1、PAGE PAGE 5工藝評價和研究規劃（PERP） 系列報告之一丙三醇轉化為丙二醇簡介以脂肪酸甲酯(FAME)形式生產的生物柴油，預計將會從2005年的10億加侖/年上漲到幾乎七倍，到2015年達66億加侖/年。預計西歐的生產增長較為平緩，而北美和世界其它地區（主要是東南亞）增勢兇猛。盡管相對于全球柴油燃料的需求，預計生物柴油產量依然較小（到2015年依然低于15%），但是按每10磅生物柴油/ FAME副產一磅丙三醇（甘油）/的典型比率計算，將有大量的丙三醇上市。這種情況，連同隨之產生的丙三醇低價（尤其是未加工的原料），使粗甘油成為各種衍生物化學品吸引人的潛在的原料。本報告提供了有關業務活動

2、的概況，然后著重討論丙三醇轉化為丙二醇這一熱點問題。化學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氫化生成丙二醇的方案。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、鉬和無機多元酸（在3625磅/平方英寸和250C溫度下達到95%的PG產率）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溫度下分兩個步驟生產PG和1，3-丙二醇生產商至少有七家實體在開發和/或

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

4、gy Chemical(Suppes的技術引進方)聲稱“我們目前沒有經歷過一些其它化工公司宣布的即將開發的丙三醇制丙二醇工藝的純度問題”。Senergy聲稱將生產接近USP質量的PG，他們計劃使其材料有資格最終銷往USP市場。Davy聲稱“如果需要，可以生產醫藥級材料”。當然，考驗將是市場會如何接受這種形式的丙二醇。就工業應用而言，可再生丙二醇應該會容易接受。然而，就大部分個人護理和醫藥應用而言，將要求在這種材料有資格使用前進行廣泛的試驗。技術開發Davy工藝技術氣相工藝Davy工藝技術公司(DPT)已經為丙三醇氫解制丙二醇開發了一種氣相工藝，產率相當高。在2007年7月，DPT宣布將這個工藝

5、許可給Cargill和Ashland的一家合資公司。預計Cargill/Ashland裝置年產能達到65,000噸，將建于歐洲，在2009年初建成。Cargill/Ashland預計丙二醇純度足以用于各種丙二醇用途。如同專利文獻中描述的，以前大部分工作基于丙三醇液相氫解，其丙三醇轉化率低，并且丙二醇選擇性也低。DPT現在發現氣相氫解，丙三醇的轉化率相當不錯，而且丙二醇的選擇性也很好。考慮到丙三醇較低的揮發性，這樣的轉化率能夠在氣相中實現，這有點令人驚奇。傳統意義上的聰明人會指出揮發高沸點丙三醇需要的高溫將產生許多副產品以及使催化劑活壽命縮短。然而，基于最近的DPT專利透露，這些擔心的問題是不會

6、出現的。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務新單位，該單位重點關注開發利用UOP傳統煉油和化工工藝技術方面的專有技術，使之成為轉化可再生原料為燃料和化學品的經濟上有前途的技術。UOP與太平洋西北國家實驗室(PNNL)合作，就雙方首批項目中的一個項目，UOP已經宣布丙三醇轉化為丙二醇取得了催化劑突破。目前，UOP同一家運營公司（此時尚未命名）有著業務上的聯系，將在2008年某個時候使該工藝商業化。盡管整個化學原理類似于上述描述的DPT工藝的概念，但是UOP工藝在實

7、際上是不同的，因為它是一個以堿促進氫解為基礎的液相工藝。UOP工藝的精華部分如下：液相工藝甘油轉化率約為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，產生40%水性甘油供料通過酸化去除脂肪酸，防止催化劑結垢不需要進行粗甘油的蒸餾丙二烯純度為99.6%經濟性分析從生物柴油基甘油生產丙二醇的成本同傳統的環氧丙烷基丙二醇進行了比較。提出下列丙二醇生產成本例子：以甘油為原料，粗甘油價格按0.05美元/磅計算以甘油為原料，粗甘油價格按0.17美元/磅計算以環氧丙烷為原料，環氧丙烷價格按現金生產成本計算以環氧丙烷為原料

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

9、跌，這將使生物柴油經濟性更加困難，生物柴油生產將走下坡路。這反過來將引起生物柴油基甘油供應量減少，結果其價格升高，并進一步縮小成本差價，甚至超過PO基丙二醇的成本。這些是任何一種新工藝技術商業化中內在的商業風險，不過基于可再生資源、依賴于高油價競爭的任何新技術尤為如此。 商業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，最大的細分市場是不飽和聚酯，即用于玻璃纖維增強結構和表面涂料的樹脂。玻璃纖維增強結構用于建筑（浴盆/淋浴設備）、船舶（船體）和運輸（玻璃鋼片材）行業。競爭對手是二環戊二烯基樹脂。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。在飛機除冰和食品工業冷卻劑的用途中，由于毒性低得多，人們對丙二醇的喜愛超過對乙二醇的喜愛。丙二醇是性能極好的溶劑和萃取劑。溶劑應用包括醇酸樹脂、印刷油墨和涂料。丙二醇作為濕潤劑在醫藥、化妝品、動物食品、煙草工業有著廣闊的用途。化妝品包括個人護理產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，盡管環境濕度會有起伏。使用丙二醇的非離子洗滌劑可以用于石油生產、糖煉制、造紙工業以及化妝品和液體洗滌劑領域。丙二醇的其它用途包括增塑劑和液壓制動液。本報告提供了美國、西歐、日本到2021年的丙二醇產能、供求/貿易預測。這些報告僅供購買公司或其