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甘油转化的主要产品及其市场分析

技术与市场第18卷第6期2011年近年来,能源紧缺问题日趋严峻,国际油价一路攀升,促使世界各国积极研发可再生的替代能源,而生物柴油作为一种极有发展前景的生物能源,其规模化生产受到了学术界和产业界的关注[1]。

然而,每生产9吨生物柴油就有1吨的甘油粗产品生成,再加上传统的甘油(天然甘油、发酵甘油、合成甘油)产量,导致甘油的市场保有量将远远大于需求量。

据估计,仅2010年甘油市场就已超过了1.2百万吨,对生物柴油生产过程中产生的低价粗甘油的有效综合利用已成为生物柴油产业一个严峻又关键的问题。

而通过甘油转化而来的产品,如丙二醇、烯丙醛、环氧氯丙烷和丙酸等都有着较大的市场需求量,同时,又能降低一些化工产品对石化原料的依赖。

因此,对这些高附加值产品进行市场分析就具有了极其重要的意义。

1甘油生产和市场分析据市场调研机构Global Industry Analysts 公司在研究报告《甘油:全球战略商业报告》中指出,到2015年全球甘油市场的规模将达到44亿磅。

其主要消费构成见表1[2]。

表1甘油在不同领域的消费构成按照上述的消费构成,全球的甘油生产和消费基本处于平衡状态。

而随着生物柴油的不断投产,甘油的产量剧增,而消费量则增长得不明显。

据2008年数据[3]显示,全球生物柴油的需求量和生产量急剧增加,如美国通过的能源法案要求生物柴油同从石油提炼的柴油混合销售,政府将对这种燃料提供300美元/吨的补贴;欧洲的生物柴油制造商由于得到政府的支持,加大生物柴油的生产力度,这就更增加了来自生产生物柴油所带来的甘油量。

与此同时,由于受到2008年全球金融危机的影响,全球的甘油需求量却有所下降。

目前,我国国内甘油市场主要由天然甘油、发酵甘油、合成甘油以及生物柴油副产甘油组成[4]。

天然甘油所占比例最大,约为86.5%;发酵甘油企业主要集中在山东、江苏、甘肃等地,由于技术与成本问题,其所占比重较小;合成甘油在我国主要是以环氧氯丙烷合成而得,随着环氧氯丙烷价格的上涨以及甘油价格的下滑,企业基本处于停产状态;而对于生物柴油的副产甘油,由于目前我国生物柴油的生产尚处于发展阶段,且其原料油多为地沟油等废油,经过高温破坏了其内部结构,所产甘油质量欠佳,因此,目前所占比重较小。

随着生物柴油产业的发展,副产甘油未来必将对国内甘油市场格局造成较大影响,如生物柴油年产能超过10万吨的就有山东东营的华鹜集团、河北保定的香港亚洲生物燃油公司和湖北天门的华成生物科技公司等。

且我国甘油消费结构也不够合理,在药品、化妆品工业以及聚氧酯工业方面的比例明显偏低,而在醇酸树脂生产中所占的比例明显偏高。

我国用于醇酸树脂的甘油约占49%,药品和化学品约占11.5%,烟草约为7.3%,其它为32.2%。

基于全球化的考虑,我国将会是未来甘油的主要消费大国。

因此,不管是甘油生产,特别是精甘油(我国精甘油对国外的依存度很大)的生产,还是甘油的深加工都是该行业必须要预谋的问题,尤其是未来生物柴油的发展对于甘油市场各方面的影响都是举足轻重的。

基于甘油市场的预测和发展趋势,本文就甘油为原料的主要下游产品(包括丙二醇,烯丙醛,环氧氯丙烷和丙酸等)进行市场分析,这些产品在市场上均有着较大的市场需求量。

2甘油转化的主要产品和市场分析一般来说,甘油的转化包括化学法和生物法[5],其中绝大多数以化学催化转化为主,催化产品据文献报道的可概括为两种,一是以甘油为仅有底物,在不同方法下转化成的像丙二醇(1,2-丙二醇,1,3-丙二醇)、乙二醇、二羟丙酮和合成气等产品;二是甘油与其它试剂结合,如氯化氢参与生成的环氧氯烷、与羧酸酯化生成的各酯类产品等。

图1概括了从甘油转化而来的一些化学产品。

图1甘油转化的系列化学品甘油转化的主要产品及其市场分析顾黎萍,乐传俊(常州工学院,江苏常州213022)摘要:从甘油的生产及市场分析入手,对甘油转化的一些高附加值产品,如碳酸甘油酯、丙酸等进行市场分析及预测。

关键词:甘油;甘油转化产品;市场分析doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2011.06.209应用领域消费百分构成(%)化妆品、肥皂和医药26醇酸树脂6食品和饮料8烟草业4纤维素薄膜3聚甘油酯12酯类11造纸业1其它用途12待销售17经营与管理2.1丙二醇丙二醇(propylene glycol)包括1,2-丙二醇和1,3-丙二醇两种产品。

1,2-丙二醇(PG)主要用来生产涂料和不饱和聚酯树脂(UPR),此外,可用作防冻剂,替代乙二醇用于防冻飞行器及在食品中作冷却剂等。

另外,还有大量丙二醇用于生产增塑剂和液压制动液,它还可用于非离子洗涤剂及在药物、化妆品、动物食品、烟草工业中作为保湿剂。

丙二醇还是良好的溶剂,可用于油墨和环氧树脂等方面。

1,3-丙二醇(PDO)是一种重要的有机化工原料,其应用领域与其它二元醇类似,可直接用于防冻剂,是多种增塑剂、洗涤剂、防腐剂和乳化剂的合成原料,它也用于合成医药和用做有机合成中间体,但它最主要的应用领域是用做新型聚酯2聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯(PTT)的原料。

据不完全统计[6],目前,全球PG市场的总产量达到175万t/年。

其中最大的PG生产商为陶氏5615万t/年,约占总产量的1/3,其次为Lyondell占24%。

丙二醇的生产商主要集中在北美,年产量为61万t,其次为欧洲,年产量为54万t。

据统计,我国丙二醇每年表观消费量约1200万t。

由于国内丙二醇需求增长缓慢,估计未来几年表观消费量增长较少,国内的PG生产处于过剩。

另外,在目前环氧丙烷消费结构中,丙二醇行业消费比例仅为7.7%,远低于全球平均水平。

从2008年以后,我国丙二醇的产量将迅猛提升,丙二醇比重将大幅提高,预计到2010年丙二醇行业消费环氧丙烷总量将达到11.2万t,将占整个环氧丙烷消费总量的10%以上。

因此,PG需要从技术上来降低成本,拉动需求。

1,3-丙二醇作为单体合成的聚酯材料显示出比乙二醇、丁二醇和1,2-丙二醇等单体合成的聚酯材料更好的性能和稳定性,将来的几年内PTT规模将达到年产百万t,1,3-PD的需求量也会因此大大增加。

2010年全球PTT的需求量将超过1000kt,市场前景良好。

但我国在1,3-丙二醇上的生产能力不足,开发像甘油规模化生产1,3-丙二醇的工艺显得尤为重要。

2.2环氧氯丙烷环氧氯丙烷(epichlorohydrin,ECH)是一种重要的有机化工原料和精细化工产品,用途十分广泛。

主要用于生产环氧树脂、氯醇橡胶以及缩水甘油醚类,还可用于硝化甘油炸药、玻璃钢、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、涂料、离子交换树脂、增塑剂等多种产品。

其中环氧树脂需求量的快速增长促进了全球ECH生产的发展,占其消费总量的75%。

目前,国际市场上环氧氯丙烷的主要出口国为日本和美国,亚洲和东欧各国为主要进口国,西欧的环氧氯丙烷供需基本平衡。

预计今后几年,国外环氧氯丙烷的需求量将以年均约5%的速度增长,2008年,总消费量已达到约145万吨。

我国环氧氯丙烷主要用于生产环氧树脂和合成甘油,目前,我国的环氧氯丙烷主要消费结构为:环氧树脂的消费量约占总消费量的84.3%,合成甘油约占9.4%,氯醇橡胶约占2.5%,其它约占3.8%。

而国内产量约10万吨,缺口达15万吨,也就是说有2/3的消费量依赖进口。

2.3丙烯醛丙烯醛(acrylaldehyde)是重要的精细化工中间体,主要用于生产农药杀虫剂吡虫啉、医药抗肿瘤药二溴丙醛、饲料添加剂蛋氨酸、杀菌剂戊二醛,经过氧化还可生产市场容量大和附加值高的丙烯酸,进一步合成丙烯酸酯。

图2为国内丙烯醛的需求量及预测图[7]。

可以看出,供需基本平衡,需求量稍大。

2.4丙酸丙酸(propionic acid)是重要的精细化工和基本化工原料,广泛应用于食品、饲料、橡胶、塑料、油漆、涂料、香料、医药、农药、印刷等领域。

作为精细化工原料,用丙酸可制取有机化工原料及中间体丙酸酐、丙酰氯、α-氯丙酸、2,2-二氯丙酸和α-溴丙酸等;在医药领域,以丙酸为原料可制得丙氨酸,进而生产维生素B6。

全球丙酸年产量约为30万吨左右,美国和德国是丙酸生产大国,其产量约占全球丙酸总产量的90%以上,而消费量则略低于生产量。

我国年产量仅为1000多吨,远不能满足市场需求。

随着经济的发展,我国丙酸需要大量进口,平均每年进口在万吨以上。

目前,我国丙酸消费结构为:60%用于谷物和饲料保存剂、食品保鲜剂,20%用于除草剂敌稗和禾乐灵等的原料,20%用于生产香料和香精等[8]。

2.5碳酸甘油酯碳酸甘油酯(glycerol carbonate)是一种重要的有机合成中间体,可用于聚酯类化合物的制备,如聚碳酸酯和聚氨酯,也可用于合成多种用途广泛的下游衍生物如环碳酸酯的制备,环碳酸酯可用于涂料业中涂层的制备;另外,碳酸甘油酯是一种新型的多功能合成子,能与氧、氮和硫等亲核试剂进行亲核取代,同时也可和硫醇反应合成多种产物,如缩水甘油,缩水甘油可作为药物中间体等,同时也可作溶剂使用。

碳酸甘油酯的市场潜在需求量不亚于聚碳酸酯产品对碳酸酯单体的需求。

全球对聚碳酸酯的需求以近10%的速度增长,2010年对聚碳酸酯的消费量达到近400万吨[9,10]。

而随着甘油成本的降低,势必会带来碳酸甘油酯价格的走低,其市场潜力巨大。

2.6合成气氢(Hydrogen)能作为洁净高效的二次能源,它的特点是燃烧时只生成水,不产生任何污染物,并且能量密度高、热转化效率高,是一种十分理想的能源。

其用途极广,主要有以下几个方面:用于电子行业的保护气;用于航天飞机、火箭等航天业的燃料;用于金属冶炼和化工产品合成的还原剂和原料;以及燃料电池中。

目前,世界上氢的年产量在3600万t以上。

除了上述提到的甘油转化的产品外,甘油法生产乳酸、甘油酯、1,3-二羟基丙酮和乙二醇等也有研究报道,这些产品的附加值都远高于甘油。

基于原料可持续考虑,相关的研究必将受到越来越多研究机构和企业的青睐。

更为重要的是这些工艺在产业上的成功将会带来良好的经济效益和环境效益,也是寻找石油替代资源的重要发展方向。

3结论甘油生产量的急剧增加必将打破甘油生产与需求的平衡,(下转第286页)图2丙烯醛的供需关系及其预测(上接第284页)因此,对于由甘油转化而来的大量高附加值产品,开发其用途、开拓其市场就变得非常重要了。

从技术经济的角度看,由甘油转化的产品在生产工艺、原料要求、副产品量、三废处理等方面的技术综合指标要优于基于石油原料的传统各产品的生产;在投资、原材料消耗量、副产品生成量、公用工程消耗量等方面的各经济技术指标也有着潜在的优势。

但必须注意的是,在现有技术水平和工艺路线的基础上,进一步开发更高效的甘油转化技术尤其是催化技术以降低各产品的生产成本、扩大其市场需求仍是副产物甘油实现高附加值转化的关键。

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