從HPPO技術看環氧丙烷的持續競爭力

環氧丙烷(PO)是一種重要的丙烯衍生物，是一種非常重要的有機化合物原料，具有廣闊的發展前景。

目前，制備環氧丙烷的主要工藝有氯醇法、共氧化法（PO/SM和PO/TBA）和過氧化氫的直接氧化法(HPPO)，2022年全球1600多萬噸/年的產能中，這幾種工藝的占比分別為28%、42%和28%。氯醇法制備環氧丙烷生產工藝最早實現了工業化，但對環境污染嚴重，屬于落后產能，逐步進行淘汰中。共氧化法主要的缺點是聯產叔丁醇或苯乙烯，受市場行情制約，同時設備造價高、施工周期長、工藝流程復雜、丙烯純度要求高。

HPPO是丙烯經雙氧水直接氧化制環氧丙烷技術，即在低溫、低壓條件下，丙烯結合雙氧水在甲醇/水混合液中，借助特殊的鈦硅催化劑，在固定床反應器中發生選擇性氧化反應，一步生成環氧丙烷的綠色生產技術。該技術的特點是流程短、工藝簡便、原子利用率高、投資省、反應條件溫和、能耗低、基本無污染、產品收率高、其它副產品少。因此，它被國際公認為綠色環保生產技術。

與氯醇法和共氧化法相比， HPPO技術的優勢更加明顯。以1萬噸/年環氧丙烷裝置做個對比，在投資方面，包含污水廢渣等處理，HPPO技術約為氯醇法的52%，約為共氧化法的40%；在環氧丙烷收率方面，HPPO技術收率95%以上，而氯醇法、共氧法分別為88%、91%-93%；水、電、汽等公用工程消耗方面，HPPO技術綜合來看比氯醇法、共氧化法低35%-40%；公用工程用工數，HPPO技術為50人，氯醇法、共氧法分別為81人、70人；單位環氧丙烷生產成本方面，HPPO技術分別為氯醇法和共氧化法的86%和81.9%。

HPPO法最早由意大利Enichem公司于20世紀80 年代初開發成功，它是在有鈦硅分子篩（TS-1）催化劑存在下，使丙烯與雙氧水在甲醇溶劑中反應生成環氧丙烷和水。該法原料利用率高，綠色環保，投資成本低，代表了PO 生產發展方向。當前HPPO 工藝的核心技術主要掌握在巴斯夫、陶氏化學、贏創、伍德等極少數國際化工巨頭手里。國際巨頭憑借壟斷優勢，技術轉讓要價極高。據某大型石化企業內部人士透露，僅環氧丙烷制備部分的技術轉讓費就要價上千萬歐元。不止于此，雙氧水制造技術還要捆綁銷售、單獨計價。

我國對該工藝的研發起步較晚，直到2014年才由中石化長嶺分公司建成國內第1套完全自主研發并擁有完全自主知識產權的10萬t/a HPPO裝置，從而突破了國外對該技術的壟斷。

中國人均GDP在2025年有望突破8.5萬人民幣，正式邁入高收入國家行列，發展模式也將從高增長向高質量轉型。高質量發展是全方位的變革，是經濟社會發展方式由注重速度轉向注重質量和效益的發展，涉及各領域各行業質量、效率的提升和結構的優化，綠色可持續發展是重中之重。在中國，隨著“雙碳”目標的發布以及相關節能減排政策的落地，綠色環保逐漸成為企業發展的重要話題，企業的環境績效也被推到顯要位置。

隨著環保力度不斷加大，氯醇法將逐漸退出歷史舞臺，而供給缺口將由更為綠色的工藝HPPO法進行替代，預計未來幾年中國HPPO法的環氧丙烷增量近200萬噸。主要來自華誼在廣西欽州30萬噸/年HPPO，三岳化工15萬噸/年HPPO，維遠股份30萬噸/年HPPO，天辰在泉州30萬噸/年HPPO，齊翔騰達30萬噸/年HPPO，東民祥化工15萬噸/年HPPO裝置，以及衛星化學的2套40萬噸/年HPPO裝置。這其中，最具有規模優勢的是衛星化學。2021年12月28日，衛星化學旗下企業江蘇嘉宏新材料有限公司在江蘇連云港徐圩新區進行二次環評公示。項目總投資113.8億，其中包含6套45萬噸/年過氧化物裝置、2套40萬噸/年環氧丙烷裝置。環氧丙烷裝置主要采用中觸媒新材料股份有限公司的雙氧水直接氧化法工藝。繼中國最大的丙烯酸、乙烷裂解產能后，隨著HPPO產能投放，衛星化學也將擁有中國最大的綠色PO產能。

作者：趙軍，《中國石油和化工》雜志編委