1，3－丙二醇产业现状与发展建议

陈晓波 苏栋根

1，3－丙二醇（PDO）是一种无色黏稠状透明液体，作为一种重要的化工原料，主要用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成，也可用于食品、化妆品和制药等行业，最主要的用途是作为单体与精对苯二甲酸（PTA）合成新型聚酯材料——聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）。PTT具有易加工性、良好的回弹性和抗污染性，且易染、耐磨，在地毯、工程塑料和服装面料等领域大有作为，被誉为聚酯之王。但由于PDO由化学合成转向生物制取后，生产成本大幅上涨，削弱了下游PTT相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚己二酰己二胺（PA66）等材料的竞争优势，PDO行业面临发展瓶颈。

1 PDO生产技术及产业化情况

1.1 化学法

化学法主要有环氧乙烷法和丙烯醛法两种，曾经有Degussa和Shell两家公司投产了10 kt／a级工业化装置，由于市场及经营的原因，已全面停止了该项业务。

（1）环氧乙烷法

环氧乙烷法是环氧乙烷、一氧化碳和氢气在催化剂存在下反应生成PDO，但此法催化剂体系不稳定，主要代表厂商是Shell公司。1999年初，Shell公司在美国路易斯安那州基斯马尔曾拥有一座产75 kt／a的 PDO工厂［1］，但由于经营不善，该业务转让给德国金马公司，目前该公司已终止了此项业务，装置也已经拆除。

（2）丙烯醛法

丙烯醛法生产PDO的重点在于合成丙烯醛，丙烯醛的生产方法有丙烯氧化和甘油脱水两种。

①丙烯氧化生产丙烯醛

商业生产丙烯醛法的方法为丙烯氧化法，采用含铋、钼等多组分复合催化剂，通过丙烯与空气氧化制备。中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院建立了丙烯醛水合加氢制PDO的中试装置，但现在已放弃产业化进程，转向了生物法生产PDO。

②甘油脱水生产丙烯醛

Degussa公司（目前已被杜邦公司收购）在负载磷酸的催化剂上通过甘油气相加氢合成丙烯醛。近几年我国许多高校开展了采用皂化甘油、生物柴油副产物甘油化学合成PDO的研究。南京工业大学采用一种金属＋固体酸双催化剂的方式来转化甘油生产PDO，大连理工大学则采用Cu－Cr金属氧化物来催化甘油氢解制取PDO［2］。

1.2 生物法

生物法分为甘油发酵法与葡萄糖转化法两种，由于生物法发酵成本较低，因此受到各大企业的青睐。

（1）葡萄糖转化法

美国杜邦公司和Genencor公司采用廉价的葡萄糖为底物，以基因工程菌为发酵微生物制备PDO，其优越性在于原料易得、价格便宜、反应条件温和［2］。目前已在美国投产了65 kt／a PDO装置，计划扩大到80 kt／a规模，产品处于供不应求的状态。

（2）甘油转化法

全球有近百所大学及研究机构都在研究PDO生物炼制技术，德希尼布公司和法国生物化工公司于2016年9月5日宣布，准备评估PDOPTT联合技术方案，该方案基于通过从植物油或回收的油得到的粗甘油发酵生产PDO的法国专利。

国内开展微生物发酵法的研发单位主要有清华大学、华东理工大学、大连理工大学、山东大学、江南大学、东南大学、沈阳农业大学、安徽省科苑（集团）股份有限公司等［3］，但技术大多处在实验室阶段，只有清华大学与华东理工大学的技术已经先后在苏州形成了10 kt／a级工业化装置。

2 PDO／PTT的价格及市场

2.1 国内PDO／PTT的市场分布

PTT是由PDO与PTA聚合而成的，因此PDO的价格及供应量至关重要。目前，国内PDO的产业链（甘油－PDO－PTT）由苏州2家化纤企业形成2个封闭市场（不对外销售），PDO总产能达30 kt／a，实际年产量只有 20 kt。PTT有效产能96 kt／a，主要生产企业为苏州两大民营纺织企业以及美国杜邦公司在中国的代工企业——珠海裕华聚酯有限公司，但受制于甘油成本及下游纺丝的销路不畅，实际产量还不到一半。

美国杜邦公司不对中国销售PDO，只提供PDO原料由工厂代加工生产PTT，PTT又返回美国，造成目前国内PDO呈现紧缺态势。按国内PTT需求量180 kt／a推算，对应的PDO需求为70～80 kt／a，减去广东清大智兴生物技术有限公司在山东计划2017年投产的12 kt／a PDO装置，还有40 kt／a以上需要进口。

国内自产的PDO主要来自盛虹集团和华美生物，它们的PDO都是用于纺丝，自产自销，没有产品售出。

进口PDO只有美国杜邦公司一家，其中大部分进入了珠海裕华聚脂有限公司，由其代加工生产PTT，然后由杜邦公司销售。另外有少部分进口PDO用于化妆品／洗浴用品行业，生产各种清洁剂等，以及用于生产热塑性聚氨酯（TPU）鞋底防水薄膜热熔胶，但销售量很小；工业用PDO虽然可以生产PTT，但杜邦公司要求贴牌生产，也没有大批量出售。

2.2 国内PDO／PTT的价格及利润

由于市场上没有批量PDO出售，因此PDO的价格只能靠推算。根据国内某PTT工程公司的测算，PDO的销售价格在3万 ～3.5万元／t，PDO的成本为2.8万元／t。

PTT是否能盈利关键在于PDO的价格，如果按照PDO成本2.8万元／t计算，PTT的成本价为1.7万元／t，利润在 4 000～6 000元／t。但国内 2家PDO生产企业目前PDO的成本已超过3.2万元／t，因此PTT利润率很低，导致企业生产积极性不高。

3 PTT市场预测及成本分析

3.1 PTT市场预测

2014年全球PTT树脂生产能力400 kt／a，年消费量超过300 kt，国内PTT年消费量超过30 kt，占世界总消费量的10%。PTT消费量约90%直接用于纺丝成为纤维，其余10%用于工程塑料。其中纤维约 2／3用于服装，1／3用于地毯［4］。目前，PTT最主要的应用是作为生产高档服装纤维的重要原料。根据中国化纤协会提供的统计数据，2016年国内的各种纤维市场总量为49.44 Mt，其中 PET 36.21 Mt，尼龙 3.08 Mt，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PBT）300～400 kt，氨纶480 kt。只要PTT能在合理价差下替代10%，就可达到3 Mt／a的PET市场，300 kt／a的尼龙6市场，前提是降低PDO的生产成本。

3.2 PDO成本分析

PTT的成本主要由原料PDO的成本决定。目前，化学法生产PDO由于生产过程毒性大，投资及环保问题，已经全面退出工业化市场，只有中盐集团在酝酿投资甘油化学法生产PDO项目。生物法成为工业化PDO的主流趋势，生产类型上呈现葡萄糖转化法与甘油发酵法并存的局面。国内工业化装置产能为30 kt／a，全部是甘油发酵法。生产成本主要反映在甘油的转化率上，具体见表1。

表1 国内甘油法PDO投资及产率对比

（1）生物柴油副产甘油

从表1可以看出：不管是化学法还是生物法都要用到甘油，而甘油的主要来源是生物柴油。全球每年会生产30 Mt生物柴油，而1 t生物柴油大约副产100 kg甘油，因此全球粗甘油的数量大约3 Mt，供应量绰绰有余。但粗甘油需提纯去除其中的盐类等杂质才能用于生产PDO，据国内大型甘油销售商益海嘉里投资有限公司介绍，苏州盛虹与华美两家PDO工业化装置都使用99.5%的纯甘油。

（2）葡萄糖转化

采用玉米等廉价作物转化为葡萄糖直接发酵是目前成本最低的PDO生产方法，唯一产业化厂商就是美国杜邦公司。巴西每年能生产40 Mt玉米，美国的玉米年产量更超过了300 Mt，为PDO提供了廉价易得的原料。清华大学也正在研究用玉米葡萄糖直接发酵生产PDO的技术，只是转化率还有待提高。

（3）甘油价格趋势及发展思路

纯甘油价格目前在5 000～6 000元／t，主要用于多元醇的生产，产品供不应求，致使PDO成本居高不下。2016年美国粗甘油在中国的到岸价才300美元／t，只需提纯就可得到纯甘油，成本可以大大降低。但如果要增设提纯装置，脱除的盐需要专业处理，环保问题较大。

4 结论及建议

（1）国内PTT市场属于产业链垄断状态，各化纤企业合作建设PDO－PTT联合装置有利于PTT的市场开拓。

目前国内的PTT市场被苏州华美、盛虹以及美国杜邦公司垄断，致使国内PDO供应紧缺，严重制约了PTT行业的发展。国内目前PTT下游大型纺丝企业翔鹭化纤、兴虹化纤、泉州海天等都与美国杜邦公司合作生产贴牌产品，没有创出自己的品牌，基本属于代加工的性质。建议联合这些大型化纤企业共同投资PDO－PTT装置，一方面可以降低企业投资风险；另一方面可以为国内纺织企业提供充足的原料，稳定生产出高质量的化纤产品。

（2）国内PTT发展迟缓主要原因是PDO成本高，优化改进PDO生产技术是降低成本的必由之路。

国内PTT的价格依赖于其生产原料PDO的价格，而目前PDO生产成本由于甘油成本太高居高不下，引发各方投资者望而却步。主要原因是生物法PDO要用到高纯度甘油，尽管粗甘油进口价格很低，但粗甘油提纯后盐类处理难度较大，环保问题突出，建设提纯装置要考虑甘油提纯的经济性，短期内高纯度价格大幅下降的可能性不大。如果能使用80%的粗甘油，生产成本将可以大大降低。清华大学正在做这方面的研究工作，但真正工业化还需时日。另外，大连理工大学环境与生命学院开发出以玉米为原料，经两步发酵生产PDO的新工艺［4］，与美国杜邦公司当前的谷物发酵工艺极为相似，是生物法低成本进军PDO的发展趋势。但目前该工艺还处于实验室阶段，工业化还需时日。

而从PDO发展历程来看，化学法是PDO生产的开山鼻祖。Shell公司是化学法较早工业化的企业，生产的PDO不仅质量好，而且价格低于现在美国杜邦公司的销售价格，只是生产过程中有毒性物质的产生，环保压力大，加之经营不善，退出了PDO舞台。近来中盐集团金坛PDO项目又重新启动了丙烯醛化学法生产PDO项目，但原料还是摆脱不了甘油，而且要用到昂贵的氢气，进展情况不容乐观。而在国内大型丙烷脱氢装置纷纷投产，丙烯供应过剩趋势较为明显的形势下，丙烯氧化法生产丙烯醛凸显出它的价格和资源优势。国内也有中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院、黑龙江石化研究院从事该项研究，如能在催化剂和醛类物质环保处理上获得突破，将会迎来PDO发展的春天。

（3）PTT是化纤行业的升级换代产品，但面料加工技术还不成熟，市场认同度有待提高。

PTT不但集合了所有化纤面料的优点和棉麻质产品透气性好的优点，还不容易变形，被誉为“记忆纤维”，是升级换代的化纤产品，符合服装面料向高质量发展的趋势。但目前PTT的面料加工技术还不成熟，主要还是用于与其他纤维混纺，对加工设备的适应性也有待改进。目前海兴材料科技有限公司为了开拓PTT纤维市场，与邵阳纺织机械有限责任公司合作改进加工设备，实现了10 kt／a生产线的连续运转。2017年张家港美景荣化学公司也正式推出了自有特色纤维产品——PTT美弹丝，可广泛应用于正装、运动装、针织套衫、家用地毯等领域，迈出了PTT面料市场化的一大步。相信通过不断改进技术，不断降低成本，PTT产品将会更广泛地走进百姓的生活，发展前景值得期待。

［1］ 武振侠，肖刚，郑帼.国内外PTT现状及发展建议［J］.聚酯工业，2014，27（5）：1－3.

［2］ 毕生雷，杜玉超，银会娟，等.1，3－丙二醇的生产和市场分析［J］.河南化工，2009，26（10）：26－28.

［3］ 孟翠敏，田华.1，3－丙二醇的生产技术［J］.天津化工，2008，22（1）：48－50.

［4］ 张丽.我国1，3丙二醇－聚对苯二甲酸丙二醇酯产业链发展形势［J］.天津化工，2014，32（6）：7－8.