1.1、 国内稀缺转让乙烯/苯乙烯、PO/SM技术公司,技术领先高市占
炼化一体化是石化行业的主要发展趋势。随着全球炼油能力的提高和市场竞争的加剧,炼厂装置的复杂程度越来越高,催化裂化、加氢裂化、重整、焦化以及加氢处理等二次加工能力不断提高,原油加工的适应性和灵活性需不断增强。炼化一体化使得企业在化工生产时拥有更灵活的产品选择方案、具备更强的规模效应;同时也帮助企业在生产过程中节省成本、提高抗风险能力。在油品升级和转型发展的背景下,炼化轻烃资源利用率保持快速上升势头,同质化下游产品重复建设带来的产能过剩压力促使炼化企业推动技术创新,朝着生产高端化、差异化、精细化的化工产品的方向不断发展。
环保持续推进,逐步淘汰老旧生产装置及落后生产工艺。《大气污染防治法》《清洁生产促进法》《环境保护法》《环境保护税法》等法律法规陆续出台,明令规定要调整产业结构,将产能落后的工艺设备悉数淘汰。因此,行业内老旧生产装置以及落后生产工艺也正处于更新换代的时期。目前我国环氧丙烷行业四分之一以上的产能仍采用传统的氯醇法生产工艺,氯醇法在生产过程中会产生大量含氯化物的废水和废渣,环境污染大。同时,氯醇法生产过程中产生的次氯酸对生产设备具有较大的腐蚀性。传统的氯醇法生产工艺环保问题日益突出,已经不再适应环氧丙烷行业发展的趋势。早在2011年,我国《产业结构调整目录》已经将氯醇法生产环氧丙烷列为限制类,禁止相关工艺设备新建。随着全球环境问题日渐严峻,以及我国供给侧结构性改革和环保工作的推进,我国对整个化工行业提质增效、转型升级和健康发展提出了新要求,各大企业也因此开始使用新的技术方法。
目前,苯乙烯制备方法主要有三种:1)乙苯脱氢:乙苯脱氢法是以乙苯为原料,在催化剂作用下达到550-600℃时经脱氢反应制取苯乙烯的工艺,适合只需要生产苯乙烯的企业,目前国内苯乙烯产能中乙苯脱氢法工艺占主流地位,2023年末占比约75.52%,技术授权获取较为容易。
2)PO/SM:PO/SM法指环氧丙烷/苯乙烯联产法,这种方法以乙苯和丙烯为原料,最终生成苯乙烯和环氧丙烷。相较于单独投建环氧丙烷和苯乙烯生产装置,PO/SM联产装置综合成本较低,因此适用于大型一体化装置。联产法对于原料纯度要求较高,且需要同时具备乙苯和丙烯为原料,受原材料供给的影响,联产装置更适合在大型石化工厂附近建造。PO/SM装置一般产能偏大、投资高、流程相对复杂、具有一定的工艺壁垒,技术授权获取较为困难,之前国际上仅有荷兰壳牌、利安德巴赛尔、雷普索尔掌握,其中仅雷普索尔对外进行技术转让,荷兰壳牌、利安德巴赛尔要求与国内企业合资投建。国内公司中也仅有少数几家掌握该项技术,如瑞华技术、万华化学。
3)C8抽提:C8抽提技术是裂解汽油中含有的4%到6%的苯乙烯,采用此工艺制备的产品一般色度较高,含有硫且波动较大,属于相对劣势的技术,使用较少,大部分是行业发展初期所建的产能。
环氧丙烷(PO)制备工艺路线共三种:氯醇法、间接氧化法(共氧化法)和直接氧化法。其中氯醇法生产工艺环保问题日益突出,已经不再适应环氧丙烷行业发展的趋势,已被列为限制性产能不再新建。
在炼化一体化趋势下,大炼化基地自产的乙烯、丙烯、苯可以直接顺延至PO/SM一体化装置做进一步加工,同时PO、SM均为需求量可观的大宗原料。PO/SM联产是目前拟在建项目中计划投产产能最多的工艺路线,PO/SM联产技术的应用预计随着炼化一体化趋势继续增长。
瑞华技术工艺包为化工项目提供工艺技术路线,主要应用于下游石油化工行业相关化工品生产,因此瑞华技术下游客户主要为石油化工生产型企业。
2022年年内,瑞华技术已经交付7套工艺包,其中6套处于建设周期中。
乙苯和苯乙烯广泛应用于国内外石油化工行业,其制取可采取多种工艺路线,目前国内外主要采用乙烯与苯液相烷基化法制取乙苯工艺和乙苯脱氢制苯乙烯工艺。国际上,美国Lummus公司、美国Unocal公司和霍尼韦尔UOP联合开发了分子筛液相烷基化法工艺制取乙苯;美国Lummus公司和美国Badger公司均已掌握乙苯脱氢制苯乙烯工艺技术。在国内,瑞华技术掌握轻烃裂解制浓乙烯工艺和乙苯负压脱氢制苯乙烯工艺,除此之外,目前仅有中石化上海石油化工研究院掌握乙苯/苯乙烯生产工艺技术。
瑞华技术该工艺包采用技术先进的分子筛液相法苯烷基化工艺制取乙苯、乙苯负压绝热脱氢工艺制取苯乙烯,在国内早期技术基础上做出较多创新改进及完善,使用了国内领先的乙苯脱氢催化剂,具有高转化率和选择性特点;此外,该技术还采用了多项自有专利设备,如脱氢反应器、中间再热器、三联换热器、静态混合器等,相较于国内其他设备更加稳定,同时也降低了装置能耗、物耗以及“三废”排放,可以帮助客户实现苯乙烯节能增产的目的,技术具备竞争优势。
目前国内外多采用间接氧化法工艺制取环氧丙烷,其中包括乙苯共氧化法(PO/SM)、异丁烷共氧化法(PO/MTBE)和异丙苯过氧化氢氧化法(CHPPO)。国际上,PO/SM工艺技术由利安德巴赛尔、荷兰壳牌和雷普索尔等公司掌握。在国内,瑞华技术通过自主研发率先掌握PO/SM工艺技术并形成技术转让,后续万华化学集团股份有限公司成功开发出PO/SM工艺技术,但不对外许可;除此之外,国内尚未有其他公司自主掌握该项技术。
国内应用瑞华技术PO/SM工艺技术的在建、已建装置数量占该技术路线装置总量的50%。瑞华技术于2010年立项确定自主研发PO/SM联产工艺技术,于2016年完成PO/SM联产工艺包设计并形成首套转让,早于万华化学。
瑞华技术采用平推流反应器、等温环氧化反应器等自主专利专有设备和碱金属改性固体催化剂、铜基固体催化剂等自主专利专有催化剂,能有效解决液相返混、原料反应不彻底等问题,可以减小目标产物分解反应,提高原料转化率和目标产物选择性,同时可降低装置能耗和物耗。
根据北京中经视野信息咨询有限公司统计,2021年度瑞华技术乙苯/苯乙烯成套技术服务(20万吨/年以上)和正丁烷制顺酐成套技术服务的市场占有率分别为61.5%和46.2%,均排在国内市场首位。
截至2023年3月,国内丙乙烯产能的37.28%、环氧丙烷的17.57%、顺酐的52.49%使用瑞华技术的工艺技术。
1.2、 海外积极推进已在欧洲和中东地区布局,在手订单达4,666.15万元
化工技术服务行业对技术要求较高,新技术研发周期较长且投入较大,属于技术密集型、资金密集型行业,行业进入门槛较高。欧美等化学工业发达国家和地区的国际巨头占据先发优势,凭借自主研发先进及稳定的技术,在化工技术服务行业占据较高的市场份额,拥有较强的市场影响力。目前,在苯乙烯、环氧丙烷和顺酐等化工产品工艺技术领域,参与海外市场竞争的企业主要为国际化工巨头,如美国Lummus集团、美国利安德巴赛尔、荷兰壳牌等。
全球苯乙烯产能区域分布主要在东北亚地区,其次是欧洲和美洲。2022年全球苯乙烯总产能达到4,270.60万吨,较2021年增长7.97%,其中东北亚的产能占比较2021年增长2.39个百分点,主要以中国苯乙烯产能增长为主;欧洲和美洲分别下降1.23个百分点和0.86个百分点。2021年-2022年,东北亚地区系全球苯乙烯供需平衡的重要枢纽,其中中国作为全球苯乙烯产能最大的国家,在2022年欧美地区供应减少的情形下,充分发挥“调节器”作用,将部分国内苯乙烯产出输送至全球供应缺口地。
全球环氧丙烷产能呈现缓慢扩张趋势。根据卓创资讯,2018-2022年全球环氧丙烷产能复合增长率为3.84%,2022年全球环氧丙烷总产能达到1,319.7万吨,同比增长8%。全球环氧丙烷产能主要集中在亚洲区域,该地区环氧丙烷下游聚氨酯工业发达,支撑着环氧丙烷行业的蓬勃发展,2022年亚洲环氧丙烷产能占全球总产能的57%左右,其中中国产能约占全球总产能的37%。亚洲地区环氧丙烷产能尚不能自给自足,是全球最大的进口流入地。欧洲是全球第二大环氧丙烷生产消费地区,约占全球总产能的22%,由于近年聚氨酯工业向中国集中,欧洲失去原料和市场优势,环氧丙烷维持原有规模,地区内供需基本平衡。北美地区是全球第三大环氧丙烷生产基地,产能约占全球总产能的19%,是净出口地区。2022年度,能源危机造成欧洲环氧丙烷大幅减产,海外市场供给减弱,市场容量得到部分释放。
近十年来,我国顺酐出口量大幅增长,尤其是自2018年开始增速明显加快。据海关总署数据统计,2013-2022年国内顺酐出口量由2.68万吨增长至16.93万吨,累计增加14.25万吨,十年复合增长率为13.34%。国内顺酐出口量快速增长主要系近年国内市场供应过剩加剧,欧洲能源危机导致当地工业开工率下降,同时叠加德国、意大利、荷兰、印度等海外市场需求增长,国外市场产能无法满足下游行业需要。根据卓创资讯,我国顺酐主要出口至中东、南亚和欧洲等地区,2022年国内顺酐对上述三个地区的出口量占总出口量的81.55%。
截至2023年9月5日,瑞华技术已在欧洲和中东地区布局多个苯乙烯类项目,累计在手订单金额为4,666.15万元,其中俄罗斯在手订单金额为1,380.00万元,伊朗在手订单金额为3,286.15万元,随着该部分项目顺利推进以及对瑞华技术技术的信任,客户后续大概率采购瑞华技术的专利专有设备和催化剂,预计合同总额在3亿元左右。
1.3、 苯乙烯、环氧丙烷产能扩张,国内PBAT产能超过50万吨
瑞华技术的工艺包以及专业设备主要应用于下游石油炼化行业。石油炼制向下游化工产业链延伸,主要有两种产品路线,分别为烯烃路线和芳烃路线:烯烃路线是以炼油生产的轻石脑油、液化气等部分原料经过乙烯裂解装置反应后,将裂解产品进一步分离精制,生产出乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等基础有机原料或进一步加工生产聚乙烯、环氧乙烯、苯乙烯等化工产品。芳烃路线是指从炼油生产的重石脑油中通过重整装置处理后生成苯、甲苯、乙苯等芳烃产品。其中由对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯组成的混二甲苯又是下游 PTA 及聚酯的生产原料。瑞华技术的工艺包及专业设备产品主要包含乙苯/苯乙烯工艺、PO/SM工艺、顺酐工艺等相关产能。
近年来,国内苯乙烯产能呈逐年增长态势,支撑国内苯乙烯产量不断上涨。2023年,国内苯乙烯产能达到2086.50万吨,产量为1,563.94万吨。受产能不断提高的影响,国内苯乙烯进口量整体呈减少态势,从2019年的324.32万吨减少至2023年的79.05万吨,进口依存度相应降低。
2024-2028年大型炼化企业陆续投产,将带动苯乙烯产能的迅速扩张,国内苯乙烯市场供需缺口将逐步缩小。根据卓创资讯,截至2023年末,国内苯乙烯产量在1,563.94万吨,同比上涨12.41%。预计2028年我国苯乙烯产量将达到1,970万吨,2024-2028年产量复合增长率达到3.75%。2023年内苯乙烯价格在8300元/吨的价格水平震荡。
环氧丙烷是重要的基本有机化工合成原料,主要用于生产聚醚、丙二醇等,是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。环氧丙烷衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。
截至2023年底,国内环氧丙烷产能达到610.00万吨,产量达到458.76万吨,需求量增长至492.90万吨。整体来看,2019-2023年期间产量及需求量年均复合增长率分别为12.64%和10.37%,环氧丙烷仍处于供需紧平衡状态。而PO/SM等绿色环保、经济效益好且国内早期尚未掌握的技术,在鼓励“补空白”、技术进步、节能降耗、绿色发展的政策主基调下预计成为新的行业增长点,预计我国对PO/SM工艺的需求量进一步加大。
顺丁烯二酸酐(MA)简称顺酐,是一种重要的有机化工原料和精细化工产品,是目前世界上次于苯酐和醋酐的第三大酸酐,主要用于生产不饱和聚酯树脂、醇酸树脂,用于农药、医药、涂料、油墨、润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品整理剂、食品添加剂以及表面活性剂等领域。此外,以顺酐为原料的一些下游产品,如1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃、马来酸和富马酸等,均属于国内市场稀缺的化工产品,开发利用前景广泛。
顺酐下游产品BDO是可降解塑料材料PBAT、PBS的重要原料。BDO的合成工艺路线有很多种,应用于工业化生产的主要有4种,分别为Reppe法(炔醛法)、顺酐法、烯丙醇法和丁二烯法。21世纪以来,随着生物技术的长足发展,采用生物法合成BDO的工艺也被逐渐开发改进。顺酐法工艺又分为直接加氢法和酯化加氢法。
(1)直接加氢法。顺酐直接加氢工艺由日本三菱公司开发,该工艺分为两步,顺酐首先在镍基催化剂作用下加氢生成GBL和THF,然后在铜基催化剂作用下加氢生成BDO。该工艺无需顺酐提纯和顺酐酯化等工序,工艺流程简单,但该工艺易导致设备腐蚀,对设备要求高,同时工艺路线成熟度不高。目前仅日本三菱公司、中国台湾TGC公司和山东佳泰石化建有装置。
(2)酯化加氢法。顺酐酯化加氢工艺由英国Davy Mckee公司开发,又叫Davy法。该法最初采用乙醇将顺酐两步酯化为马来酸二乙酯,之后再通过加氢、氢解生产BDO并联产THF和GBL。英国Davy Mckee公司后又在上述工艺基础上改进了酯化工艺,采用甲醇为酯化剂,使酯化后过量的醇更易分离,加氢的操作范围变宽,酯化转化率提高,进一步简化了流程,设备投资进一步减少。酯化加氢法相较于直接加氢反应条件较为温和,设备要求降低且工艺操作更便于控制。顺酐法工艺流程简单,能耗低,三废排放极少,但受原料顺酐价格影响大。国内引进顺酐法工艺的公司有南京蓝星、仪征化纤、浙江华辰等。
顺酐法制备BDO相较Reppe法等工艺路线具有工艺流程短,设备投资低等优点。
目前合成 PBAT的方法主要有直接酯化法和酯交换法。目前,国外PBAT的生产采用酯交换法,国内PBAT的生产主要采用直接酯化法。
直接酯化法是以PTA(或DMT),AA以及BDO为原料,在催化剂的条件下,直接进行酯化、缩聚反应而制得PBAT。该方法优点是工艺流程短、原料利用率高、反应时间短、生产效率高;缺点是反应体系物质较复杂、相对分子质量分布宽且不易控制、反应条件比较苛刻、反应介质酸性较强、部分BDO发生环化脱水反应生成四氢呋喃(THF)等对产品质量有影响。其典型代表技术为中国科学院理化技术研究所开发的全生物降解塑料聚丁二酸丁二酯类聚酯(PBS/PBAT)研制产业化及应用技术。
截至2021年,根据杨旭《PBAT生产技术及市场发展浅析》文中统计,世界PBAT产能约71.4万吨,主要分布在北美、欧洲、亚太、拉美以及中东非5大地区。2021年底,我国PBAT产能超过50万吨。
2022年度,国内顺酐供应规模继续扩大,但内需不足所导致的过剩压力也逐步体现。根据卓创资讯统计数据,2022年我国顺酐产量为113.14万吨,国内消费量为84.79万吨。