BDO生产工艺比较

随着中国在某些领域的禁塑要求，中国可降解塑料行业在近几年得到了高速发展，主要产品PBAT和PLA行业规模快速增长，并且拟在建项目徒增，导致预期未来5年内的行业规模呈现翻倍式增长。在这样的大背景下，可降解塑料产业链的供需平衡关系，以及不同生产工艺下的产品成本竞争力，就成为了行业关注的焦点。

在正丁烷-顺酐-BDO-PBAT产业链中，几乎每个产品都存在不同生产工艺的工业化生产，如正丁烷有通过异丁烷正构化、混合丁烷分离、烷基化副产的方式，而顺酐有正丁烷法和焦化苯法两种生产工艺，BDO有电石乙炔法、天然气乙炔法、顺酐酯化加氢法、顺酐直接加氢法、烯丙醇法和丁二烯法。

不同的生产工艺都将带来不同的产品成本，和不同的产业链竞争结构。哪种生产工艺更具竞争力和发展前景，也将成为行业所关注的焦点所在。

在正丁烷-顺酐-BDO-PBAT产业链中，BDO的生产工艺类型最多，目前中国已工业化的BDO项目，大部分采用电石乙炔法，仅有4套装置采用天然气乙炔法，剩余2套装置采用丙烯醇法。

（1）、乙炔法工艺基本情况介绍

根据乙炔的来源，乙炔法可以分为电石乙炔法和天然气乙炔法，目前中国已工业化的BDO项目中，大多采用电石乙炔法生产工艺。

图1 电石乙炔法产业链图

图2然气乙炔法BDO产业链图

电石乙炔法，顾名思义是通过电石生产乙炔，再通过乙炔、氢气和甲醛生产BDO的工艺方法，行业内又称为炔醛法，最早是由德国的Reppe于20世纪30年开发成功的。先由乙炔和甲醛在铜催化剂作用下合成1,4-丁炔二醇，1,4-丁炔二醇再经加氢生成BDO，目前炔醛法是全球BDO生产中应用最早且最广泛的生产方法。

（2）、顺酐法工艺基本情况介绍

根据调查，顺酐法BDO生产工艺，可以分为顺酐酯化法和顺酐直接加氢法。

图3 顺酐酯化加氢法BDO产业链图

顺酐酯化加氢工艺由英国Davy公司成功开发。该工艺首先通过正丁烷空气氧化制得顺酐，顺酐与甲醇进行酯化反应生成马来酸二甲酯(DMM)，DMM再经加氢氢解制得BDO。目前中国已有该工艺的工业化生产技术。

图4 顺酐直接加氢法BDO产业链图

顺酐直接加氢工艺是将正丁烷制顺酐的气相氧化法和顺酐加氢技术结合起来的生产方法。正丁烷催化氧化生成顺酐，然后加水急冷制得马来酸，最后在固定床反应器中催化加氢生成BDO。

（3）、其他工艺类型基本情况介绍

对于BDO的生产，目前全球还有丁二烯法和烯丙醇法，其中烯丙醇法中国已有2套工业化装置，而丁二烯法目前尚无工业化生产的装置。

图5 丁二烯法BDO产业链图

丁二烯法是首先通过丁二烯与醋酸和氧气发生乙酰化反应，生成1,4-二乙酰氧基丁烯，1,4-二乙酰氧基丁烯催化加氢生成1,4-二烯乙酰氧基丁烷，最终水解制得BDO。

图6 烯丙醇法BDO产业链图

烯丙醇法又称环氧丙烷法，由日本可乐利公司开发成功。该工艺方法首先将环氧丙烷异构化制成烯丙醇，然后烯丙醇在铑系催化剂作用下，液相加氢甲酰化生成4-羟基丁醛溶液，最后再镍系催化剂条件下加氢生成BDO。

（4）、乙炔法和顺酐法的成本对比

根据调查，目前中国BDO生产工艺中，其中91%的装置是炔醛法生产，全部为电石配套乙炔的生产工艺，而仅有9%为烯丙醇法，占比极小。电石乙炔法的企业，大部分为配套电石装置的生产企业，主要分布在西北地区。

图7 中国已工业化的BDO生产工艺类型占比（截至2021年12月底）

由于顺酐法是目前行业关注的焦点，也是因正丁烷法顺酐规模的大幅增长，驱动了顺酐法生产工艺的可行性。所以，采用顺酐法和正丁烷法的成本进行比较。

根据对过去11年的成本变化情况对比来看，炔醛法和顺酐法的BDO生产成本中，炔醛法的成本始终占优，在过去11年中始终处于顺酐法理论成本的下方。两种不同生产工艺，过去11年中的成本差距约在6000元/吨，可见炔醛法BDO的成本竞争力空间巨大。

图8 中国乙炔法和顺酐法BDO生产成本对比（单位：元/吨）

（5）、乙炔法和顺酐法的生产经济性对比

根据市场情况对比发现，乙炔法和顺酐法的生产经济性，在过去11年中始终处于明显的差距。其中乙炔法在过去11年中的平均利润空间在4900元/吨左右，而顺酐法BDO的平均利润空间在亏损1400元/吨左右。

目前投产的电石乙炔法，基本依托电石产业链配套优势发展，并且，电石乙炔法的生产工艺相对成熟，生产过程中的固定成本要比顺酐法低20%左右，也为电石乙炔法提供了巨大的生产成本优势。另外，部分企业存在天然气乙炔的生产情况，以及甲醇制乙炔的生产，也都是基于上游端的配套关系而发展。

所以，对于未来不同生产工艺下的成本竞争力比较，电石乙炔法将会始终占据成本最低的位置，其次是天然气乙炔法，而顺酐制法的生产前提，要给予上游正丁烷法顺酐的配套关系，有望挤进成本最低的第二位或第三位，如果外购顺酐将无核心竞争力，最后是烯丙醇法和丁二烯法。但是需要特别提醒的是，如果再发生2021年能耗双控带来的电石价格暴涨，可能会短时间导致电石乙炔法的成本竞争力丧失。

来源：化工平头哥