基于消费成本比较的我国煤制乙二醇发展前景

吴 涛，周凤英，闫 强

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，北京 100037；3.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；4.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037)

基于消费成本比较的我国煤制乙二醇发展前景

吴 涛1，周凤英2，3，4，闫 强2，3，4

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，北京 100037；3.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；4.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037)

我国乙二醇缺口量大，传统石油路线生产不足，为煤制乙二醇的发展奠定了市场基础，同时煤制乙二醇符合国家煤炭清洁利用政策，其发展前景得到广泛关注。本文从我国乙二醇供需情况以及生产布局分析了我国煤制乙二醇的现状，重点对不同路线生产的乙二醇进行了成本对比分析，结果表明煤制乙二醇路线成本低于乙烯路线，高于乙烷路线。认为煤制乙二醇是将来乙二醇扩能的主要方式，同时煤制乙二醇在低油价下具有竞争力，具有广阔发展前景。

煤制乙二醇；消费成本；发展前景

乙二醇是重要的化工基础原料，可用于生产聚酯、防冻剂、润滑剂、增塑剂、炸药和其他化工中间体，此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业，在各领域用途广泛，我国乙二醇主要消费领域为聚酯，占比90%以上，其次为防冻液。

2009年我国首个自主研发的20万t/a煤制乙二醇投产以来，煤制乙二醇引起各界广泛关注，不少专家和学者对煤制乙二醇进行了相关研究。丰存礼[1]认为我国石油路线生产乙二醇的工艺成熟，但需要依赖国外进口技术，而煤制乙二醇路线已经实现工业化，技术自主程度高但催化剂性能和装置生产能力有待提高。孙玉净等[2]和江鲁奔[3]先后对国内石油路线和煤制路线生产的乙二醇工厂成本进行对比分析，认为煤制乙二醇比石油路线工厂成本低。孙玉净等[2]分析了国外乙烷原料制乙二醇的生产成本，王韧[4]进一步分析了不同工艺和不同原料来源乙烯法生产成本，认为中东企业具有技术规模及成本的综合优势。国内专家和学者对于煤制乙二醇的发展持有不同观点。姜小毛等[5]提出煤制乙二醇热前需要进行冷思考，认为国内乙二醇市场容量不高，对石油和天然气的替代性不如煤制油气和煤制烯烃且面对来自国内石化企业和国际中东企业的竞争，当谨慎发展。顾定槐[6]指出下游聚酯对乙二醇的需求增速将放缓，且中东地区乙二醇产能扩大，降价竞争将给国内煤制乙二醇进一步加压，不可盲目跟风。钱伯章[7]认为中国煤制乙二醇技术难题已经基本解决，发展煤制乙二醇符合国家能源战略，且具有工艺流程短、能耗低、成本低且节约石油资源等优势，煤制乙二醇产业会进入快速发展期，并逐步替代进口。当前，煤制乙二醇项目建设热烈，以唐宏青为代表的专家和人士认为目前乙二醇的发展轨迹与我国二甲醚、甲醇、合成氨行业类似，众多项目的上马将导致产能过剩；以马新宾为代表的乐观一派则认为近几年是不用担心产能过剩的问题。

笔者从生产技术和布局阐述了我国乙二醇的现状，重点对代表性地区的草酸酯路线和传统石油路线到达消费区的成本进行对比分析，讨论煤制乙二醇的下游市场情况和产能过剩风险，对乙二醇的发展前景进行展望。

1 国内外乙二醇供需情况

国际乙二醇市场自2013年以来已经饱和，出现供大于求的局面，我国乙二醇长期处于供不应求的状态。近年来我国乙二醇产能和产量稳步提升，但国内乙二醇生产完全无法满足需求，自给率始终在40%以下，一直以来需要大量依靠进口，图1为2010～2015年我国乙二醇供需情况。中东北美以及东南亚地区为我国乙二醇进口主要来源地，包括沙特阿拉伯、台湾、加拿大、韩国、伊朗、科威特、新加坡、日本、阿联酋、美国等国家和地区，其中来自沙特阿拉伯、台湾、加拿大和科威特进口数量占比70%以上。我国乙二醇最主要消费地区为华东地区，包括江苏省、浙江省和上海地区，其次为福建省和广东省。2016年，我国乙二醇进口总量为753万t，其中南京海关进口503万t；宁波海关进口100万t；上海海关进口38万t；杭州海关进口34万t；厦门海关进口22万t；拱北海关进口21万t；福州海关进口18万t；其余(海口海关、合肥海关、黄埔海关)进口17万t。

图1 2010～2015年我国乙二醇供需情况

2 我国乙二醇生产现状

2.1 技术现状

乙二醇生产从原料来说分为乙烯法和合成气法，乙烯法根据乙烯来源不同可分为不同路线：石脑油裂解产生乙烯而后制乙二醇称为石油乙烯路线(乙烯路线)；以石油或者天然气伴生乙烷制乙烯而后制乙二醇称为乙烷乙烯路线(乙烷路线)；以煤制甲醇或者天然气制甲醇经MTO工艺制乙烯而后制乙二醇称为MTO乙烯路线。合成气法是利用煤或者天然气制取的合成气直接或间接制取乙二醇，当前工业化的是以煤制合成气经草酸酯加氢间接制乙二醇，称为草酸酯路线(图2)。其中乙烷路线是中东和北美地区乙二醇生产的主要路线；东南亚和东北亚地区则主要采用乙烯路线生产乙二醇。我国乙二醇生产的路线主要包括乙烯路线、草酸酯路线和MTO乙烯路线。

2.1.1 乙烯路线

乙烯路线分为两段进行，首先石脑油经过裂解得到乙烯，乙烯氧化后得到环氧乙烷，环氧乙烷经水合反应得到乙二醇。工业上采用乙烯氧化的到环氧乙烷是直接在银催化剂作用下直接生产，环氧乙烷水合反应在无催化剂条件下与水混合后直接反应生成乙二醇。直接水合法是当前工业生产乙二醇的主要方法，不需要使用催化剂，具有杂质少、乙二醇质量高等优点，乙烯氧化工艺技术国外垄断，以SHELL、SD和DOW为代表。当前针对乙烯路线，研究主要集中在乙烯氧化生成环氧乙烷所使用的银催化剂上，旨在提高催化剂性能；直接水合法工艺十分成熟，目前针对其少有研究，但为了克服其水耗高的缺点，国内外研究侧重在与之对应的催化水合法技术开发上。

2.1.2 草酸酯路线

乙烯法生产乙二醇装置要依托石化装置建立，建设周期长，资金投入大；国内使用国外垄断技术，设备需要进口；原料受制于石油价格，这样严重受制于人的状态，也是我国乙二醇依存度居高不下的主要原因。 我国缺油少气，尤其是石油资源日渐短缺，因此完全依赖乙烯路线生产乙二醇不符合我国国情；我国煤炭资源相对丰富，煤制乙二醇项目的成功建设投生产，开辟了乙二醇生产新道路。据计算，若800万t乙二醇缺口全部采用煤制乙二醇技术来填补，可替代约1 600万t石油资源[8]。

通常所说的煤制乙二醇路线就是草酸酯路线，指利用煤气化得到的合成气制备中间产物CO经氧化偶联生产乙二醇，目前草酸酯路线技术比较成熟，国外以日本宇部兴产和美国碳联为代表，国内以中科院福建物构所为代表。从总反应来看，生产乙二醇需要消耗的原料仅包括来自合成气的CO和H2以及O2。实际反应还有醇及亚硝酸酯参与，首先CO与亚硝酸酯反应生成草酸二酯，草酸二酯加氢制得乙二醇。理论上整个过程反应不消耗醇和亚硝酸酯，但在实际过程中需要进行一定的补充。草酸酯路线中，草酸加氢催化剂是关键，当前研究集中在开发具备较高强度和加氢活性的新型催化剂。

2.1.3 MTO乙烯路线

MTO乙烯路线是煤经甲醇制烯烃或者进口甲醇制烯烃和乙烯路线生产乙二醇的结合，首先利用进口甲醇或者煤气化的合成气制甲醇，甲醇经MTO工艺生产烯烃，从烯烃中分离出乙烯；以乙烯为原料经氧化产生环氧乙烷，环氧乙烷进一步水合反应生成乙二醇。煤制甲醇是我国甲醇主要生产方式，甲醇制烯烃技术已经成熟，其后乙烯制乙二醇与乙烯法一致，总的来说甲醇制乙二醇路线是一条成熟的工业化路线。

2.1.4 乙烷路线

乙烷主要来自中东地区石油或者北美地区页岩气伴生气中，以乙烷为原料制取乙烯，乙烯氧化生成环氧乙烷，环氧乙烷水合生成乙二醇，乙烷路线是我国进口乙二醇的主要生产路线。

图2 乙二醇生产路线流程图

2.2 我国乙二醇项目分布

自1996年第一个乙二醇装置投产以来，乙二醇产能持续增加，2009年以前，乙二醇产能全部来自乙烯法。2016年，乙烯路线依然是我国乙二醇生产的主流路线，项目合计18个，产能合计498.3万t/a，占总产能的63.8%，其中中石化产能为380.4万t/a，占比76.3%；中石油产能82.9万t/a，占比16.6%；中海油35万t/a，占比7%(图3)。产能60万t/a以上的项目有2个，位于浙江省和上海市；产能30万～60万t/a的项目有6个，分布在福建、广东、江苏、四川和天津等省(市)；产能30万t/a以下的项目有10个，主要分布在广东、江苏、辽宁、天津和新疆等省(区、市)。

2009年第一个草酸酯装置投产。2011～2016年，乙二醇扩能主要来自草酸酯法，尤其是2015年，乙二醇产能爆发式增长。2016年草酸酯路线项目合计12个，产能合计212万t/a，占总产能的27.4%，其中永金化工60万t/a，占比28.3%；阳煤集团42万t/a，占比19.8%；新杭能源30万t/a，14.2%占比；新疆天业25万t/a，占比11.8%；内蒙古通辽金煤和辽宁北方化学公司均20万t/a，占比9.4%；安徽淮化集团10万t/a，占比4.7%；山东华鲁集团5万t/a，占比2.4%。项目规模都在60万t/a以下，其中30万t/a的项目有1个，位于内蒙古；30t/a以下的项目11个，安徽、河南地区分布较为集中，有4个项目，其余分布在山西、内蒙古、新疆及河北等地区。

2016年MTO乙烯路线项目合计2个，产能合计63万t/a，占总产能的8%。其中，浙江宁波禾元化学有限公司50万t/a，占比79.4%；中国三江精细化工有限公司13万t/年，占比20.6%。

2017～2020年拟在建乙二醇项目合计31个中，其中4个采用乙烯法，27个采用草酸酯法。至2020年，预计其中24个项目将建成，乙二醇产能增加至1 496万t/a，届时煤制乙二醇产能为743万t/a，将为中国乙二醇贡献50%的产能，如图4所示。

图3 乙烯路线和草酸酯路线企业产能占比

图4 中国乙二醇产能情况

3 各路线到达华东地区消费成本

华东地区是我国乙二醇最大消费区域，到达华东地区成本是各个路线竞争力的核心部分(表1)。不同路线生产的乙二醇到达华东地区的成本=原材料消耗+公用工程费用+其他费用(人工费+折旧费)+到达华东地区的运费-副产品收益；进口乙二醇(即乙烷路线)另外加上关税和增值税，分别以5.5%和17%计算。由于乙烯路线乙二醇生产区多与消费区重叠，计算假设其生产区与消费区重叠，故不计运费；草酸酯路线生产区与消费区距离变化较大，选取新疆、内蒙古和安徽为典型生产区分别计算运费，运费计算参考铁路货物运价率表，运输距离按内蒙古鄂尔多斯站至上海站、新疆乌鲁木齐站至上海站、安徽淮南站至上海站铁路距离；乙烷路线假设以中东为生产地，运费按100美元/t，折合人民币680元/t计算[4]。

乙烯路线成本中乙烯消耗占比很高，2016年油价在50美元/桶波动，乙烯价格以6 375元/t计算，则乙烯路线到华东地区乙二醇成本为5 634元/t。根据项目组2016年到煤化工企业和煤矿生产企业实际调研情况：新疆煤炭价格为90～100元/t；内蒙古煤炭价格(神华煤炭和华能子煤矿)为140～150元/t；安徽煤炭价格为320～350元/t。分别按照100元/t、150元/t和350元/t计算，草酸酯路线生产乙二醇从新疆、内蒙古和安徽到华东地区成本分别为：4087元/t、4276元/t、4262元/t。乙烷路线成本计算以油价50美元/桶，乙烯价格为4420元/t，则乙烷路线生产的乙二醇到达华东地区的成本为3 596元/t。当前经济技术条件下，草酸酯路线生产的乙二醇到达华东地区成本低于乙烯路线高于乙烷路线。

乙烯和乙烷[4]价格受油价波动影响，将乙烯和乙烷价格与油价挂钩得出乙烯路线和乙烷路线成本与油价变化的关系；草酸酯路线与煤炭价格挂钩可以得到到达华东地区成本与煤炭价格变化的关系(图5)。从图5中可以看出，当前草酸酯路线到达华东地区成本对应乙烯路线的低油价成本，因此，我国草酸酯路线能够应对低油价下乙烯路线带来的竞争；但与乙烷路线相比，则竞争力不足。

表1 乙二醇成本

4 结 语

煤制乙二醇实际上开辟了中国乙二醇生产的新领域，有潜力改变中国的原料结构，国家煤炭清洁利用政策对煤制乙二醇是有利的。一直以来，乙二醇供给不足是扩能的主要推动力，下游聚酯行业发展平稳，但乙二醇消费量依旧可观。预计到2020年，我国聚酯产能将超过5 000万t，届时乙二醇消费量会超过1 800万t，而2020年乙二醇的产量约900万t[9]，缺口量将在800万t以上，因此乙二醇产能过剩风险很小。当前国内乙烯路线生产几乎全部来自三大石化集团，产能增幅十分有限，未来产能增加主要依靠煤制乙二醇。国内乙烯路线工艺技术成熟，提升空间小，且在技术上很难实现国产化；煤制乙二醇技术自主程度高，更具有进一步节约能耗降低成本的潜力。

基于到达消费区的成本分析，我国煤制乙二醇成本低于乙烯路线成本，在低油价下仍然具有竞争力，同时也面临一些问题和挑战。煤制乙二醇产能凸显，但开工率普遍不高，2016年煤制乙二醇产能212万t/a，实际产量只有115万t。煤制乙二醇产品开始进入聚酯行业，但多与乙烯法乙二醇以20%～30%的比例掺混，聚酯企业对煤制乙二醇产品接受程度有限甚至不能接受，部分以进入兄弟企业或者自建下游企业来消化煤制乙二醇产品，煤制乙二醇的质量问题不容忽视，俨然成为煤制乙二醇行业发展的瓶颈。国家对环保问题日益重视，煤制乙二醇将面临愈加严格的环保要求，环保成本势必增加。此外，煤制乙二醇面临国际竞争压力不减，虽然国内乙二醇供需不足，但国际市场饱和，北美页岩气化工业对乙二醇产量带动作用持续，但北美聚酯行业增长缓慢，出口量势必增加；中东地区乙二醇产能大，随着乙烷资源减少，未来新增产能有限，但中东乙二醇需求量小，亚洲依然是出口的主要市场；煤制乙二醇到达消费区的成本高于进口地区到达消费区的完全成本，煤制乙二醇国际竞争力不足。

煤制乙二醇前景良好，具有进一步节约能耗，降低成本，提升竞争力的潜力，产品提质和废水废盐处理是重点和难点；煤制乙二醇将成为中国聚酯化纤行业的重要原料来源，市场份额会逐步扩大，国内乙二醇自给能力将进一步提高；社会对煤制乙二醇认知将更加客观、理性。

[1] 丰存礼.国内乙二醇生产工艺技术情况与市场分析[J].化工进展，2013，32(5)：1200-1204.

[2] 孙玉净，于春梅.我国煤制乙二醇产业化现状与前景[J].化学工业，2012，3(1-2)：49-52.

[3] 江鲁奔.我国乙二醇项目的技术经济对比分析[J].低碳技术2017(7)：84-85.

[4] 王韧.油价波动背景下煤制乙二醇产品竞争力分析[J].化学工业，2015，33(4)：32-41.

[5] 姜小毛，郑春临.“煤制乙二醇”的冷思考[J].化工管理，2009(6)：42.

[6] 顾定槐.煤制乙二醇热带来冷思考[N].中国石化报，2010-06-29(8).

[7] 钱伯章.煤制乙二醇前景方兴未艾[J].聚酯工业，2015，28(3)：13-14.

[8] 刘定华，刘晓勤，华强，等.乙二醇合成技术进展及应用前景[N].南京工业大学学报，2002，24(6)：95-98.

[9] 刘新波，李广敏，周丽.乙二醇生产工艺及市场分析[J].化工中间体，2013(12)：38-43.

Development prospect of coal based ethylene glycol based on comparison of consumption cost in China

WU Tao1，ZHOU Fengying2，3，4，YAN Qiang2，3，4

(1.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China；2.Research Center for Global Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；4.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment，Beijing 100037，China)

China’s ethylene glycol has large gap，the traditional petroleum route production is insufficient，which laid a market foundation for the development of coal-based ethylene glycol.At the same time，the coal-based route conforms to the national policy about the clean utilization of coal is widely concerned.This paper analyzes the present situation of the coal-based ethylene glycol in China from the supply and demand and layout，and the cost comparison analysis of ethylene glycol from different routes is focus.The results show that the cost of the coal preparation ethylene glycol route is lower than the ethylene route，higher than the ethane route.It is considered that the coal-based route is the main way to expand the capacity in the future while the coal-based route is still competitive under low oil price，so it has broad prospects for development.

coal-based ethylene glycol；consumption cost；development prospect

2017-03-18 责任编辑：宋菲

地质矿产调查评价项目“全国特种煤资源综合评价与信息系统建设”资助(编号：DD20160189)；地质矿产调查评价项目“能源安全综合研究与动态跟踪评价”资助(编号：DD20160084)

吴涛(1992-)，女，硕士研究生，地质工程专业，目前主要从事煤化工方面调研工作，E-mail:wtao_winona@163.com。

周凤英(1964-)，女，博士，副研究员，从事能源矿产科研工作，E-mail：fying64@qq.com。

F407.21

A

1004-4051(2017)07-0052-05