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中国石化PGA项目再获新进展!附PGA市场及应用情况

发布时间:2023/5/30 14:10:47 来源:中国石油和化工网

5月24日,中国石化贵州能化50万吨/年PGA项目一期场平工程五标段顺利中交。

场平工程是PGA项目前期三通一平以及基础建设的重要工作,工程的中交将为后续装置建设奠定坚实基础。

PGA项目场平工程五标段自2021年11月开工至今,历时19个月。北京燕化天钲作为施工方,工程共计完成土方开挖约25万m³、土石方爆破142.2万m³(共计爆破122次)、土方回填189万m³、地基强夯处理面积72.6万㎡、防渗阻隔层13.4万㎡、截排洪沟1600米的施工,累计33.8万安全人工时。

中国石化50万吨/年聚乙醇酸(PGA)项目是贵州省“十四五”"发展规划重点项目,也是中国石化推进煤化工前沿技术向工业化进军的示范性项目,位于贵州省毕节市织金县新型能源化工基地。

该项目总投资约230亿元,其中一期工程总投资约110亿元,年产聚乙醇酸20万吨,预计2024年建成,产品年均销售收入将达31.5亿元。二期建成聚乙醇酸规模30万吨/年,预计2026年建成。

项目建设内容含煤气化装置、气体深冷分离装置、偶联及加氢装置、聚乙醇酸装置,配套建设热电联产装置和空分装置。原料煤经粉煤制备、气化、变换、净化、深冷分离得到净化气CO和H2,为下游的偶联和加氢装置提供原料,气化装置产生的酸性气制硫磺。甲醇、硝酸与亚硝酸钠生产的亚硝酸甲酯与CO 偶联得到草酸二甲酯和副产品碳酸二甲酯(出售),草酸二甲酯部分加氢后生成乙醇酸甲酯、甲醇和粗乙二醇等(出售),分离甲醇回用,乙醇酸甲酯进入聚乙醇酸装置经聚合、解聚生成乙交酯,乙交酯开环聚合生成高分子量聚乙醇酸(主产品)。

PGA是以煤化工的中间产物或煤基火电厂等的尾气组分如CO/CO2转化,生产乙醇酸或其甲酯,再脱水聚合成的环保的可降解塑料。它以我国储量充裕的煤为来源,不依赖稀缺需进口的石油,不是生物质塑料如聚乳酸(PLA),所以不需考虑是否与民争粮与粮争地。PGA是100%生物降解塑料,不似PLA需工业堆肥设备就可在自然环境下迅速降解,减少塑料固废的严重污染,环保优势极为明显。

PGA的牌号规格指标

总结PGA材料的特点如下。高强度:拉伸强度110MPa是PLA的2倍;高阻隔:阻水蒸气性接近PE、阻氧性接近EVOH;高耐热:软化点170℃,制品耐热100℃以上;全降解,在工业堆肥、家庭堆肥、海洋环境下均可迅速降解;但韧性低,断裂伸长率仅10%;易水解,加工过程易降解,运输储存期性能易下降,需特别处理控湿度温度;外观较差,色泽深,耐温结晶处理后较不透明,可能影响制品的外观(已有些解决方案)。

目前,全世界PGA切片的供应商如吴羽、三养和赢创等,大多是白色医用级PGA,面向医用市场,在缝合线、骨板、医美等领域使用,小量而价高。黄色的工业级PGA通常用来直接生产油气井压裂助剂等,也是小量高价。

国外PGA厂目前最大的只有吴羽的4000吨年产能,昂贵而供应有限,无法满足禁塑令下的大规模要求,很少在一次性餐具上应用。

PGA的大规模工业级商品化供应,需等中国5万~20万吨级PGA厂成功投产后。PGA切片才能逐渐从1.5万~2万元/吨含税价,逐渐降低到比较接近传统塑料的1万~1.5万元/吨,才能给共混厂及制品厂生产刀叉餐具膜袋等。

PGA切片及改性料的市场及应用情况

全球PGA市场大致分为医用、油气井和一次性用品如包装三大应用领域,约60%市场在美国,目前总量不到2000吨/年,2/3在油气井压裂的工业应用,医用只约600吨。总市场额约6亿多美元/年,1/2为高价医用耗材,1/3为油气井应用,价格年增长率约10%,均价约350美元/千克。PGA的中国市场目前只约150吨(占全球<1/10)基本都是进口,应用以油气井(压裂液组分及零部件)和医用耗材各占一半(约60吨),市场金额约5000万元/年,2/3为医用耗材。

医用PGA是成熟市场,不会有太大变化。工业级在世界及中国的市场应用却是刚才起步,目前只1000吨/年。但全球暖化及微塑料污染危害日渐明显,各国环保意识上升,禁塑令在各地开始执行推广,各类生物降解材料的需求日益增加,随着PGA大厂的兴建而价格大幅下降,其工业市场预期在百万吨以上。硬质降解塑料产品如餐饮具等过去只能用聚乳酸,但它需工业堆肥才能迅速降解,目前PGA是唯一类似聚乳酸的硬质降解塑料,而且可在常温环境里迅速降解,可与聚乳酸在短使用期的产品上搭配应用。

PBAT和PCL及PPC等降解塑料非常软,在软性制品如膜袋上广泛应用,可小量共混添加PGA或当夹层使用,以增强或阻气。PGA的韧性较差,也可添加PBAT等软性降解塑料改性增韧。

目前工业级PGA的色泽比聚乳酸偏褐黄,作食品餐具时可加钛白粉或色母粒克服,或可以离子电镀成仿金属餐具使用,成本不高且仍符合食品接触安全规定。PGA在一般环境的快速降解性能是优点也是缺点,限制它只能在3个月以下使用,运输期的降解能以阻气大包装克服,如同食品饼干必须标明生产期及使用期,拆封后或上架时开始计算降解期限,成本增加不多。对使用期需在3~6个月以上的制品,则必须加抗水解剂改性,但会增加成本而效果有限。开发推广PGA的应用需扬长舍短,避免不符其快速降解特性的应用。总体而言,PGA量产降价后在中国就应有300~500吨的市场,再扩展到全球市场到2025~2030年就应有千万吨级的量,符合国家2030年碳达峰的目标。

奶茶饮料的一次性吸管

目前市面上聚乳酸最成功取代不可降解产品的案例就是吸管,在禁塑令下已经取代了3万~5万吨,还在继续成长,因为吸管的使用对象是高盈利的奶茶等,改用降解塑料吸管的额外成本并不影响盈利。聚乳酸需加PBS或以模外结晶解决其变形问题,如使用快速结晶的PGA则可不需模外结晶设备即可达到耐温需求。

一次性吸塑注塑餐饮具及个人用品

一次性PET或PE杯/盖、刀叉匙及目前外卖及打包所用的PP薄壁注塑餐具,造成每年百万吨以上的严重污染,大多需要耐热性,但聚乳酸的耐热餐饮具需改性及高温结晶工艺。一次性个人用品如酒店牙刷、刮胡刀、梳子等虽不需耐热,但聚乳酸产品总体价格较传统不降解塑料产品高两三倍,这些一次性低价品对价格极为敏感,必须在禁塑令严格执行下才能大量推广。等PGA降价到1.5万元/吨左右,就可冲销其高密度的20%差异(1.5∶1.24),比聚乳酸(2022年第三季度低端切片价格约2.2万/吨)有明显的市场推广优势。

多层共挤阻气瓶

以注拉吹生产的薄壁的矿泉水瓶和碳酸饮料瓶、日化品化妆品瓶、食用油瓶、厚壁注塑的化妆品瓶等,如要改成以降解塑料制造,常需大幅改进其阻气性才能使用,可以3层共挤工艺添加PGA内层,完成其阻气需求,扩展应用。

阻气包装膜及保水降解地膜

中国农用PE地膜年用量已达140万吨,PBAT为主的生物降解膜目前只在沿海潮湿地区的小蔬菜及根茎类应用,在大西北缺水地区应用降解地膜,需大幅改进其保水性和阻气性才能满足需求,这有望以PGA共混或夹层方式改进。

快速环境降解的软膜袋

中国禁塑令下的降解塑料购物袋、垃圾袋和邮政包装袋是几百万吨的量,过去以PBAT加聚乳酸或淀粉石粉生产,如以PGA适量添加取代聚乳酸,可增强并避免聚乳酸产品的工业堆肥要求。

油气井压裂组分及零部件

油气井在完成初步抽取后,需以高压注入岩层内增加裂缝,才能抽取更多油气,裂解液组分及压裂零部件,可使用比聚乳酸更高强度及更耐温的PGA,在裂解岩层后自动降解回归自然,不造成环境污染,是PGA的高端应用,市场潜力巨大。

长使用期的应用仍属挑战

半耐久餐具如三聚氰胺(蜜胺)产品,使用寿命达到3~6个月,不是PGA的理想应用。发泡餐具虽是一次性产品,但是发泡过程容易造成降解,聚乳酸还可勉强支持,对PGA是巨大挑战。一次性PE淋膜纸杯等产品逐渐在往聚乳酸淋膜纸产品方向发展,可能以PGA取代,但是纸杯的长货架期,如用PGA淋膜可能需要阻气大包装运送。电子、电气及汽车内饰件等高性能高附加值产品,长纤短纤无纺布和双向拉伸膜,一般需要2~3年保质期,必须在特别短期应用时,才能考虑使用PGA,例如植草布、土工布等可能只需1~3个月使用。




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