碳中和驱动可降解关键原料BDO工艺路线多样化发展

1,4-丁二醇（BDO）是一种重要的有机和精细化工原料，它被广泛应用于化工、医药、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。由BDO可以生产四氢呋喃（THF）、γ-丁内酯（GBL）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚氨酯树脂（PU）、涂料和增塑剂等，以及作为溶剂和电镀行业的增亮剂等。

近年来，中国BDO市场规模进一步扩大。根据隆众咨询统计，2015-2020年中国BDO总产量由81.6万吨增加至144.7万吨，年复合增长率12.14%，同期表观消费量由83.82万吨增加至151.77万吨，年复合增长率12.61%。期间，规模级别的BDO产能相继建设及投产，推动中国BDO产能进入快速增长阶段，同时BDO产量也相应快速增加，2019年成为国内BDO产能扩能最大的一年，行业累计扩能22.4万吨，新增产能主要集中于新疆和陕西，其中新疆16.4万吨/年、陕西6万吨/年。

2015-2020年中国BDO市场供需变化图

具体到消费结构来看，2020年PTMEG、PBT、GBL、PU浆料、PBS/PBAT、TPU六大领域分别占比51.0%、25.3%、10.0%、6.2%、4.5%、1.3%。预计，2021-2025年中国BDO市场消费将呈现结构性变化，PBS/PBAT消费比例有望大幅提升。

可降解塑料PBS/PBAT可替代聚烯烃、聚酯等通用材料，广泛用作一次性日用品、包装材料、农用薄膜等领域，其对原料BDO的吨单耗为0.4-0.5吨。根据隆众咨询统计，2020年中国PBS/PBAT总产能约32万吨，全年产量合计15万吨，折合对BDO消耗量约6.8万吨。2021-2025年国内PBS/PBAT产能将实现跨越式发展，在建及规划的PBS/PBAT新增产能已逾800万吨，恒力石化、万华化学、道恩股份、瑞丰高材等上市公司等上市公司纷纷布局PBS/PBAT项目。按照PBS/PBAT类产品渗透率30%-35%计算，2025年PBS/PBAT类产品总产量或可达到250万吨-300万吨，折合对BDO需求量约113万吨-135万吨。预计，2025年PBS/PBAT占据国内BDO总消费量37.8%，比2020年大幅提升33.4个百分点。

2020年中国BDO市场消费结构

2025年中国BDO市场消费结构预测

市场消费规模的扩大，推动国内BDO行业扩能步伐加快。根据项目预报数据来看，2021-2025年中国BDO行业新建、拟建项目涉及总产能469万吨，炔醛法计划产能397万吨，顺酐法计划产能72万吨。

2021-2025年中国BDO新建、拟建项目统计表

单位：万吨

炔醛法主导市场

2020年中国BDO有效产能222.4万吨，其中炔醛法产能202.4万吨，占比91%，炔醛法又分为电石法制乙炔（产能161.9万吨）及天然气法制乙炔（产能40.5万吨）。

电石制乙炔法主要原料是电石(乙炔)、甲醛和氢气。我国电石生产量居世界第一，有充足的资源；甲醛由甲醇生产，甲醇资源易得，且甲醇生产甲醛工艺成熟、投资少,极易建设；氢气资源可由各种含H2的驰放气回收利用，投资少，成本低。同时，已投产或在建的电石制乙炔法BDO生产企业可配套建设BDO下游产品如THF、GBL等生产装置，一旦BDO销售受阻，还可生产高附加值的下游产品，以规避单一产品带来的市场风险。

但是，随着国家供给侧改革与环保政策的变化，电石作为碳排放较高的行业受到越来越多的制约，下游需求（主要是PVC）却在不断增长，导致2016年以来电石的价格不断创新高。2021年内蒙古自治区为了应对国家碳减排要求，推行了新的电价政策，电石生产用电每度提升0.1元，这意味着电石的生产成本将提升340元/吨左右，BDO行业边际成本上升。同时，国家不断出台各项环保和安全生产的法律法规，对乙炔生产的环境污染控制和安全卫生要求越来越高，因此炔醛法工艺将受到更多环保、安全、成本的制约。

天然制乙炔方面，国内天然气法BDO产能很少，主要原因是国内天然气资源有限，政府很少批准天然气化工项目。在2007年国家发改委颁布的《天然气利用政策》中就规定以天然气制乙炔属于限制类项目，项目审批的要求非常高。

顺酐法重出江湖

顺酐法主要原料为苯或正丁烷。正丁烷取自液化石油气或天然气（简称LPG）。通常，LPG的用途为民用燃料，与国际油品价格上涨依附关系较弱，当液化气资源优势明显，供应充足价格低廉的情况下，正丁烷法顺酐的生产成本很低，再以顺酐为原料生产1，4-丁二醇不仅价格优势明显，而且生产出来的1，4-丁二醇产品质量高，对环境友好，无污染；原料消耗低，节约资源。而且顺酐法流程较短，根据操作条件不同，能出多个产品，满足下游市场的灵活需要。

2013年以前顺酐法与炔醛法两种生产工艺是国内BDO行业的主流工艺，产能规模一度占到国内BDO总产能的40%左右。2013年以后，顺酐法BDO装置因亏损压力基本退出国内市场。现在受益于环保政策驱动，顺酐－BDO-生物全降解材料一体化发展工艺路径关注度逐渐提高。

2020年8月20日宇新股份与惠州新材料产业园规划建设指挥部签署了《战略合作框架协议》，就公司在惠州新材料产业园内投资建设 轻烃综合利用项目，项目包括先行项目和主体项目，总投资额约为人民币159亿元。其中先行项目为6万吨/年PBAT项目，投资额约为人民币5亿元。主体项目一期、主体项目二期、主体项目远期包括但不限于PBAT、PDH、聚丙烯、顺酐、1,4-丁二醇等装置，总投资约154亿元。

2021年5月28日总投资35亿元的中景石化•福建省首个丙烷脱氢项目举行正式投产仪式。目前，福清江阴中景石化科技园已投产的一期项目，总投资180亿元，产值达300亿元；二期在建项目，总投资160亿元，总产值700亿元，将在2023年前逐项分批建成投产；三期项目总投资180亿元，将利用副产品氢气为原料，进一步延伸产业链，实现产值500亿元，将于2024年全部投产。其中，规划年产能包括80万吨顺酐，60万吨BDO，30万吨生物全降解材料，15万吨改性全生物降解材料。此外，还有80万吨聚四氢呋喃、10万吨氨纶、80万吨双氧水、40万吨环氧丙烷和30万吨聚醚多元醇等。

生物基BDO正在探索阶段

作为石油基BDO的替代品，生物基BDO具有石油基BDO相同的分子结构，不同之处在于，生物基BDO是由可再生资源制成的，有利于二氧化碳的减排。

根据意大利Novamont公司的LCA分析，与石油基BDO相比，生物基BDO在其整个生命周期中减少了60%的温室气体。

意大利Novarnont公司是世界上最早进行生物降解塑料产业化的企业，Novamont的PBAT商品名是Origo-Bi，跟淀粉共混的降解塑料为Mater-Bi。2004年，Novamont公司收购了美国伊士曼公司的“Eastar-Bio”共聚酯系生物降解塑料业务。2016年，Novamon公司使用Genomatica公司的技术，展开了年产30000吨生物基BDO的工厂的建设。另外，Genomatica公司还授权了今年美国公司Cargill与分销公司德国Helm生物基BDO的生产技术。

2021年6月美国Cargill与化学品营销和分销公司德国Helm成立了一家名为Qore的合资企业，并将投资3亿美元在美国建立首个商业规模的生物基1,4-丁二醇（BDO）装置，预计每年至少生产6.5万吨生物BDO，品牌名为Qira。

目前，我国国内生物基BDO生产正在探索阶段。据悉，山东兰典生物科技股份有限公司正在研发用生物基丁二酸制生物基BDO生产工艺。生物基1,4一丁二醇是以生物基丁二酸为原料，经酯化、加氢、提纯等工艺制成，生物碳含量达到80%以上。以生物基1,4-丁二醇为原料，生产的可降解塑料PBAT、PBS、PBSA、PBST等产品，是真正意义上的生物质可降解塑料，完全符合国际各国的生物质含量标准。