崔小明
(中國石化北京化工研究院燕山分院,北京102500)
醋酸乙烯(簡稱VAc)又稱醋酸乙烯酯,主要用于生產聚醋酸乙烯(PVAc,又名白乳膠)、聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)或共聚樹脂(EVA)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)以及縮醛樹脂等衍生物,此外還可用作聚丙烯腈的共聚單體,在紡織、化工、電子電氣、建筑、造紙、卷煙、家具、包裝、醫藥、印刷、橡膠、皮革、化纖以及粘接等眾多領域應用廣泛[1-2]。
目前,工業上生產醋酸乙烯的方法主要有乙炔法和乙烯法。乙烯法具有乙烯原料清潔干凈、產品雜質較少、蒸汽消耗低、工藝流程較短、設備腐蝕程度較輕、工藝性和經濟性較好等優點,不足之處是乙酸的單程轉化率較低,只有15%~20%,其生產成本受石油價格影響較大。目前工業生產工藝主要有Bayer法、USI法和Leap流化床工藝等[2-3]。
乙炔法生產醋酸乙烯主要包括電石乙炔法和天然氣乙炔法。電石乙炔法具有技術成熟、工藝技術簡單、投資相對較少、單臺設備產能大以及催化劑易得等優點,缺點是生產成本高、能耗大、對環境的污染較為嚴重。該技術在國外發達國家或地區已經被淘汰。由于我國煤炭資源豐富,石油儲量相對不足,乙炔氣相法一直是我國醋酸乙烯主要的生產方法。相比電石乙炔法,天然氣乙炔法原料來源具有清潔性、生產過程污染小、原子利用率高、熱能利用充分、副反應比較少、符合綠色發展的要求,缺點是投資和生產難度較大,生產原料乙炔的成本較高,目前只有中國石化四川維尼綸廠采用該方法進行生產。
近幾年,先后有內蒙古蒙維科技有限公司、內蒙古雙欣環保材料有限公司以及美國塞拉尼斯公司等的新建或者擴建醋酸乙烯生產裝置建成投產,與此同時,由于中國大陸有多套乙炔法醋酸乙烯生產裝置由于環保、經濟效益或者產業調整等原因先后停產,使得世界醋酸乙烯的生產能力不斷下降。2016年,世界醋酸乙烯的生產能力為8 118 kt/a,2020年下降到7 790 kt/a。
東北亞和北美地區是世界醋酸乙烯最主要的生產地區,2020年來自這兩個地區的生產能力合計達到6 260 kt/a,約占世界總生產能力的80.36%,其中東北亞地區的生產能力4 405 kt/a,約占總生產能力的56.55%;北美地區的生產能力為1 855 kt/a,約占總生產能力的23.81%;東南亞地區的生產能力為560 kt/a,約占總生產能力的7.19%;西歐地區的生產能力為505 kt/a,約占總生產能力的6.48%;中東地區的生產能力為390 kt/a,約占總生產能力的5.01%;中東歐地區的生產能力為75 kt/a,約占總生產能力的0.96%。
2020年,世界上采用乙烯法的醋酸乙烯生產能力合計為5 685 kt/a,約占世界總生產能力的72.98%,生產裝置主要集中在美國、德國、日本、韓國、新加坡以及中國臺灣省等國家或地區;采用乙炔法工藝的醋酸乙烯生產能力合計為2 105 kt/a,約占總生產能力的27.02%,生產裝置主要集中在俄羅斯和中國大陸。
2020年,中國大陸是世界上最大的醋酸乙烯生產國家,生產能力為2 750 kt/a,約占世界總生產能力的35.30%;其次是美國,生產能力為1 855 kt/a,約占總生產能力的23.81%;再次是中國臺灣省,生產能力為800 kt/a,約占總生產能力的10.27%。
世界醋酸乙烯的生產能力主要集中在塞拉尼斯(Celanese)公司、中國石油化工集團有限公司、大連化學公司、安徽皖維高新材料有限公司、可樂麗公司、陶氏杜邦公司以及Millennium公司等生產企業,2020年來自這七大醋酸乙烯生產企業的生產能力合計達到5 940 kt/a,約占世界總生產能力的76.25%。塞拉尼斯公司是目前世界上最大的醋酸乙烯生產廠家,2020年生產能力為1 575 kt/a,約占世界總生產能力的20.22%,分別在美國、德國、中國大陸和新加坡建有生產裝置;其次是中國石油化工集團有限公司,生產能力為1 220 kt/a,約占總生產能力的15.66%,分別在四川、北京、上海、寧夏建有生產裝置;再次是大連化學公司,生產能力為1 150 kt/a,約占總生產能力的14.76%,分別在中國臺灣省和新加坡建有生產裝置。
2020年世界醋酸乙烯生產廠家情況見表1所示[4-5]。

表1 2020年世界醋酸乙烯生產廠家情況 kt/a

續表1
2014年,世界醋酸乙烯的消費量為5 934 kt,2019年增加到6 670 kt,其中東北亞地區的消費量為3 435 kt,約占世界總消費量的51.50%;北美地區的消費量為1 100 kt,約占總消費量的16.49%;西歐地區的消費量為1 070 kt,約占總消費量的16.04%;東南亞地區的消費量為365 kt,約占總消費量的5.48%;中南美地區的消費量為224 kt,約占總消費量的3.36%;印度次大陸地區的消費量為211 kt,約占總消費量的3.16%;中東地區的消費量為165 kt,約占總消費量的2.47%;世界其他地區的消費量為100 kt,約占總消費量的1.51%。預計2019—2024年,世界醋酸乙烯的需求量將以年均約2.4%的速度增長,到2024年消費量將達到約7 500 kt,其中增長最快的是印度次大陸地區,消費量的年均增長率將達到6.3%;其次是非洲地區,消費量的年均增長率將達到5.1%。2019年世界主要國家或地區醋酸乙烯的消費結構現狀及2024年預測情況見表2所示。

表2 2019年世界主要國家或地區醋酸乙烯的消費結構現狀及2024年預測
世界醋酸乙烯主要用于生產聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、EVA樹脂和VAE乳液等,2019年消費結構為:聚乙烯醇對醋酸乙烯的需求量為2 518 kt,約占世界總消費量的37.75%;聚醋酸乙烯酯的需求量為2 304 kt,約占總消費量的34.54%;EVA樹脂的需求量為552 kt,約占總消費量的8.28%;VAE乳液的需求量為880 kt,約占總消費量的13.19%;EVOH樹脂的需求量為195 kt,約占總消費量的2.92%;用作腈綸單體的需求量為120 kt,約占總消費量的1.80%;其他方面的消費量為101 kt,約占總消費量的1.51%。預計2019—2024年期間,EVA樹脂是醋酸乙烯需求量增長最快的領域,消費量的年均增長率將達到約4.9%;其次是VAE乳液,消費量的年均增長率將達到約2.8%。2019年世界醋酸乙烯消費結構現狀及2024年預測情況見表3所示。
2019年,世界主要地區醋酸乙烯的消費量結構有所不同。聚乙烯醇是東北亞地區醋酸乙烯最大的消費領域,消費量約占總消費量的53.10%;其次是聚醋酸乙烯酯,消費量約占總消費量的18.91%。聚醋酸乙烯酯是北美地區醋酸乙烯最大的消費領域,消費量約占總消費量的35.50%;其次是聚乙烯醇,消費量約占總消費量的35.10%。聚醋酸乙烯酯是西歐地區醋酸乙烯最大的消費領域,消費量約占總消費量的54.81%;其次是聚乙烯醇,消費量約占總消費量的16.50%。聚醋酸乙烯酯是東南亞地區醋酸乙烯最大的消費領域,其消費量約占總消費量的44.71%;其次是VAE乳液,消費量約占總消費量的24.50%。

表3 2019年世界醋酸乙烯消費結構現狀及2024年預測情況
近幾年,我國雖然有內蒙古蒙維科技有限公司二期250 kt/a以及內蒙古雙欣環保材料有限公司50 kt/a醋酸乙烯裝置建成投產,但由于企業經濟效益、傳統產業升級改造或者產業結構調整,以及環保等多種因素的影響,先后有江西江維高科股份有限公司、牡丹江東北化工有限公司、四川宜賓天原集團公司、石家莊化工化纖有限公司、山東滕州中盛化工有限公司、云南云維股份有限公司、貴州水晶有機化工集團有限公司、福建福維有限公司、湖南湘維有限公司以及山西三維集團股份有限公司等多套采用乙炔法生產醋酸乙烯的裝置停產,使得我國醋酸乙烯的生產能力不斷減少[6]。2016年,我國醋酸乙烯的生產能力為3 318 kt/a,2020年下降為2 750 kt/a。
2020年,我國醋酸乙烯的生產裝置主要集中在西北、華北、西南和華東地區,其中華北地區(包括北京市和內蒙古自治區)是我國醋酸乙烯最大的生產地區,生產能力為900 kt/a,約占我國醋酸乙烯總生產能力的32.73%;其次是西北地區(包括寧夏回族自治區),生產能力為710 kt/a,約占總生產能力的25.82%。此外,西南地區(包括四川省)的生產能力為500 kt/a,約占總生產能力的18.18%;華東地區(包括江蘇省、上海市以及安徽省)的生產能力為540 kt/a,約占總生產能力的19.64%;華南地區(包括廣西壯族自治區)的生產能力為100 kt/a,約占總生產能力的3.64%。內蒙古自治區是我國醋酸乙烯最大的生產省市區,2020年的生產能力為720 kt/a,約占總生產能力的26.18%;其次是寧夏回族自治區,生產能力為710 kt/a,約占總生產能力的25.82%。中國石化四川維尼綸廠是最大的醋酸乙烯生產廠家,2020年的生產能力為500 kt/a,約占總生產能力的18.18%。
經過近年來的產業整合,我國醋酸乙烯的生產集中度越來越高,2020年,我國醋酸乙烯的生產能力主要集中在中國石油化工集團有限公司、安徽皖維高新材料有限公司、內蒙古雙欣環保材料有限公司、寧夏大地化工有限公司以及塞拉尼斯(南京)化工有限公司5家大型生產企業之中。中國石油化工集團有限公司的生產能力為1 220 kt/a,約占總生產能力的44.36%;安徽皖維高新材料有限公司的生產能力為700 kt/a,約占總生產能力的25.45%;內蒙古雙欣環保材料有限公司的生產能力為270 kt/a,約占總生產能力的9.82%;寧夏大地化工有限公司的生產能力為260 kt/a,約占總生產能力的9.46%;塞拉尼斯(南京)化工有限公司的生產能力為300 kt/a,約占總生產能力的10.91%。
根據海關統計,2014年我國醋酸乙烯的進口量為193.0 kt,2017年的進口量為229.0 kt,同比增長約3.25%;2019年的進口量為228.4 kt,同比減少約7.19%;2020年1—9月的進口量為195.1 kt,同比增長約14.18%。在進口的同時,我國醋酸乙烯也有一定量的出口。2014的出口量為175.1 kt,2017年的出口量為154.6 kt,同比減少約22.47%;2019年的出口為182.8 kt,同比增長約16.21%;2020年1—9月的出口量為84.7 kt,同比減少約34.79%。2014—2020年我國醋酸乙烯的進出口情況見表4所示[6-7]。

表4 2014—2020年我國醋酸乙烯的進出口情況
近年來,我國醋酸乙烯的需求量總體呈現不斷增加的發展態勢。2014年我國醋酸乙烯的表觀消費量為1 917.9 kt,2017年增加到2 143.4 kt,同比增長約10.52%。2019年由于產量的大幅度增加,而凈進口量變化不大,導致表觀消費量增加到2 327.6 kt,同比增長約10.64%。相應產品的自給率2014年為99.07%,2017年為96.53%,2019年為98.04%。2014—2019年我國醋酸乙烯的供需情況見表5所示。

表5 2014—2019年我國醋酸乙烯的供需情況
2019年我國醋酸乙烯的消費結構為:聚乙烯醇的消費量約占總消費量的61.9%,VAE乳液的消費量約占13.8%,聚醋酸乙烯的消費量約占12.9%,EVA樹脂的消費量約占7.3%,腈綸的消費量約占2.8%,其他方面的消費量約占1.3%。
聚乙烯醇是目前我國醋酸乙烯下游最大應用領域。隨著人們環保意識的加強,環保和無污染膠黏產品對聚乙烯醇的需求將不斷增加;在紡織行業,適合紡織品不同紗種系列的高附加值聚乙烯醇的需求量將進一步增加;隨著國內汽車行業和房地產行業的穩步發展,對汽車和建筑安全玻璃的需求量將不斷增加,對聚乙烯醇重要下游產品聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膜片的需求量也將不斷增加[8]。加上出口量的不斷增加,預計未來我國對聚乙烯醇的需求量仍將不斷增加,由此將會推動產量的穩步增長,屆時對醋酸乙烯的需求量也將穩步增加,預計2024年聚乙烯醇對醋酸乙烯的需求量將達到1 560 kt,占總需求量的比例將下降到60.0%。
VAE乳液是我國醋酸乙烯的第二大消費領域。隨著人們生活水平提高和環保意識增強,VAE乳液在膠黏劑、外墻保溫、建筑防水涂料、紡織品等市場的需求量將穩步增加。預計2024年VAE乳液對醋酸乙烯的需求量將達到340 kt,約占總消費量的13.1%。
聚醋酸乙烯乳液(又名白乳膠),是我國醋酸乙烯的第三大消費領域。隨著城鎮化和新農村建設的穩步推進,聚醋酸乙烯乳液產業將保持一定幅度的增長,但由于其產量不會有大的變化,加上其單耗較小,故對醋酸乙烯的需求量不會有大的變化,預計2024年對醋酸乙烯的需求量約為310 kt,占總需求量的11.9%。
隨著我國功能性棚膜、包裝膜、鞋料、熱熔膠、電線電纜以及光伏膜等行業的蓬勃發展,對EVA樹脂的需求量將穩步增長。在未來幾年,我國將有多家企業計劃新建或者擴建EVA樹脂生產裝置。如果這些裝置能夠按照計劃實施,預計到2024年,我國EVA樹脂對醋酸乙烯的需求量將達到280 kt,占醋酸乙烯總消費量的比例將達到10.8%。
加上其他方面的用途,預計2024年我國對醋酸乙烯的總需求量將達到2 600 kt,其中EVA樹脂是拉動我國醋酸乙烯未來消費增長的主要推動力,2019—2024年消費量的年均增長率將達到10.5%,其次是腈綸領域,消費量的年均增長率將達到1.8%。
我國醋酸乙烯市場價格主要受到原料、下游消費以及進口價格等因素影響。近幾年,我國醋酸乙烯的市場價格總體呈現先上升,此后又下降的發展態勢。2017年市場平均價格為6 505元/t,同比上漲約13.01%,其中最高價格為2月的6 200元/t,最低價格為9月的6 800元/t。2018年市場平均價格為8 125元/t,同比上漲約24.90%,其中最高價格為11月的8 450元/t,最低價格為1月的6 850元/t。2019年市場平均價格為6 674元/t,同比下跌約17.86%,其中最高價格為6月的7 260元/t,最低價格為11月的5 960元/t。進入2020年,由于受到原料價格下跌、下游需求減少,尤其是全球新型冠狀病毒疫情的影響,市場價格出現下跌。市場價格最高為1月的6 230元/t,與2019年同期相比下跌12.38%;最低市場價格為4月的5 210元/t,與2019年同期相比下跌約24.16%,也是近年來的市場最低價格。此后市場價格有小幅度增長,10月的市場價格為5 600元/t,與2019年同期相比下跌約13.18%。預計今后一段時間內,隨著全球疫情的有效控制,醋酸乙烯上下游生產和需求正?!斑\轉“,市場價格將會穩步回升,但與2019年相比仍將會在較低價位運行。
經過多年的發展,我國醋酸乙烯行業得到了較快發展,生產能力大幅度增加。但與國外先進技術和大型裝置相比,我國醋酸乙烯生產裝置仍主要采用生產工藝相對落后的電石乙炔法,生產成本相對較高,對環境有一定的污染,裝置規模較?。划a品的消費結構變化不大,仍主要用于聚乙烯醇等產品的生產,各常規產品所占份額基本穩定,導致大宗產品出現過剩,而一些高檔產品卻仍需要依賴進口解決,我國高端醋酸乙烯產品供應不足和低端產品(主要是電石乙炔法產品)的供應過剩之間的結構化供需矛盾依然存在。另外,裝置布局不太合理,過于集中在西部的內蒙和寧夏等地區,一旦該地區相關產業鏈受阻,則對于我國醋酸乙烯行業的發展影響較大。為此,建議今后應該:
(1)在生產技術上,適應安全和環保要求,除了不斷完善現有生產工藝技術,提高產品質量,降低生產成本;積極開發新的生產技術并加快產業化步伐,以減少環境污染,實現綠色環保生產,使我國醋酸乙烯產業逐步向環境友好的方向邁進。
(2)今后幾年,我國仍將有陜西延長石油榆林煤化有限公司1 000 kt/a乙酸及系列產品項目二期計劃新建300 kt/a醋酸乙烯生產裝置,盛虹煉化一體化項目計劃采用KBR和日本化學工程公司昭和電工(Showa Denko KK)合作開發的醋酸乙烯新技術,新建300 kt/a醋酸乙烯生產裝置。如果這兩套裝置可以按照計劃完成,預計到2024年,我國醋酸乙烯的生產能力將達到3 350 kt/a,而屆時的需求量只有約2 600 kt,產能過剩矛盾依然存在,市場競爭將更加激烈。因此今后不宜再新建或者擴建生產裝置,而是應該在做大、做強醋酸乙烯產業鏈上多下功夫,盡快實現醋酸乙烯產品生產向資源、能源優勢地區的擴張與轉移。此外,通過重組或者兼并,使裝置實現規?;a,以降低生產成本,提高經濟效益。
(3)大力發展醋酸乙烯的上下游產業鏈,以規避經營風險,實現效益最大化;同時,積極開拓醋酸乙烯新的應用領域,滿足國內需求,進一步增強抗御市場風險的能力,避免行業內部因為產能過剩造成的無序競爭而使供需矛盾進一步加劇。
(4)隨著我國醋酸乙烯生產技術的不斷完善,產品質量也不斷提高,出口將是未來緩解國內產能過剩的一條重要途徑。今后應該主動加強與世界其他國家或地區(尤其是印度次大陸地區和東南亞地區)在產品營銷和應用等方面的交流合作,取長補短,發揮各自優勢,避免誤判而導致競爭及反傾銷事件。國內各企業之間更應該加強技術交流,協調發展,提高我國醋酸乙烯及其下游行業的綜合實力,進而提升產品在國際市場競爭力,以確保我國醋酸乙烯及其相關行業健康穩步發展。