6 20万吨/年乙二醇项目6.1概述乙二醇是最简单的二元醇,又名甘醇、1,2-亚乙基二醇,英文名称是ethylene glycol,简称EG。
CAS号为107-21-1,分子式为C2H6O2,分子量62.07,冰点-13.2℃,沸点197.85℃,相对密度1.1155(20℃),蒸汽压 6.21kPa/20℃,闪点111.1℃,粘度25.66mP a〃s(16℃),燃点418℃,表面张力46.49 mN/m (20℃)。
乙二醇是无色、无臭、有甜味的粘稠液体,对动物有毒性,人类致死剂量约为 1.6g/kg。
与水/乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶,微溶于醚等,不溶于石油烃及油类,能够溶解氯化锌/氯化钠/碳酸钾/氯化钾/碘化钾/氢氧化钾等无机物。
由于分子量低,性质活泼,可起酯化/醚化/醇化/氧化/缩醛/脱水等反应。
与乙醇相似,主要能与无机或有机酸反应生成酯,一般先只有一个羟基发生反应,经升高温度、增加酸用量等,可使两个羟基都形成酯。
如与混有硫酸的硝酸反应,则形成二硝酸酯。
酰氯或酸酐容易使两个羟基形成酯。
乙二醇在催化剂(二氧化锰、氧化铝、氧化锌或硫酸)作用下加热,可发生分子内或分子间失水。
乙二醇能与碱金属或碱土金属作用形成醇盐。
通常将金属溶于乙二醇中,只得一元醇盐;如将此醇盐(例如乙二醇一钠)在氢气流中加热到180~200°C,可形成乙二醇二钠和乙二醇。
此外用乙二醇与2摩尔甲醇钠一起加热,可得乙二醇二钠。
乙二醇二钠与卤代烷反应,生成乙二醇单醚或双醚。
乙二醇二钠与1,2-二溴乙烷反应,生成二氧六环。
此外,乙二醇也容易被氧化,随所用氧化剂或反应条件的不同,可生成各种产物,如乙醇醛HOCH2CHO、乙二醛OHCCHO、乙醇酸HOCH2COOH、草酸HOOCCOOH 及二氧化碳和水。
乙二醇在工业上常用的合成方法是由环氧乙烷用稀盐酸水解制得。
近年来还开发成功由草酸酯加氢还原的方法制备。
实验室中可用水解二卤代烷或卤代乙醇的方法制备。
乙二醇常可代替甘油使用。
在制革和制药工业中,分别用作水合剂和溶剂。
乙二醇的衍生物二硝酸酯是炸药。
乙二醇的单甲醚或单乙醚是很好的溶剂,如甲溶纤剂HOCH2CH2OCH3可溶解纤维、树脂、油漆和其他许多有机物。
乙二醇的溶解能力很强,但它容易代谢氧化,生成有毒的草酸,因而不能广泛用作溶剂。
乙二醇是一个抗冻剂,60%的乙二醇水溶液在-40°C时结冰。
6.2 主要应用领域和用途乙二醇主要用于生产聚酯、防冻液以及粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等,其中聚酯是乙二醇的主要消费领域。
(1)聚酯乙二醇主要用于合成聚对苯二甲酸乙二醇酯固体树脂、聚酯纤维、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂片、聚对苯二甲酸乙二醇酯工程树脂。
聚对苯二甲酸乙二醇酯固体树脂常称为瓶级树脂,用于制作瓶、容器、盘、木板涂料等。
近20年来乙二醇在该领域额消费增长率较快,1997~2004年的年均消费增长率为8.4%,2004~2009年为5.3%,2010年其消费量占乙二醇总消费量的39%。
自1976年成功工业化生产聚对苯二甲酸乙二醇酯固体树脂后,因为能够用来制作碳酸软饮料瓶,其产量增速非常迅猛。
预计2010~2015年乙二醇在该领域的年均消费增长率将在3.6%。
聚酯纤维可用于生产服装、居家纺织品、纤维类填充物、地毯、非羊毛纤维织物和工业用品。
聚对苯二甲酸乙二醇酯工程树脂既可以用新生产PET来生产,也可以用回收的PET来生产,预计回收原料占该类工程树脂的50%左右。
(2)防冻液除生产聚酯外, 生产防冻液是乙二醇的主要用途。
防冻液是发动机冷却液的俗称, 又叫不冻液, 是汽车发动机正常运转不可缺少的散热介质, 直接影响到汽车的使用寿命。
它具有冬天防冻、夏天防沸的功能, 并且能够防腐、防垢、保护发动机的冷却系统, 改善散热效果, 提高发动机效率。
由于乙二醇可以任一比例与水混合, 在一定的比例时冰点可达-60℃以下, 而沸点在110℃以上, 它不会损害橡胶软管, 加人防锈剂后不腐蚀金属, 价格相对便宜, 无不愉快的气味。
因此乙二醇水溶液作为汽车冷却系统的循环介质被广泛采用。
在西方发达国家, 防冻液是乙二醇非聚酯类产品应用的最大下游产品。
2006年美国乙二醇的消费量约为257.6万吨, 其中用于生产防冻剂的消费量约占总消费量的27.8%, 西欧乙二醇的消费量约为175万吨, 用于生产防冻液消费量约占总消费量的15.71%, 日本乙二醇的消费量约为58.9万吨, 用于生产防冻液的消费量约占总消费量的11.88%。
目前, 美、日等发达国家汽车使用防冻液已达100%(冬夏长年使用), 美国的年产量已超过百万吨。
我国目前仅在北方的部分汽车上使用防冻液, 且主要是冬天使用, 实际上防冻液不只是冬天用的, 它应该全年用于汽车发动机的冷却。
随着我国汽车工业的发展和汽车保有量的迅速增加, 防冻液的需求量平均每年以的速度递增, 但是近几年用于生产防冻剂的乙二醇需求量增长缓慢, 原因在于防冻液市场上鱼龙混杂, 极不规范。
虽然我国防冻液市场需求量已接近40万吨, 但极索、TEEC、车仆、长城、蓝星等知名品牌的产品仅占据整个市场份额的1/4强, 部分不正规厂家甚至家庭式作坊生产的杂牌, 包括假冒伪劣产品、占到市场份额的50%以上。
由于利益的驱使以及技术和设备的缺乏, 其生产的劣质防冻液以工业甲醇或各种杂醇等化工下脚料为主要原料, 从而严重影响了乙二醇在防冻液市场的需求。
随着国家打击伪劣防冻液力度的加大、汽车在家庭的快速普及以及人们对汽车消费观念的改变, 有专家预计, 在未来一两年的时间内, 防冻液的年产量将迅速提升到100万吨, 乙二醇在防冻液市场上需求量将迅速增加。
(3)电解液乙二醇是电解电容器用电解液的重要组成部分, 目前电容器电解液年用乙二醇至少5000吨。
电解电容器是以高纯度铝当阳极,以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等所组成的糊状物当电解液, 在电解液中电解使铝表面产生一层极薄的氧化铝膜为介质所做成的电容器。
作为电解电容器实际阴极的工作电解液, 其性能好坏直接影响着电容器的使用温度范围、寿命和电容器的可靠性。
因此, 高纯度乙二醇制成的电容器用于制造精密电子设备,纯度低些的乙二醇制成的电容器用于要求不太高的电器如玩具中。
电解电容器是电子产品不可或缺的重要基础元件, 其产量约占电子元件的40%, 电解电容器是10年来我国发展速度最快的电子元件之一, 被广泛应用于家用电器、数字音像、照明电子、开关电源、航空、军工等领域。
我国已是全球最大的电解电容器生产基地。
目前, 国内电解电容器生产厂家有200家, 年生产总量接近250亿只, 年平均增长率高达28%,占全球电解电容器产量的1/3。
随着现代微电子技术日新月异的发展, 电解电容器的应用领域不断拓宽, 需求量越来越大。
电解电容器还将具有更强的生命力和更广阔的发展空间, 会有更快的增长速度, 对乙二醇的需求将会持续增加。
(4)其他乙二醇还可以用作制药工业中的溶剂、难燃液压液、复合黏合剂、气体水合物抑制剂、水泥添加剂、制冷剂,以及用于合成乙二醛等化工产品。
6.3 国内外产业现状6.3.1 国外产业现状近年来,随着全球聚酯产品市场消费的急剧增长,世界乙二醇的生产发展很快。
2006年世界乙二醇的总生产能力只有1 955.5万吨/年,2009年增加到2313.5万吨/年。
2010年世界乙二醇的总生产能力达到约2565.3万吨/年,同比增长约10.88%。
2010年全球乙二醇产能分布见表6-1。
表6-1 2010年全球乙二醇产能分布沙特SABIC公司是世界上最大的乙二醇生产厂家,生产能力为279.0万吨/年,约占世界乙二醇总生产能力的10.87%。
预计今后几年,世界乙二醇的生产能力将以年均约6.0%的速度增长,到2014年总生产能力将达到约3 100万吨/年。
2010年世界主要的乙二醇生产厂家情况见表6-2。
表6-2 2010 年世界主要的乙二醇生产厂家情况6.3.2 国内产业状况近几来,随着南京扬-巴、中海壳牌、上海石油化工公司、辽阳石油化工公司以及内蒙古通辽金煤化工等多套新建或扩建乙二醇装臵的相继建成投产,我国乙二醇的生产能力大大增加。
截止到2010年底,我国乙二醇的生产厂家达到13家,总生产能力为243.8万吨/年,其中中国石油化工集团公司的生产厂家有7家(含合资的南京扬子-巴斯夫有限公司),生产能力为144.9万吨/年,占我国乙二醇总生产能力的59.43%;中国石油集团公司的生产厂家有4家,生产能力为46.9万吨/年,占总生产能力的19.23%;中海油集团公司的生产厂有1家,生产能力为32万吨/年,占总生产能力的13.12%,地方企业的生产厂家1家,生产能力为20吨/年,占总生产能力的8.20%。
生产技术除通辽金煤化工有限公司采用自己开发的技术外,其余均采用国外引进技术。
2010年我国乙二醇主要生产厂家的情况见表6-3。
表6-3 2010年我国乙二醇主要生产厂家的情况上海石油化工公司是目前我国最大的乙二醇生产厂家,生产能力达到60.5万吨/年,占国内总生产能力的24.81%;其次是中海-壳牌石油化工有限公司,生产能力为32万吨/年,占总生产能力的13.13%;再次是南京扬子-巴斯夫有限公司,生产能力为30万吨/年,占总生产能力的12.31%。
随着生产能力的不断增加,我国乙二醇的产量也不断增加。
2003年我国乙二醇的产量为96.93万吨。
2008年增加到186.8万吨,同比增加约4.76%,2003~2008年产量的年均增长率为14.02%。
2009年产量为188万吨,同比增长约4.4%。
2010年产量约为195万吨。
6.4 国内外市场现状6.4.1 国外市场2010年全世界乙二醇的总消费量为1895.8万吨,2010年世界主要地区乙二醇的产量见表6-4。
表6-4 2010年世界主要地区乙二醇的产量消费市场主要集中在亚洲、北美和西欧,约占世界乙二醇总消费量的90%,亚洲是世界上最主要的乙二醇进口地区,2009年进口量达到802.3万吨,约占总进口量的79.88%;而中东地区则是世界上最主要的乙二醇出口国家,2009 年出口量达到453.7万吨,约占总出口量的48.67%。
2010年世界主要地区乙二醇的贸易情况见表6-5。
表6-5 2010年世界主要地区乙二醇的贸易情况预计今后几年,世界乙二醇的需求量将以年均约5.0%的速度增长,到2015年总需求量将达到约2250.0万吨。
6.4.2 国内市场近年来,随着我国聚酯工业的快速发展,我国乙二醇的消费量不断增加。
2003年我国乙二醇的表观消费量只有346.20万吨。
2008年达到705万吨,同比增长7.17%。