氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)分析

氯乙烯單體（VCM）主要用來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）,廣泛應(yīng)用于建造、包

裝、醫(yī)療、汽車等行業(yè)。2022年，全球VCM產(chǎn)量和消費(fèi)量達(dá)SJ4588.2萬(wàn)t,

國(guó)內(nèi)產(chǎn)量約占39.6%,消費(fèi)量約占41.2%。由于VCM下游PVC消費(fèi)需求仍然

強(qiáng)勁，估計(jì)到2023年，全球VCM消費(fèi)量將達(dá)到5493萬(wàn)t,國(guó)內(nèi)消費(fèi)量占比擴(kuò)

大到43%0未來(lái)隨著油價(jià)的回落以及環(huán)保政策的進(jìn)一步收緊，國(guó)內(nèi)采用電石法

的生產(chǎn)企業(yè)將面II敬大風(fēng)險(xiǎn)，改進(jìn)工藝、新建裝置選擇合理工藝路線W成為發(fā)展

重點(diǎn)。

1生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向

目前，全球VCM生產(chǎn)主要有乙烯去和電石法兩種工藝。電石法是早期生產(chǎn)

方法，但至今仍在沿用,該法原料乙怏由天然氣或者電石制得，使用氯化汞作催

化劑，在。17MPa、95~1050c條件下，乙煥與氯化氫反應(yīng)，普通轉(zhuǎn)嶙可達(dá)98%

o該法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資低，但帶來(lái)環(huán)保和高能耗的問(wèn)題。乙烯法由乙烯

直接氯化或者是氧氯化制得二氯乙烷（EDC）,再脫氯化氫制得氯乙烯。此外，

-些公司也在積極開(kāi)辟新的合成路線，如生物質(zhì)法以及乙烷法。生物質(zhì)法普通以

生物質(zhì)乙烯為原料通過(guò)乙烯法生產(chǎn)VCM。乙烷法指以乙烷為起始原料，無(wú)需先

生產(chǎn)和提純乙烯而是直接生產(chǎn)VCM的工藝，該方法在擁有較高乙烷含量的天然

氣資源地區(qū)更具經(jīng)濟(jì)性。目前國(guó)外主要采用乙烯法，國(guó)內(nèi)由于豐富的煤炭資源主

要采用電石法。2022年，電石法約占全球產(chǎn)能的37%,在國(guó)內(nèi)占比為87%。

國(guó)內(nèi)電石法主要集中在擁有資源優(yōu)勢(shì)的西1匕地區(qū)，約占全國(guó)產(chǎn)能的48%,且以

擁有氯堿-電石-VCM-PVC一體化循環(huán)路線的企業(yè)居多；乙熔法則集中在東部

港口。

電石法產(chǎn)品品質(zhì)與乙焙法存在差距，生產(chǎn)的PVC主要應(yīng)用于管材、型材等中低

端領(lǐng)域,而乙烯法則占領(lǐng)透明制品、高檔膜料等高端PVC領(lǐng)域，并且雙方在電

纜料、軟板市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。成本方面,在原油價(jià)格高于40美元/桶的情況下,電

石法較乙烯法有優(yōu)勢(shì)。但在當(dāng)前事態(tài)下，：鄴介處于1陽(yáng)立運(yùn)行，這將為國(guó)內(nèi)乙病法

帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。此外隨著《水俁公約》的生效以及國(guó)內(nèi)環(huán)保壓力加大，電石法裝

置3防攵出的電石粉塵、電石漿、含硫堿性廢水以及含汞催化劑將為電石法帶來(lái)更

加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1.1電石法

最經(jīng)典的電石法工藝是碳化鈣工藝路線,以煤炭和石灰石為原料生產(chǎn)碳化鈣

（電石），電石加水生成乙煥，以活性炭負(fù)載HgCI為催化劑，乙煥與氯化氫氣

2

發(fā)生加成反應(yīng)生成VCM。該方法目前面臨的主要難題在于環(huán)保方面，每生產(chǎn)1

tVCM需要消耗約1.2kg氯化汞，在效率較低的工藝中氯化汞消耗多達(dá)1.7kg。

2022年起生效的《水俁公約》規(guī)定，到2022年W氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的汞消耗

量減少50%,以及在確定無(wú)汞催化劑在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行后,在2022年之后

禁止使用含汞催化劑生產(chǎn)VCMO目前該方法的研究熱點(diǎn)在于｛氐汞或者無(wú)汞催化

劑的開(kāi)辟。此外，傳統(tǒng)的氣固固定床反應(yīng)器也面臨著熱點(diǎn)、乙快加氫氯化的排

熱和局部催化劑燃燒等問(wèn)題。改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝、回收利用VCM尾氣、降低

能耗節(jié)省資源等也是該工藝的研究重點(diǎn)。

當(dāng)前無(wú)汞催化的研究主要集中在兩方面：一是以氯化金為代表的金屬鹽類催

化劑，主要為貴金屬鹽；二是以氮摻雜納米碳材料為代表的非金屬碳基催化劑，

主要是一些不同微觀形貌的納米碳,通過(guò)摻雜調(diào)變其電子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)非金屬催化，

摻雜主要集中在氮摻雜，還有少量雙組分硼氮共摻雜的案例。

在金屬鹽類方面，Hutchings指出金屬氯化物催化劑的活性隨著相應(yīng)金屬

111

陽(yáng)離子標(biāo)準(zhǔn)還原電位的升高而提高，金催化劑具有對(duì)乙塊氫氯化反應(yīng)最優(yōu)的催化

活性。金基催化劑主要存在的問(wèn)題在于反應(yīng)選擇性與穩(wěn)定性低，目前僅莊信萬(wàn)豐

實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。莊信萬(wàn)豐的Davy-vcm工藝以金屬硫化物為前驅(qū)體、活性炭

為載體，在100~25CTC和壓強(qiáng)略高于大氣壓的條件下，催化乙煥加氫氯化制

該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、沙特阿拉伯和中國(guó)的家工廠得到應(yīng)用，而反應(yīng)

VCM03

器技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)的8家工廠實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。研究表明,在負(fù)載型貴金屬催化劑體系

中引入硫氟酸根、、硫眠、硫醇等含硫化合物可減少活性組分流失，提

Au(SO)S-

232

升催化劑穩(wěn)定性。近期，浙江工業(yè)大學(xué)合成為了活性炭負(fù)載鋁復(fù)合物PdSCl(

0

x22x

<x<l)催化劑，該催化劑在乙煥氣氛中具有高溫穩(wěn)定及高催化活性。在100℃.

0.1MPa、n(HCI)/n(CH)=1.0.100h條件下，反應(yīng)初期,乙煥轉(zhuǎn)化率為997%,

22

氯乙烯選擇性為99.9%;反應(yīng)2000h后，乙煥轉(zhuǎn)化率為99.1%,氯乙烯選擇

性為99.9%,Pd物種流失率為0.09%。此外,南開(kāi)大學(xué)公開(kāi)專利表明N-氯代

虎魄酰亞胺等含氮助齊J對(duì)于乙快氫氯化金催化劑中金的高價(jià)態(tài)保持有促進(jìn)作用，

可提高催化性能。在、條件下,乙快轉(zhuǎn)化

170℃xn(HCI)/n(CH)=1.05160h

22”

率為99.2%,氯乙烯選擇性為99.9%。

為解決貴金屬鹽類價(jià)格問(wèn)題,非貴金屬鹽替代貴金屬鹽是其中重要的研究方

向。鄧國(guó)才等研究發(fā)現(xiàn)SnCI對(duì)乙煥氫氯化反應(yīng)具有較高的催化活性，魏飛等

W2151

則以鈔鹽為活性組分、SiO為載體,制備了用于乙快氫氯化反應(yīng)的高效雙組分復(fù)

合催化劑然而，這些非貴金屬催化劑都存在轉(zhuǎn)化率低、

BiPO-Cu(PO)/SiO0

活性組分流失或者積碳嚴(yán)重等問(wèn)題，難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求。近期，寧夏新龍

藍(lán)天科技股分有限公司合成為了以碘化錫、氧化鈍、氯化銅、二氧化錫作為

⑹

活性組分，三氯化鐵、氯化鎂、氯化鈣、對(duì)氯代苯甲酸、三乙酰丙酮鋁作為促

進(jìn)劑，活

性炭作為載體的催化劑，控制反應(yīng)溫度為120~1251,乙煥空速為80h，乙

-1

煥轉(zhuǎn)化率達(dá)98.5%~99.2%,氯乙烯選擇性達(dá)99.3%~99.7%,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2200

h，催化劑無(wú)明顯失活。

非金屬碳基催化劑以其低成本表現(xiàn)出很大的吸引力，但目前^金屬碳氮材料

葬雁化劑穩(wěn)定睦、轉(zhuǎn)化率低M艮制，是酶應(yīng)還有一E即隔。中國(guó)科學(xué)院大

連化學(xué)物理研究所潘秀蓮課題組在非金屬碳基材料催化乙煥氫氯化方面進(jìn)行了

相關(guān)研究。2022年,該課題組采用摻雜氮的類石墨爆材料用于活化乙煥進(jìn)行氫

氯化反應(yīng)，在200℃下反應(yīng)150h,乙/轉(zhuǎn)化率達(dá)80%,氯乙烯選擇性為98%,

穩(wěn)定性良好。該課題組近期公開(kāi)的專利顯示,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多孔氮化硼（B,N原

子比為1:1~1:1.5月殊少量碳、氧、氫元素），對(duì)乙煥氫氯化反應(yīng)催化效果

優(yōu)異，280℃下反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為90%,氯乙烯選擇性為99.4%。

1.2乙烯法

乙烯法主要工藝為平衡氧氯化法，主要由三部分構(gòu)成：直接氯化單元，乙烯

直接氯化合成EDC;氧氯化單元，平衡精U裂解產(chǎn)生的HC1,與乙烯及氧氣

反應(yīng)合成EDC;裂解單元，將上述產(chǎn)生的EDC在裂解爐中進(jìn)行裂解得到VCM。

平衡氧氯化法主要有英力士、Vinnolit.Generic等工藝。

直接氯化以液相EDC為介質(zhì)，以氯化鐵或者氯化銅為催化劑。氧氯化反應(yīng)

以

乙烯、氯化氫、氧氣（或者空氣）為原料，在CuCI為活性組分的催化劑作用下

生

成EDC近期，東曹株式會(huì)社改進(jìn)乙烯氧氯化生產(chǎn)1,2-二氯乙烷的方法。該

O181

方法的關(guān)鍵在于采用中空?qǐng)A柱石墨作為稀釋劑以減少或者消除固定床中熱點(diǎn)的

形成，可解決常規(guī)稀釋劑帶來(lái)壓降或者導(dǎo)熱效果不足的問(wèn)題。實(shí)施例中，在

210℃,0.02MPa下反應(yīng),可保持壓降控制在0.001MPa以內(nèi)，最高溫度在

2720c以下。

EDC脫氯化氫目前主要有非催化熱裂解和催化裂解兩種方法。工業(yè)上主要

采用非催化熱裂解方法,反應(yīng)條件為2.0~2.5MPa、500~550℃,轉(zhuǎn)化率在

50%~60%之間，選擇性達(dá)到95%~99%0該方法偏低的轉(zhuǎn)年需要通過(guò)多次

反應(yīng)來(lái)提高，導(dǎo)致能耗較高。爐管結(jié)焦周期短也是該方法存在的重要問(wèn)題。普通

采用催化裂解可使反應(yīng)溫度降低100℃擺布。

按照催化原理的不同，催化裂解催化劑可分為酸中心催化劑和堿中心催化劑

兩類，酸中心催化劑主要是金屬氯化物及氧化物（丫-AlO、BaCI-HgCl/C）,

2322

份子篩及其改性物（鋪改性HZSM-5）。在酸性催化劑中,Lewis酸中心為高活

性催化中心，Bronsted酸中心由于形成碳正離子耗能過(guò)高，催化效率遠(yuǎn)低于前

者。酸催化EDC裂解的原理為酸與氯原子相互作用脫除氯化氫。此過(guò)程中氯原

子因與金屬元素有較強(qiáng)作用力而不易脫附導(dǎo)致催化劑失活。因此酸中心催化劑的

活性和穩(wěn)定性難以兼得。為改善這T見(jiàn)象，一些研究者以非金屬堿性催化劑催化

該過(guò)程,試圖尋覓更為穩(wěn)定的催化劑。碳及其改性物（毗碇改性的丙烯睛碳纖維、

氮摻雜的介孔碳），離子液體（四丁基氯化瞬）是目前研究較多的堿性催化體系。

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所將含氮碳擔(dān)載在SiO表面，在催化劑失活后，

[912

可以通過(guò)焙燒除去載體表面的碳質(zhì)部份,重新負(fù)載含氮碳恢復(fù)活性，實(shí)現(xiàn)SiO載

2

體的再利用，從而降低催化劑的費(fèi)用。該催化劑在260℃、157h條件下,EDC

轉(zhuǎn)化率為72%,氯乙烯選擇性大于99%。鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社公開(kāi)低溫EDC

1X0]

制氯乙烯方法。該方法以三苯基瞬為催化劑，EDC在較低溫度(240。。下脫除

氯化氫制備VCM,EDC轉(zhuǎn)化率為62.8%,VCM選擇性為100%,高于其他以

三苯胺、六亞甲基四胺、亞磷酸三乙酯或者三月桂基三硫代磷酸酯等為催化劑的

性能。該體系也存在活性中心因強(qiáng)吸附氯化氫失活的現(xiàn)象，但氮改性的椰殼活

性炭以及四丁基氯化瞬離子液體表現(xiàn)出了對(duì)氯化氫極高的耐受性，因此尋覓

類似的"抗氯化氫的堿性催化劑〃越來(lái)越受到關(guān)注。

13姜鐘法

國(guó)內(nèi)一些民營(yíng)企業(yè)為了回避乙烯法工藝中氧氯化單元復(fù)雜的裝備，采用EDC

與乙快為原料生產(chǎn)VCM，但仍采用氯化汞催化劑。為了解決催化劑污染問(wèn)毀，

近幾年，姜標(biāo)等開(kāi)辟了以乙煥和EDC為原料,采用無(wú)汞催化劑催化重整生產(chǎn)

VCM的新工藝——"姜鐘法〃。該工藝具有節(jié)能、高效、收率高、投資少的特

點(diǎn)。2022年在山東德州實(shí)華化工有限公司完成為了2000t的氯乙烯中試，該工

藝獲得國(guó)家發(fā)改委和世界銀行1億美元無(wú)息貸款的支持,2022年在實(shí)華化工

建成20萬(wàn)t/a"姜鐘法"無(wú)汞催化合成VCM工業(yè)示范裝置。該工藝最早采用鋼

鹽為活性組分、活性炭為載體，隨后幾年不斷改進(jìn)催化劑生產(chǎn)工藝，提升催化

性能。

2022年其最新公開(kāi)的專利顯示,將乙二胺、冰醋酸配制成水溶液,采用鹽酸調(diào)

(HI

節(jié)pH后浸漬在活性炭上，發(fā)生縮合反應(yīng)后得到催化劑。在240U0.05MPa,

40h條件下,乙烘轉(zhuǎn)化率為92.4%,氯乙烯選擇性為99.8%，反應(yīng)1000h后，

-1

2市場(chǎng)供需及預(yù)測(cè)

乙煥轉(zhuǎn)化率為89.3%,氯乙烯選擇性為99.8%。

2市場(chǎng)供需及預(yù)測(cè)

截至2022年底，全球VCM總產(chǎn)能約5502.7萬(wàn)t/a,2022年為5363.7

萬(wàn)t/a,2022—2022產(chǎn)能年均增長(zhǎng)率為0.09%,2022年，世界各地區(qū)產(chǎn)能分

布為：亞洲56.8%,北美地區(qū)17.5%,歐洲15.2%,其他地區(qū)10.5%。未來(lái)，

中國(guó)、印度及美國(guó)是VCM產(chǎn)能主要新增地區(qū)，將分別貢獻(xiàn)240萬(wàn)、155萬(wàn)及

153.3萬(wàn)t/a新增產(chǎn)能。到2023年，全球VCM產(chǎn)能有望達(dá)到6087.1萬(wàn)t/a。

西湖化工公司、福爾摩沙集團(tuán)、信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、西方化學(xué)公司、英力士

集團(tuán)是目前全球產(chǎn)能最大的5家生產(chǎn)商，總產(chǎn)能約占全球25.8%（見(jiàn)表1）。全

球99%的VCM用來(lái)生產(chǎn)PVC,多數(shù)生產(chǎn)商擁有VCM-PVC完整產(chǎn)線。2022

年，全球VCM產(chǎn)量和消費(fèi)量達(dá)到4588.2萬(wàn)t,由于VCM下游PVC消費(fèi)需求

仍然強(qiáng)勁，估計(jì)到年,全球消費(fèi)量將達(dá)到萬(wàn)

2023VCM5493te

表12022年全球VCM主要生產(chǎn)商及產(chǎn)能

產(chǎn)能/占比

生產(chǎn)商國(guó)家

（萬(wàn)fH1/%

西湖化工公司莢國(guó)344.66.3

膈爾摩沙集團(tuán)美國(guó)300.65.5

信越化學(xué)1業(yè)株式會(huì)社日本2K6.45.2

西方化學(xué)公司英國(guó)281.35.1

英力士集團(tuán)瑞士2063.7

中泰化學(xué)章欣能源有限公司中國(guó)1532.8

新?天業(yè)（集團(tuán)限公司中國(guó)1402.5

LG集團(tuán)M國(guó)1372.5

陜西北元化r.有限公司中忖1152.1

東方株式會(huì)社日本1132.1

幃華集團(tuán)怖IN951.7

國(guó)際化「.投資集團(tuán)德IN951.7

他M子株式會(huì)社II本821.5

天津大沾化r股份有限公司中M801.5

內(nèi)蒙古君正能源化工股份有限公司中國(guó)801.5

北他2993.854.4

總計(jì)5502.7

中國(guó)是全球最大的VCM生產(chǎn)基地，2022及2022年經(jīng)歷環(huán)保整頓關(guān)停，

產(chǎn)能浮0晦暫下降。近年來(lái)，伴有著化工產(chǎn)品的景氣周期，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能恢復(fù)了增加

趨勢(shì)（見(jiàn)表2）。2022年國(guó)內(nèi)VCM總產(chǎn)能已占到全球的43%擺布,達(dá)到2353.5

萬(wàn)t/ae估計(jì)2023年，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能將增至2593.5萬(wàn)t/ao

表22022年—2022年國(guó)內(nèi)VCM供需統(tǒng)計(jì)萬(wàn)t

年份產(chǎn)能,升r率/表觀

產(chǎn)量進(jìn)口整出口品

（萬(wàn)t/a-*）%消費(fèi)設(shè)

2011年1964.5591168.49250.51260.4

2012年2181.65912M55721.51344.2

2013年2313.0M)1399.366.00.31465.0

201424OL5651557.362Q3.61615.7

2015年2271.5671530.874，3.31602.0

2016年2193.5721577.578。0.51655.0

2017年2226、771723.97860.51K02.0

2018年2353.5771KI8.77331.51K9O.5

國(guó)內(nèi)VCM生產(chǎn)商約有70家，主要生產(chǎn)商見(jiàn)表3。中泰化學(xué)阜康能源有限

公司、新強(qiáng)天業(yè)（集團(tuán)）有限公司、陜西北元化工有限公司已躋身全球十大VCM

生廠商行列（見(jiàn)表1）。但總體上氯乙烯產(chǎn)業(yè)的集中度較低，呈現(xiàn)出市場(chǎng)化程度

高、競(jìng)爭(zhēng)激烈的特征。此外,與其他地區(qū)不同，國(guó)內(nèi)VCM生產(chǎn)路線以電石法為

主，2022年電石法約占全國(guó)產(chǎn)能的87%。乙烯法則以進(jìn)口乙烯為主，僅中國(guó)石

化齊魯石化公司由煉1新得乙烯制VCM,山東陽(yáng)煤恒通化工股分有限公司、青

海鹽湖鎂業(yè)有限公司兩家企業(yè)以煤制甲醇制乙烯為原料。未來(lái)隨著環(huán)保政策的進(jìn)

一步收緊以及低油價(jià)懶常態(tài),國(guó)內(nèi)電石法將面臨更大的壓力,而乙烯法特殊是

擁有原油制乙烯配套裝置的企業(yè)將迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

進(jìn)出口方面，國(guó)內(nèi)VCM出口量向來(lái)較低，進(jìn)口量近年來(lái)也維持在75萬(wàn)t

擺布（見(jiàn)表2）。從消費(fèi)端分析,國(guó)內(nèi)VCM全部用于生產(chǎn)PVCO國(guó)內(nèi)PVC消

費(fèi)主要集中在管材、型材、門窗、地板革、壁紙等建造領(lǐng)域，約占全部消費(fèi)量的

62.5%（見(jiàn)圖1）。2022年—2022年受益于國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)的迅猛發(fā)展，VCM表

觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為8.6%（見(jiàn)表2）。2022年以來(lái),盡管國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)需求增

速放緩導(dǎo)致管材方面需求下降,但國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)方面的需求依舊強(qiáng)勁，彌補(bǔ)了不

足，因此總體上國(guó)內(nèi)表觀消費(fèi)量呈增加趨勢(shì)。2022年，國(guó)內(nèi)VCM消費(fèi)量全球

占比擴(kuò)大至I」41.2%,達(dá)至I」1890.5萬(wàn)to此夕卜，2022年9月29日，中國(guó)自2003

年起對(duì)國(guó)外主要PVC產(chǎn)銷國(guó)實(shí)施的反傾銷政策TF式到期，國(guó)外PVC進(jìn)口到中國(guó)

市場(chǎng)的大門已經(jīng)打開(kāi)，這★第一定程度上影響國(guó)內(nèi)VCM的消費(fèi)量。根據(jù)權(quán)威機(jī)

構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)5年，國(guó)內(nèi)VCM消費(fèi)量仍將維J寺4.6%的年增長(zhǎng)率，到2023年，

達(dá)到2362萬(wàn)to

表32022年中國(guó)VCM主要生產(chǎn)商

產(chǎn)能/

生產(chǎn)廠商r藝路線

（萬(wàn)fa,）

中泰化學(xué)中威能源有限公司電石法153

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