逼了MMA产业链的发展。据调查,MMA 的主流生产工艺有三种,即丙酮氰醇法(ACH 法)、乙烯羰基化法、异丁烯氧化法(C4 法),目前我国的生产企业主要是 ACH 法和 C4 法,乙烯羰基化法还没有工业化生产装置。
丙酮氰醇法是最早工业化生产甲基丙烯酸甲酯的工艺,它以丙烯腈的副产品氢氰酸为原料,在碱性催化剂(二乙胺)的作用下生成丙酮氰醇,生成的丙酮氰醇与硫酸反应生成硫酸甲基丙烯酰胺,然后水解,再与甲醇酯化,生成粗甲基丙烯酸甲酯和酸性水混合物。粗 MMA 经过蒸馏生成 MMA 产品,未反应的甲醇被回收并循环使用,反应后的残余液体进入回收段回收硫酸氢铵。换言之,ACH 法是一种以丙酮和氢氰酸为原料的生产工艺。
异丁烯法简称C4法,先将异丁烯氧化制得甲基丙烯醛,再氧化制得甲基丙烯酸,最后与甲醇酯化生成MMA。目前国内的 C4 路线均为三步法,1、异丁烯/叔丁醇在 Mo-Bi 催化剂作用下与空气发生气相氧化反应生成 MA,异丁烯的转化率大于 95%,MA 的选择性(摩尔分数)大于 80%;2、MA 的选择性大于 80%;2、MA 的反应大于 80%;2、MA 的反应大于 80%。MA氧化反应采用磷钼催化剂,并加入碱金属以增加催化剂的热稳定性、调节催化剂的活性和增大催化剂的比表面积,经多级氧化反应后,MA的转化率可达98%;3、MAA酯化生成MMA,MAA的酯化反应既可以是液相反应,也可以是气相反应。换言之,C4 方法是以异丁烯为主要原料。
乙烯羰基化法又称巴斯夫法,包括以下过程:羰基合成、羟基醛反应、氧化反应和酯化反应。首先,乙烯与二氧化碳和氢气发生羰基化反应生成丙醛,然后丙醛在乙酸和二甲胺催化条件下与甲醛缩合生成 MAL 和水,MAL 被氧化生成 MAAMAA 冷却后,在催化条件下与甲醇反应生成 MMA 粗 MMA 的总产率约为 90%。换言之,乙烯羰基化法的主要原料是乙烯。
因此,我们对 MMA 价值链的研究应遵循以下产业链的纬度,即 ACH 法生产价值链、C4 法生产价值链、PMMA 法生产价值链和乙烯羰基化法生产价值链。
产业链 I:ACH 法 MMA 价值链
在 ACH 法生产 MMA 的过程中,主要原料是丙酮和氢氰酸,其中氢氰酸是由丙烯腈副产而 成,另外还有辅料甲醇,所以行业内一般以丙酮、丙烯腈和甲醇作为计算原料构成的成本。按 0.69 吨丙酮、0.32 吨丙烯腈和 0.35 吨甲醇的单耗计算,在用 ACH 法计算的 MMA 成本构成中,丙酮成本所占比例最大,其次是丙烯腈副产的氢氰酸,甲醇所占比例最小。
根据近三年丙酮、甲醇和丙烯腈的价格相关性检验发现,ACH MMA 与丙酮的相关性约为 19%,与甲醇的相关性约为 57%,与丙烯腈的相关性约为 18%。可见,这与丙烯腈在 MMA 中的成本占比有差距,其中丙酮对于 MMA 成本的占比高,不能体现在其价格波动对 ACH 法 MMA 价格的影响上,而甲醇的价格波动,对 MMA 价格有影响,其影响大于丙酮。
然而,甲醇的成本份额仅约为 7%,丙酮的成本份额约为 26%。对于 MMA 的价值链研究而言,研究丙酮的成本变化更为重要。
对于丙酮的成本构成来说,主要原料是纯苯、丙烯,其中纯苯在丙酮的变动成本构成中占比最大,丙烯排在第二位,因此对于丙酮的成本波动来说,主要来源于纯苯的价格波动。但由于丙酮由酚酮装置联产,丙酮成本的影响更多取决于酚和酚酮装置的综合成本构成。
综上所述,ACH MMA 的价值链主要来自丙酮和甲醇的成本波动,其中丙酮对 MMA 的价值影响最大。丙酮的价值链更多的是指纯苯、丙烯和苯酚、酮一体化项目的成本变化。
产业链 II:C4 法 MMA 价值链
C4 MMA 价值链的原材料是异丁烯和甲醇,其中异丁烯是高纯度异丁烯产品,来自 MTBE 裂解生产。甲醇是一种工业化甲醇产品,来自煤炭生产。
根据 C4 MMA 的成本构成,异丁烯的可变成本为 0.82,甲醇的可变成本为 0.35。随着生产技术的进步,该行业已将单耗降至 0.8,这在一定程度上降低了 C4 MMA 的成本。其余为固定成本,如水、电、气成本、财务成本、污水处理成本等。
其中,高纯异丁烯在 MMA 成本中的占比约为 58%,甲醇在 MMA 成本中的占比约为 6%。由此可见,异丁烯是 C4 MMA 的最大可变成本,其中异丁烯的价格波动对 C4 MMA 的成本影响巨大。
对高纯度异丁烯价值链的影响可以追溯到 MTBE 的价格波动,MTBE 的消耗量为 1.57 单位,占高纯度异丁烯成本的 80% 以上。MTBE 的成本来自甲醇和预醚 C4,其中预醚 C4 的成分与原材料的价值链有关。
此外,需要注意的是,目前高纯异丁烯可以通过叔丁醇脱水生产,部分企业会采用叔丁醇作为MMA成本计算的基础,叔丁醇的单耗为1.52。按叔丁醇 6200 元/吨计算,叔丁醇占 MMA 成本的比例约为 70%,大于异丁烯。
也就是说,如果采用叔丁醇价格联动,在 C4MA 价值链的波动中,叔丁醇的影响比异丁烯的影响更大。
总之,在 C4 MMA 中,对数值波动的影响权重由高到低依次为:叔丁醇、异丁烯、MTBE、甲醇、原油。
链 3:乙烯羰基化 MMA 价值链
中国没有乙烯羰基化 MMA 的工业生产,因此无法通过实际工业生产来推测价值波动的影响。但是,根据乙烯羰基化过程中的乙烯单耗,乙烯是影响 MMA 这一工艺的主要成本,其成本构成超过 85%。
乙烯价值的传递逻辑可分为石脑油裂解链和煤炭链。石脑油裂解产生乙烯的成本计算,由于裂解装置多产品的特点,目前计算方法和公式并不统一,其中石脑油用于乙烯的成本所占比重最大。
而在煤制乙烯的成本构成中,煤炭用于煤制乙烯的成本占到85%以上,是最大的成本构成。但是,由于乙烯是衡量我国化工产业水平的重要指标,乙烯的定价更多来自国外价格的波动,即原油价格的波动。因此,我国煤制乙烯的成本虽然煤炭占乙烯成本的比重最大,但更多的是参考石油价格的发展。
产业链 4:PMMA 价值链
PMMA 作为 MMA 的主要下游产品,可用于液晶显示材料、建筑安装材料、广告行业、日用品行业等,应用范围十分广泛。此外,MMA 的下游还可以生产树脂、乳液、ACR 等领域的产品。其中,作为生产 PMMA 的下游,每年消耗的 MMA 占 70% 以上。
图 2 中国 PMMA 产业链流程图
笔者根据PMMA的价值链构成来看,其中MMA的单耗为0.93,MMA按13400元/吨计算,PMMA按15800元/吨计算,MMA在PMMA的可变成本中约占79%,这是比较高的。
也就是说,MMA 的价格波动对 PMMA 的价值波动影响更大,这是一种强相关效应。从近三年两者价格波动的相关性来看,两者的相关性大于 82%,属于强相关效应。因此,MMA 的价格波动极有可能引起 PMMA 价格的同方向波动。
最后,笔者想说的是,由于ACH法的MMA有氢氰酸参与,对于设备的腐蚀性和进入门槛都比较高,导致未来投产的MMA项目,大部分都集中在C4法的生产工艺上。因此,C4 法 MMA 的供应量会越来越大,而 C4 法的成本又多来自叔丁醇、异丁烯和甲醇。因此,对 MMA 价值链的研究应更加关注 C4 法可变原材料成本的波动水平。
哪种 MMA(甲基丙烯酸甲酯)生产工艺最具竞争力?
我看到,不同的生产工艺导致同一种化学品的生产成本差异很大,并形成了不同的竞争格局。目前,中国市场上有近六种 MMA 生产工艺,而且这六种工艺都已实现产业化。在中国市场上,不同工艺的 MMA 竞争状况大相径庭。据调查,MMA 的主流生产工艺有几种,即丙酮氰醇法(ACH 法)、乙烯羰基化法、异丁烯氧化法(C4 法),依托这三种生产工艺,又衍生出改进的 ACH 法、冰醋酸法,以及以巴斯夫法和琉璃法为主要代表的公司名工艺,目前这六种生产工艺在中国均已实现万吨级及以上规模。目前,这六种生产工艺已全部在中国实现万吨级及以上产能。值得一提的是,2022 年 9 月,由中国科学院过程工程研究所自主研发的万吨级煤基甲醇-乙酸制甲基丙烯酸甲酯(MMA)项目工业示范装置成功开车并稳定运行,产品合格达标。该装置是世界首套煤基甲醇-醋酸制甲基丙烯酸甲酯工业示范装置,实现了国内甲基丙烯酸甲酯生产由完全依赖石油原料向使用煤基原料的转变。
据我观察,竞争格局的变化也导致了 MMA 产品供需环境的变化,从而抑制了价格的强劲发展。从过去两年的价格走势来看,中国 MMA 市场价格呈现窄幅波动,最高价格为每吨 14014 元,最低价格约为每吨 10000 元。截至 2023 年 8 月,中国 MMA 市场价格为 11,500 元/吨。图 1 中国 MMA 基准价格走势图 数据来源:生意社MMA下游主要代表产品为PMMA,大部分企业依托MMA-PMMA产业链模式发展,近两年PMMA市场价格呈现弱势震荡,最高价为17560元/吨,最低价为14625元/吨。截至 2023 年 8 月,我国 PMMA 市场主流价格在 14600 元/吨波动。值得注意的是,由于国产PMMA产品多以低端牌号为主,产品价格水平低于进口市场。图 2 中国 PMMA 表观价格走势(单位:元/吨) 数据来源:商业界 目前业内公认的是,不同的 MMA 生产工艺决定了 MMA-PMMA 产业链的竞争力。
我根据不同的工艺,测算了过去和现在不同工艺下的 MMA 成本,得出以下结论:
首先,在不考虑醋酸法 MMA 装置的情况下,乙烯法 MMA 生产工艺近两年的竞争力最强。据笔者统计,从2020年到2023年8月,在我国不同工艺的MMA生产成本对比中,乙烯法MMA成本最低,竞争力最强。其中,乙烯法 MMA 2020 年理论成本为 5530 元/吨,2023 年 1-7 月平均成本仅为 6088 元/吨。而成本最高的生产工艺是巴斯夫法,该方法 2020 年的 MMA 成本为 10765 元/吨,2023 年 1-8 月的平均成本也达到了 11081 元/吨。需要注意的是,乙烯法的基本原料单耗按:乙烯0.35、甲醇0.84、合成气0.38计算。其中乙烯采用中石化乙烯结算方式结算,合成气按900元/吨测算。巴斯夫法的实质也是乙烯法,其中乙烯单耗为0.429,甲醇单耗为0.387,合成气单耗为662立方米。乙烯和甲醇单耗的差异,以及其中催化剂和公用工程的差异,使得最新的乙烯法在过去几年中最具竞争力。根据过去几年对不同工艺的成本测算,不同工艺的甲基丙烯酸甲酯竞争力排名如下:乙烯 > C4 > 改良 ACH > ACH > Lucite > BASF。由于不同工艺的公用工程差异较大,因此按照统一的公用工程测算得出。
二是醋酸法MMA有望成为最具竞争力的生产方法。2022年9月,中科院过程工程研究所自主研发的万吨级煤基甲醇-醋酸甲基丙烯酸甲酯(MMA)项目工业示范装置在新疆哈密成功开车,为世界首套煤基甲醇-醋酸MMA工业示范装置。以甲醇和醋酸为原料,通过羟醛缩合和加氢反应得到MMA产品。据中国科学院(CAS)介绍,目前已开发出一种负载均匀的羟醛缩合多级孔催化剂及大规模制备技术,突破了催化剂选择性低、寿命短等难题。此外,还攻克了模拟移动床反应-再生等关键技术,实现了羟醛缩合反应的长期稳定运行。开发了新型萃取分离技术,解决了甲醛-MMA-水等复杂共沸体系的分离难题。经中科院引进,该方法的 MMA 工艺经济优越性明显,工艺清洁绿色,该路线实现了国内 MMA 生产由完全依赖石油原料向煤基原料的转变。笔者认为,该生产工艺具有明显的先进性,工艺流程较短,原料以煤炭为原料生产,预计成本优势较为明显。此外,11 万吨/年的大型工业装置正在规划中,这将为中国的 MMA 产业带来升级发展。
第三,不同工艺的成本影响权重存在明显差异。甲醇的成本份额仅约为 7%,丙酮的成本份额约为 26%。C4 MMA 成本影响权重分析:高纯异丁烯在 MMA 成本中的比重约为 58%,甲醇在 MMA 成本中的比重约为 6%,在 C4 MMA 中,异丁烯是最大的可变成本,其中异丁烯的价格波动对 C4 MMA 的成本影响很大。乙烯法 MMA 成本影响权重分析:根据乙烯羰基化中的乙烯单耗,乙烯是影响该工艺 MMA 成本构成的主要成本,超过 85%。但需要注意的是,乙烯大部分为自产配套生产,内部结算多采用成本价结算,因此乙烯理论竞争力水平不及实际竞争力水平。
第四,未来哪种 MMA 生产工艺成本最低?笔者认为,在现有技术水平的前提下,原材料价格的波动将成为未来不同工艺的 MMA 竞争力高低的关键因素。这些生产工艺的主要原料是 MTBE、甲醇、丙酮、硫酸和乙烯,这些原料可以外购,也可以内供,而合成气、催化剂和辅助材料、氢氰酸、粗氢等则默认为自给,价格不变。MTBE 的下游是以成品油掺混为基础的,其价格跟随成品油市场的走势波动,而成品油市场的走势又紧跟原油价格的波动。在未来油价预期看涨的前提下,MTBE 价格也将呈现上涨的可能,且上涨趋势有望强于原油。甲醇市场跟随煤炭价格走势波动,未来供应量有望继续大幅增长,但产业链模式发展较多,下游自用率有望继续提高,预计炒作商品甲醇市场价格继续呈现上涨趋势。丙酮市场供需环境恶化,ACH法新建项目受阻,长期价格波动相对较弱。乙烯多为内部自供,价格竞争力较强。综合评估后,笔者认为,未来我国不同工艺的 MMA 竞争力,其中乙烯法有望继续走强,其次是 ACH 法,尤其是 ACH 法配套的丙烯腈装置,另外就是 C4 法等。但需要特别注意的是,未来企业在产业链模式上的发展,低成本的副产品和下游配套的 PMMA 或其他化学品模式将是 MMA 产业链最具竞争力的运作方式。
能源密集型化工企业转变技术的时间不多了?
据笔者了解,就在2023年7月4日,国家发改委等部门下发了关于发布《重点行业领域能效基准水平和标杆水平(2023年版)》的通知,进一步明确了炼油、煤焦、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、烧碱、纯碱、电石、乙烯、对二甲苯、黄磷、合成氨、磷酸一铵、磷酸二铵 基准能效水平和标杆能效水平,并在基准能效水平和标杆能效水平中增加了乙二醇、尿素、二氧化钛、聚氯乙烯、精对苯二甲酸、子午线轮胎。
从发改委发布的2023年版能效水平要求来看,为进一步明确化工行业原则上应在2025年底前完成技术改造或淘汰;而对于新型化工行业,原则上应在2026年底前完成技术改造或淘汰。也就是说,截至发稿之日,化工企业技术改造真正剩下的时间是 2-3 年。
笔者认为,《能效水平标杆及重点领域能效水平标杆(2023年版)》是继《能效水平标杆及高耗能行业重点领域能效水平标杆(2021年版)》之后内容的重申,是对当前制约行业范围的进一步明确。能效水平 2023 版》是我国化工行业进行技术改造、产业升级和降低能耗的重要政策约束性文件,对我国化工行业生产期的可持续发展,以及提高在全球市场的竞争力和整合国内落后产能具有重要意义。
图 1 国家发改委发布《工业重点领域能效水平对标及标杆水平(2023 年版)》。
能效水平 2023 版 "的最新政策要求将对中国化工行业产生以下影响:
首先,中国化工企业能效指标要求范围逐步扩大,化工行业是未来中国节能减碳的重要改革方向。根据2023版能效水平要求,对于化工行业,新增了6个子行业,化工行业目前包括炼油、煤焦、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、烧碱、纯碱、电石、乙烯、对二甲苯、黄磷、合成氨、磷酸一铵、磷酸二铵、乙二醇、尿素、钛白粉、聚氯乙烯、精对苯二甲酸和子午线轮胎。
因此,化工行业的能效指标约束基本已经包括了大部分行业范围,这些属于大宗化工行业范围的化工行业在我国发展时间较长,老旧装置占比较大,能效水平较低。此次重申和增加化工行业范围,也是对化工行业的进一步梳理,有利于提高化工行业的能效水平。
其次,未纳入约束范围的能效水平较低的化工产业不多。根据对化工产业链的梳理,笔者发现,未纳入约束范围的化工行业主要有聚烯烃行业、基础化工生产行业、高分子材料及相关行业、碳纤维及相关行业、聚酯行业、聚氨酯行业、医药及农药中间体行业、染料及相关行业、磷化工行业、其他行业、氟化工行业、轻烃综合利用等。这些行业一方面处于中国化学工业的中间位置。
这些行业一方面处于我国化工行业发展的起步阶段,我国自身规模较小,行业影响力和竞争力较弱,如聚氨酯、氟化工、医药中间体、碳纤维和高分子材料行业等、中国的社会发展和产业升级仍然需要这些化工行业相关产品的支撑,所以中国目前对这类行业的态度主要是支持和鼓励;另一方面,有些行业的生产类型和生产方式多种多样,不可能按照某一类型来约定生产能效水平,这对一些企业来说是严重不公平的,如医药农药中间体、氟化工、高分子材料行业等。
三是不能通过技术改造实现节能降耗的企业将面临淘汰。工业重点领域能效基准水平和标杆水平(2023 年版)》也明确规定,原则上应在 2025 年底前完成技术改造,否则将被淘汰出局。
而且政策还明确规定了退出机制,即 "对于能效低于基准水平的存量项目,各地要明确改造提升和淘汰时限,制定年度改造和淘汰计划,引导企业有序开展节能降碳技术改造或淘汰,退出时限为将改造提升能效达到基准水平以上,对于不能按期改造完成的项目要淘汰"。
从目前规定的化工行业范围来看,其中炼油、煤焦、煤制甲醇、少数煤制烯烃、烧碱、纯碱、电石、黄磷、合成氨等行业都有能效水平不达标的企业,其中部分行业能效水平不达标的企业所占比重较大,如小型地方炼油厂、煤焦、盐化工行业的部分企业等。笔者观察到,这些行业龙头和有实力的企业正在积极布局技术改造方案和措施,而小企业可能已经接受了被淘汰的现实。
四是有利于我国化工行业淘汰落后产能,提升 "碳峰值 "发展的预期和目标。在 2030 年达到 "碳峰值 "的总体目标指导下,我国化工行业作为碳排放第三大行业,势必受到 "碳峰值 "目标的强力政策约束,而淘汰落后产能是其中的主要控制手段。
在《碳排放峰值指南》中,明确规定我国炼油能力控制在10亿吨,相应地我国炼油工业在总量控制的前提下,炼油化工基础原料产品也将实行总量控制。与与工业重点领域能效对标水平和基准水平(2023年版)、《石油和化学工业 "十四五 "发展指南及2035年远景目标》、《限制淘汰产生严重污染环境的工业固体废物的落后生产工艺和设备目录》、《工业节能减排降碳转型升级实施指南2022年版》等诸多政策文件相辅相成、相互带动。
在这样的政策影响下,笔者预计,未来2-3年,我国化工行业将迎来大范围的淘汰潮,小微企业纷纷退出,落后产能得到清理,企业整体竞争力快速提升。因此,化工企业要想长期可持续发展,唯有通过技术改造实现节能减排。
为什么每个人都在挂 BDO 单元?
据笔者观察,截至目前,我国BDO装置规模为285万吨/年,行业景气度较高,整体开工率较好。但据统计,未来五年拟建规模超过 185 万吨,也就是说,未来我国 BDO 行业将实现产能翻番增长。
根据拟建 BDO 项目统计发现,原料自有项目约占 71%,外购原料项目约占 29%。而电石法项目约占 83%,天然气法约占 17%。其中,有配套的项目比例约为 71%,无配套的项目比例约为 29%。
首先,BDO 是一种重要的基础化工原料,可延伸的产业链众多!
BDO是我国化工市场发展的重要原料,也是我国原油化工产业链延伸受阻,煤化工发展受政策限制,可以说是值得研究和发展的一个重要方向,是业界关注的焦点。据笔者调查,目前中国市场上的BDO生产工艺主要包括以下四种:一是以甲醛和乙炔(电石气)为原料的Reppe法;二是以丁二烯和醋酸为原料的丁二烯乙酰氧基化法;三是以环氧丙烷/丙烯醇为原料的环氧丙烷法;四是以正丁烷/顺酐为原料的正丁烷/顺酐法。其中,第三种和第四种工艺路线根据初始原料的不同,分别称为环氧丙烷法、丙烯醇法、正丁烷法和顺丁烯二酸酐法。
作为一种重要的基础化工原料,BDO 的下游应用领域十分广泛。据笔者调查,目前BDO主要向THF-PTMEG产业链发展,其中PTMEG可用作氨纶、聚氨酯浆料、TPEE、水性聚氨酯等产品,如TPU、合成革、服装纺织等领域,图中均有以BDO为原料生产的化学品。
另一个可以延伸的方向是 PBAT 和 PBS,作为生物降解塑料的重要代表,其中 PBAT 是我国生物降解塑料领域发展的重要类型,也是生产规模最大的类型,下游可作为一次性塑料制品的生产等。此外,还可以延伸到 PBT 和其他工程塑料,如 PBT 改性、短纤维等,广泛应用于汽车零部件、服装加工等领域。
BDO 可用作生产 GBL 的原料,下游可用作生产 NMP 和 NVP,其中 NMP 用于锂电池辅助材料,而 NVP 可生产 PVP,下游用作锂电池前驱体分散剂和环保材料中的添加剂,应用非常广泛。
也正是由于BDO下游应用的广泛性,为化工企业提供了多个可供选择的方向,成为企业高度关注的重要原因。笔者认为,随着化工技术的进步,BDO下游可延伸方向还将不断拓展。
第二,降解塑料政策属性驱动
笔者认为,BDO之所以备受关注,是因为其下游可降解塑料的属性。根据上述可以看出,以BDO为原料的下游可以生产降解塑料PBAT和PBS,其中PBAT是降解塑料行业中规模最大的品种,未来在规模上将超过1000万吨/年,其他品种的塑料,未来在行业中的增速将超过30%。
2020 年 1 月 19 日,国家发改委、生态环境部公布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》:"到2020年底,我国将在部分地区和领域率先禁止和限制生产、销售、使用部分塑料制品,到2020年底,一次性塑料制品消费量明显减少,替代品得到推广。"
2020 年 7 月,国家发改委、生态环境部等九部门联合印发《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》,明确自 2021 年 1 月 1 日起,商场禁止使用不可降解塑料购物袋、直辖市、省会城市、计划单列市建成区内的商场、超市、药店、书店等场所,以及餐饮打包外卖服务和各类会展活动中禁止使用不可降解塑料购物袋,但连卷筒袋、保鲜袋和垃圾袋也暂时禁止使用。这也被业内称为史上最严限塑令的落地。随后,山东、河南、四川、陕西、海南、湖北等省份出台塑料污染治理实施方案,加快推进塑料污染治理工作。
随后,全国各地纷纷出台了相应的 "限塑令",受此影响,降解塑料在2020年 "热 "了起来,不少企业把目光投向了PBAT行业,新增和拟建产能呈激增趋势。据不完全统计,未来五年,国内PBAT新增产能将超过千万吨,这也将加大对原料BDO的关注度。
三、电石与天然气化工产业链的延伸趋势
笔者认为,BDO之所以受到业界的高度关注,除了其广泛的下游应用和可降解塑料的特性外,还有其电石和天然气化工的原因。
电石是重要的无机化工原料,是化工生产中重要的碳源补充,主要用于生产聚氯乙烯,其次是醋酸乙烯和其他化工生产等,BDO只是以电石为原料的化工生产之一。从目前市场发展结果来看,PVC行业基本处于过剩现状,醋酸乙烯已呈现严重过剩态势,其他化工产品市场景气度一般,这凸显了BDO产业链的高度景气特征。
因此,如果以电石为原料进行化工生产,BDO 产业链是其重要的考虑方向。
对于天然气化工行业来说,天然气目前主要作为燃料应用,在民用和工业热源补充方面具有不可替代的作用。随着天然气供应量的不断增加,天然气以保障民用为主的属性也相继向一些工业原料应用领域放宽,从而催生了天然气化工产业的发展。
天然气化工生产可用作合成氨、甲醇、氢气、乙炔、氢氰酸和炭黑的生产。其中,合成氨已处于严重过剩的现状,氢气虽然符合氢能源的发展趋势,但其不可运输的特性使其发展受到巨大限制。而氢氰酸剧毒的特性,导致其不能作为生产原料使用天然气。因此,如果选择天然气化工其中的乙炔来生产BDO的方法,就成为重要的、有价值的和可行的考虑方向,从而带动了天然气生产BDO化工的发展。
最后,我想说的是,BDO之所以受到广泛关注,是因为它是化工产业发展的阶段性特征,是化工政策转向的重要信号。未来化工生产将更加注重低碳、低能耗、高附加值的生产方式,BDO只是主要产品之一,如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等化工产业链的发展,以及以合成氨为原料的高端胺类化工产品的生产,或将成为未来重要的发展方向,建议大家密切关注。
不同工序制造 BDO 的成本差异有多大?
笔者看到,随着我国化工行业的深入发展,化工技术水平的提升,以及化工行业政策要求的转变,带来了一些化工市场的发展,比如不同生产工艺带来的产品生产可行性。也正是由于生产工艺的不同,导致市场竞争环境发生了重大转变。
BDO是中国化工市场发展的重要原料产品,也是在目前中国原油化工产业链延伸受阻、煤化工发展政策受限之后,值得研究和发展的重要方向,是目前业界关注的焦点。据笔者调查,目前中国市场上的 BDO 生产工艺主要包括以下四种:
I.以甲醛和乙炔(电石气)为原料的 Reppe 法;
II.以丁二烯和醋酸为原料的丁二烯乙酰氧基化方法;
iii.环氧丙烷法,以环氧丙烷/丙烯醇为原料;
iv. 以正丁烷/邻苯二甲酸酐为原料的正丁烷/邻苯二甲酸酐法。
其中,第三种和第四种工艺路线根据初始原料的不同,分别称为环氧丙烷、丙烯醇、正丁烷和顺丁烯二酸酐。
在我看来,天然气 BDO 投资成本低,生产过程清洁,但我国天然气在化工生产中的应用有限,因此天然气 BDO 产业规模化发展缓慢。而电石法由于电石原料价格低廉,导致生产 BDO 的成本不高,市场竞争力明显。顺酐法是基于我国炼油行业 "油改气 "的发展趋势,其中烷基化装置副产物正丁烷产业链的延伸是炼油企业关注的重要方向,也是当前 BDO 产业规模增长的重要趋势。由于原料价格分属不同的市场环境,其波动情况存在明显差距,不同工艺的BDO生产成本差异究竟有多大。
首先,电石法 BDO 仍是最具竞争力的生产方法
据笔者观察,我国BDO生产工艺中,电石法仍是最具竞争力的生产方法。据工商界数据显示,目前我国西北地区电石主流价格在3900元/吨,甲醇市场价格为2640元/吨。根据电石法生产 BDO 的成本计算,我国电石法生产 BDO 的成本约为 10374 元/吨,是不同生产方法比较中成本最低的。需要说明的是,电石法 BDO 的价格是西北地区电石的价格,因此西北地区采用电石法生产 BDO 的成本是经过测算的。BDO 的下游在当地生产其他化工产品,因此 BDO 市场的竞争力需要综合评估产业链下游到目标消费市场的竞争力水平。此外,新疆、内蒙古、陕西等地的电石价格差异较大,不同地区的电石价格所生产的 BDO 也必然存在差异。以及自产电石和外购电石生产BDO的单位,其BDO的成本也存在巨大差异。综合比较发现,陕西电石自己生产的 BDO 成本最低,竞争力最明显。电石法 BDO 生产方式是最早的延伸生产方式,也是目前最具竞争力的生产方式。但由于国家对电石开采的限制要求,以及电石生产工艺的高能耗特点,可能成为今后限制其电石BDO生产的最大障碍。笔者预计,未来电石BDO的新增规模将受到限制,竞争力仍将长期存在。
二、天然气法BDO存在非常明显的地区差异据笔者观察,我国BDO生产过程中,以天然气为原料的BDO生产存在明显的地区差异,其中自有天然气BDO装置竞争力最高,其次是外购工业天然气装置竞争力最差。据国家统计局数据显示,华东地区工业天然气价格为4.3元/立方米,据商业统计数据显示,华东地区氢气市场价格为2.5元/立方米。按照这两种价格计算,天然气法BDO的生产成本在14180元/吨,属于统计的三种不同生产方法中成本最高的生产方法。但需要注意的是,在我国天然气法BDO中,天然气成本约占BDO总成本的79%,是成本占比最大的。因此,天然气价格对 BDO 的成本影响巨大。而天然气作为化工生产的原料,在不同地区的价格差异很大。据笔者调查,西北市场的工业天然气价格从 1.5 元/立方米到 4.5 元/立方米不等。如果按最低价格 1.5 元/立方米测算,BDO 的成本仅为 6900 元/吨,是三种统计方法中成本最低的生产类型。而如果按 $2.5 元/立方米测算,BDO 的成本仅为 $9500 元/吨,也属于成本最低的生产类型。所以我认为,如果用天然气作为原料生产 BDO,要想获得足够的市场竞争力,比如采用最低的天然气价格。所以天然气的价格就成了天然气法生产 BDO 是否可行的关键。天然气法BDO生产方式属于低碳、低能耗的生产方式,是天然气化工生产政策门槛降低后的一个重要方向,也是当前业界关注的焦点产品。
三、顺酐BDO竞争力相对较弱 据笔者观察,我国BDO生产过程中,以顺酐为原料生产的BDO,其竞争力相对较弱。据商家介绍顺酐市场年均价为8780元/吨,顺酐法BDO的成本约为13959元/吨,属于三种生产工艺中成本相对较高的生产类型。顺酐法BDO是以顺酐为原料,其中顺酐来源于正丁烷法生产和焦化苯法生产。正丁烷法是目前顺酐产品的主流生产方法,也是目前解决炼油企业油品转化问题的重要途径。正丁烷法中的正丁烷是解决烷基化装置副产物的关键,也决定了顺酐的成本。如果顺酐法BDO产品采用精制中烷基化副产物正丁烷作为起始原料生产,其中顺酐法BDO成本有望再降低300元/吨左右,即达到13295元/吨。但与其他生产方法相比,顺酐法 BDO 的成本仍然较高,竞争力较弱。此外,笔者观察到,未来正丁烷法顺酐是新增装置规模的主流方式,未来拟在建的大量项目将加大对正丁烷的炒作,导致正丁烷价格偏离液化气市场价值主线,这进一步削弱了顺酐法BDO在市场上的竞争力。最后,我想说的是,BDO是精细化工和降解塑料产业发展的关键环节,是基础性的关键原料。BDO产品的生产,对于产业链的延伸和精细化率的发展具有十分重要的作用。未来,电石法仍将是最具竞争力的生产方式,但天然气化工行业的政策限制和放开,也将成为带动行业发展和升级的重要力量。
聚硫醇/聚硫醇 | ||
DMES 单体 | 双(2-巯基乙基)硫醚 | 3570-55-6 |
DMPT 单体 | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
PETMP 单体 | 季戊四醇四(3-巯基丙酸酯) | 7575-23-7 |
PM839 单体 | 聚氧(甲基-1,2-乙二基) | 72244-98-5 |
单官能团单体 | ||
HEMA 单体 | 甲基丙烯酸 2-羟乙基酯 | 868-77-9 |
HPMA 单体 | 甲基丙烯酸羟丙酯 | 27813-02-1 |
THFA 单体 | 丙烯酸四氢糠酯 | 2399-48-6 |
HDCPA 单体 | 氢化双环戊烯丙烯酸酯 | 79637-74-4 |
DCPMA 单体 | 甲基丙烯酸二氢双环戊二烯酯 | 30798-39-1 |
DCPA 单体 | 丙烯酸二氢双环戊二烯酯 | 12542-30-2 |
二氯丙烯酰亚胺单体 | 甲基丙烯酸二环戊氧基乙酯 | 68586-19-6 |
DCPEOA 单体 | 丙烯酸二环戊烯基氧基乙基酯 | 65983-31-5 |
NP-4EA 单体 | (4) 乙氧基化壬基酚 | 50974-47-5 |
LA 单体 | 丙烯酸十二烷基酯/丙烯酸十二烷基酯 | 2156-97-0 |
THFMA 单体 | 甲基丙烯酸四氢糠酯 | 2455-24-5 |
PHEA 单体 | 2-苯氧基乙基丙烯酸酯 | 48145-04-6 |
LMA 单体 | 甲基丙烯酸月桂酯 | 142-90-5 |
IDA 单体 | 丙烯酸异癸酯 | 1330-61-6 |
IBOMA 单体 | 甲基丙烯酸异冰片酯 | 7534-94-3 |
IBOA 单体 | 丙烯酸异冰片酯 | 5888-33-5 |
EOEOEA 单体 | 2-(2-乙氧基乙氧基)丙烯酸乙酯 | 7328-17-8 |
多功能单体 | ||
DPHA 单体 | 双季戊四醇六丙烯酸酯 | 29570-58-9 |
DI-TMPTA 单体 | 二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯 | 94108-97-1 |
丙烯酰胺单体 | ||
ACMO 单体 | 4-丙烯酰基吗啉 | 5117-12-4 |
双功能单体 | ||
PEGDMA 单体 | 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 25852-47-5 |
TPGDA 单体 | 三丙二醇二丙烯酸酯 | 42978-66-5 |
TEGDMA 单体 | 三乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 109-16-0 |
PO2-NPGDA 单体 | 丙氧基新戊二醇二丙烯酸酯 | 84170-74-1 |
PEGDA 单体 | 聚乙二醇二丙烯酸酯 | 26570-48-9 |
PDDA 单体 | 邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯 | |
NPGDA 单体 | 新戊二醇二丙烯酸酯 | 2223-82-7 |
HDDA 单体 | 二丙烯酸六亚甲基酯 | 13048-33-4 |
EO4-BPADA 单体 | 乙氧基化 (4) 双酚 A 二丙烯酸酯 | 64401-02-1 |
EO10-BPADA 单体 | 乙氧基化 (10) 双酚 A 二丙烯酸酯 | 64401-02-1 |
EGDMA 单体 | 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 97-90-5 |
DPGDA 单体 | 二丙二醇二烯酸酯 | 57472-68-1 |
双-GMA 单体 | 双酚 A 甲基丙烯酸缩水甘油酯 | 1565-94-2 |
三官能单体 | ||
TMPTMA 单体 | 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 | 3290-92-4 |
TMPTA 单体 | 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 | 15625-89-5 |
PETA 单体 | 季戊四醇三丙烯酸酯 | 3524-68-3 |
GPTA ( G3POTA ) 单体 | 丙氧基三丙烯酸甘油酯 | 52408-84-1 |
EO3-TMPTA 单体 | 三羟甲基丙烷三丙烯酸乙氧基化物 | 28961-43-5 |
光阻单体 | ||
IPAMA 单体 | 2-异丙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯 | 297156-50-4 |
ECPMA 单体 | 1-乙基环戊基甲基丙烯酸酯 | 266308-58-1 |
ADAMA 单体 | 1-金刚烷基甲基丙烯酸酯 | 16887-36-8 |
甲基丙烯酸酯单体 | ||
TBAEMA 单体 | 2-(叔丁基氨基)乙基甲基丙烯酸酯 | 3775-90-4 |
NBMA 单体 | 甲基丙烯酸正丁酯 | 97-88-1 |
MEMA 单体 | 甲基丙烯酸 2-甲氧基乙酯 | 6976-93-8 |
i-BMA 单体 | 甲基丙烯酸异丁酯 | 97-86-9 |
EHMA 单体 | 甲基丙烯酸 2-乙基己酯 | 688-84-6 |
EGDMP 单体 | 乙二醇双(3-巯基丙酸酯) | 22504-50-3 |
EEMA 单体 | 2-甲基丙-2-烯酸 2-乙氧基乙酯 | 2370-63-0 |
DMAEMA 单体 | 甲基丙烯酸 N,M-二甲基氨基乙酯 | 2867-47-2 |
DEAM 单体 | 甲基丙烯酸二乙氨基乙酯 | 105-16-8 |
CHMA 单体 | 甲基丙烯酸环己基酯 | 101-43-9 |
BZMA 单体 | 甲基丙烯酸苄酯 | 2495-37-6 |
BDDMP 单体 | 1,4-丁二醇二(3-巯基丙酸酯) | 92140-97-1 |
BDDMA 单体 | 1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯 | 2082-81-7 |
AMA 单体 | 甲基丙烯酸烯丙酯 | 96-05-9 |
AAEM 单体 | 甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯 | 21282-97-3 |
丙烯酸酯单体 | ||
IBA 单体 | 丙烯酸异丁酯 | 106-63-8 |
EMA 单体 | 甲基丙烯酸乙酯 | 97-63-2 |
DMAEA 单体 | 丙烯酸二甲胺基乙酯 | 2439-35-2 |
DEAEA 单体 | 2-(二乙基氨基)乙基丙-2-烯酸酯 | 2426-54-2 |
CHA 单体 | 丙-2-烯酸环己基酯 | 3066-71-5 |
BZA 单体 | 丙-2-烯酸苄酯 | 2495-35-4 |