1、PAGE PAGE 5工藝評(píng)價(jià)和研究規(guī)劃（PERP） 系列報(bào)告之一丙三醇轉(zhuǎn)化為丙二醇簡(jiǎn)介以脂肪酸甲酯(FAME)形式生產(chǎn)的生物柴油，預(yù)計(jì)將會(huì)從2005年的10億加侖/年上漲到幾乎七倍，到2015年達(dá)66億加侖/年。預(yù)計(jì)西歐的生產(chǎn)增長較為平緩，而北美和世界其它地區(qū)（主要是東南亞）增勢(shì)兇猛。盡管相對(duì)于全球柴油燃料的需求，預(yù)計(jì)生物柴油產(chǎn)量依然較小（到2015年依然低于15%），但是按每10磅生物柴油/ FAME副產(chǎn)一磅丙三醇（甘油）/的典型比率計(jì)算，將有大量的丙三醇上市。這種情況，連同隨之產(chǎn)生的丙三醇低價(jià)（尤其是未加工的原料），使粗甘油成為各種衍生物化學(xué)品吸引人的潛在的原料。本報(bào)告提供了有關(guān)業(yè)務(wù)活動(dòng)

2、的概況，然后著重討論丙三醇轉(zhuǎn)化為丙二醇這一熱點(diǎn)問題。化學(xué)原理在金屬催化劑和氫的存在下，丙三醇可以氫化生成丙二醇（1，2-丙二醇）、1，3-丙二醇或乙二醇。+ Click image to enlarge各種出版物和專利介紹了將丙三醇?xì)浠杀嫉姆桨?。考察過的催化劑體系包括：銅和鋅硫化釕催化劑（2175磅/平方英寸，240-270C）鈷、銅、錳、鉬和無機(jī)多元酸（在3625磅/平方英寸和250C溫度下達(dá)到95%的PG產(chǎn)率）含鎢和第八族過度金屬的均相催化劑，在4600磅/平方英寸的壓力和200C溫度下汽化丙三醇溶液在300C溫度下分兩個(gè)步驟生產(chǎn)PG和1，3-丙二醇生產(chǎn)商至少有七家實(shí)體在開發(fā)和/或

3、商業(yè)化丙三醇制丙二醇技術(shù)：Senergy/Suppes（密蘇里州立大學(xué)）Cargill/AshlandArcher Daniels Midland (ADM)UOP/太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室 (PNNL)Virent Technologies（威斯康星州立大學(xué)）Huntsman亨茨曼陶氏化學(xué) “可再生”丙二醇的產(chǎn)品純度對(duì)丙三醇制丙二醇工藝的主要關(guān)注是應(yīng)用于各種終端用途的可再生丙二醇的適用性，尤其是個(gè)人護(hù)理和食品應(yīng)用。以下總結(jié)了一些工藝開發(fā)商的聲稱：UOP聲稱其模擬工作表明他們可以生產(chǎn)USP級(jí)丙二醇，他們打算在大型裝置上予以示范。Cargill確認(rèn)公司目標(biāo)在個(gè)人護(hù)理應(yīng)用，可能還有食品應(yīng)用。Sener

4、gy Chemical(Suppes的技術(shù)引進(jìn)方)聲稱“我們目前沒有經(jīng)歷過一些其它化工公司宣布的即將開發(fā)的丙三醇制丙二醇工藝的純度問題”。Senergy聲稱將生產(chǎn)接近USP質(zhì)量的PG，他們計(jì)劃使其材料有資格最終銷往USP市場(chǎng)。Davy聲稱“如果需要，可以生產(chǎn)醫(yī)藥級(jí)材料”。當(dāng)然，考驗(yàn)將是市場(chǎng)會(huì)如何接受這種形式的丙二醇。就工業(yè)應(yīng)用而言，可再生丙二醇應(yīng)該會(huì)容易接受。然而，就大部分個(gè)人護(hù)理和醫(yī)藥應(yīng)用而言，將要求在這種材料有資格使用前進(jìn)行廣泛的試驗(yàn)。技術(shù)開發(fā)Davy工藝技術(shù)氣相工藝Davy工藝技術(shù)公司(DPT)已經(jīng)為丙三醇?xì)浣庵票奸_發(fā)了一種氣相工藝，產(chǎn)率相當(dāng)高。在2007年7月，DPT宣布將這個(gè)工藝

5、許可給Cargill和Ashland的一家合資公司。預(yù)計(jì)Cargill/Ashland裝置年產(chǎn)能達(dá)到65,000噸，將建于歐洲，在2009年初建成。Cargill/Ashland預(yù)計(jì)丙二醇純度足以用于各種丙二醇用途。如同專利文獻(xiàn)中描述的，以前大部分工作基于丙三醇液相氫解，其丙三醇轉(zhuǎn)化率低，并且丙二醇選擇性也低。DPT現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)氣相氫解，丙三醇的轉(zhuǎn)化率相當(dāng)不錯(cuò)，而且丙二醇的選擇性也很好。考慮到丙三醇較低的揮發(fā)性，這樣的轉(zhuǎn)化率能夠在氣相中實(shí)現(xiàn)，這有點(diǎn)令人驚奇。傳統(tǒng)意義上的聰明人會(huì)指出揮發(fā)高沸點(diǎn)丙三醇需要的高溫將產(chǎn)生許多副產(chǎn)品以及使催化劑活壽命縮短。然而，基于最近的DPT專利透露，這些擔(dān)心的問題是不會(huì)

6、出現(xiàn)的。利用銅基非均相催化劑，DPT工藝的選擇性范圍為93%-96.5%。主要副產(chǎn)品是乙二醇、羥基丙酮、丙醇和乙醇。UOP 液相工藝2006年，UOP宣布成立可再生能源和化工業(yè)務(wù)新單位，該單位重點(diǎn)關(guān)注開發(fā)利用UOP傳統(tǒng)煉油和化工工藝技術(shù)方面的專有技術(shù)，使之成為轉(zhuǎn)化可再生原料為燃料和化學(xué)品的經(jīng)濟(jì)上有前途的技術(shù)。UOP與太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)合作，就雙方首批項(xiàng)目中的一個(gè)項(xiàng)目，UOP已經(jīng)宣布丙三醇轉(zhuǎn)化為丙二醇取得了催化劑突破。目前，UOP同一家運(yùn)營公司（此時(shí)尚未命名）有著業(yè)務(wù)上的聯(lián)系，將在2008年某個(gè)時(shí)候使該工藝商業(yè)化。盡管整個(gè)化學(xué)原理類似于上述描述的DPT工藝的概念，但是UOP工藝在實(shí)

7、際上是不同的，因?yàn)樗且粋€(gè)以堿促進(jìn)氫解為基礎(chǔ)的液相工藝。UOP工藝的精華部分如下：液相工藝甘油轉(zhuǎn)化率約為95.5%丙三醇制丙二醇的選擇率約為94.2摩爾%80%生物柴油粗甘油最多含20%甲醇和2%脂肪酸，這種粗甘油是合適的，并且同水稀釋，產(chǎn)生40%水性甘油供料通過酸化去除脂肪酸，防止催化劑結(jié)垢不需要進(jìn)行粗甘油的蒸餾丙二烯純度為99.6%經(jīng)濟(jì)性分析從生物柴油基甘油生產(chǎn)丙二醇的成本同傳統(tǒng)的環(huán)氧丙烷基丙二醇進(jìn)行了比較。提出下列丙二醇生產(chǎn)成本例子：以甘油為原料，粗甘油價(jià)格按0.05美元/磅計(jì)算以甘油為原料，粗甘油價(jià)格按0.17美元/磅計(jì)算以環(huán)氧丙烷為原料，環(huán)氧丙烷價(jià)格按現(xiàn)金生產(chǎn)成本計(jì)算以環(huán)氧丙烷為原料

8、，環(huán)氧丙烷價(jià)格按完全成本加10%的投資回報(bào)計(jì)算即便按照生物柴油粗甘油最近最高的成本計(jì)算，甘油基產(chǎn)品比傳統(tǒng)生產(chǎn)的丙二醇也有成本優(yōu)勢(shì)。這就是這個(gè)概念甚至引起世界上最大的傳統(tǒng)丙二醇生產(chǎn)商之一陶氏化學(xué)如此關(guān)注的理由。然而，這些成本分析時(shí)間上比較倉促，想要得到更加完整的分析，則必須考慮其它成本假設(shè)，例如回到或至少是部分回到更加“正常的”油價(jià)假設(shè)上來。我們?cè)趫?bào)告中將丙二醇成本的敏感性作為粗甘油價(jià)格和丙烯價(jià)格的函數(shù)來考察。如果丙烯價(jià)格保持在歷史高位，那么甘油基工藝就有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，如果油價(jià)下跌，兩種因素將削弱新的甘油基工藝。第一，丙烯價(jià)格將下跌，引起PO基丙二醇也下跌。然而，如果油價(jià)下跌，燃料價(jià)格也將下

9、跌，這將使生物柴油經(jīng)濟(jì)性更加困難，生物柴油生產(chǎn)將走下坡路。這反過來將引起生物柴油基甘油供應(yīng)量減少，結(jié)果其價(jià)格升高，并進(jìn)一步縮小成本差價(jià)，甚至超過PO基丙二醇的成本。這些是任何一種新工藝技術(shù)商業(yè)化中內(nèi)在的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，不過基于可再生資源、依賴于高油價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的任何新技術(shù)尤為如此。 商業(yè)分析丙二醇有著廣泛的用途：不飽和聚酯功能流體食品/藥品/化妝品液體洗滌劑增塑劑、油漆和涂料、煙葉濕潤劑、寵物食品等。從圖1可以看出，最大的細(xì)分市場(chǎng)是不飽和聚酯，即用于玻璃纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和表面涂料的樹脂。玻璃纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)用于建筑（浴盆/淋浴設(shè)備）、船舶（船體）和運(yùn)輸（玻璃鋼片材）行業(yè)。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是二環(huán)戊二烯基樹脂。圖1 2006

10、年世界丙二醇需求+ Click image to enlarge功能性流體，如防凍液和除冰液，是丙二醇第二最大的市場(chǎng)。在飛機(jī)除冰和食品工業(yè)冷卻劑的用途中，由于毒性低得多，人們對(duì)丙二醇的喜愛超過對(duì)乙二醇的喜愛。丙二醇是性能極好的溶劑和萃取劑。溶劑應(yīng)用包括醇酸樹脂、印刷油墨和涂料。丙二醇作為濕潤劑在醫(yī)藥、化妝品、動(dòng)物食品、煙草工業(yè)有著廣闊的用途。化妝品包括個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品如止汗藥和除臭劑。在這些用途中，丙二醇可以使材料水分保持在很窄范圍以內(nèi)，盡管環(huán)境濕度會(huì)有起伏。使用丙二醇的非離子洗滌劑可以用于石油生產(chǎn)、糖煉制、造紙工業(yè)以及化妝品和液體洗滌劑領(lǐng)域。丙二醇的其它用途包括增塑劑和液壓制動(dòng)液。本報(bào)告提供了美國、西歐、日本到2021年的丙二醇產(chǎn)能、供求/貿(mào)易預(yù)測(cè)。這些報(bào)告僅供購買公司或其