乙醇酸市场前景及技术进展分析

商宽祥，张大洲，卢文新，张宗飞，谢鸿洲，张国建

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

乙醇酸是最小的α-羟基酸，其分子结构中同时含有活泼的羧基和羟基，具有良好的反应活性、很强的穿透性和水溶性，广泛应用于化学清洗、日用化工等领域，也可作为聚合单体用于合成或改性可降解塑料。近年来，煤制乙二醇在国内蓬勃发展，煤制乙醇酸作为低成本的联产技术也引起了业界的广泛关注。

本文将在介绍乙醇酸供需现状的基础上，分析乙醇酸的主要生产工艺和新技术路线的研发进展，展望其未来发展前景。

1 乙醇酸市场分析

1.1 乙醇酸的物理化学性质

乙醇酸(Glycolic Acid，简称 GA)又名羟基乙酸、甘醇酸等，分子式C2H4O3，外观为无色、无味、易潮解的晶体，极易溶于水、甲醇、乙腈、丙酮等，微溶于乙醚，不溶于烃类。乙醇酸结构式见图1。

图1 乙醇酸结构式

乙醇酸主要有水溶液和晶体两种产品规格。工业上常用的乙醇酸为质量分数70%的水溶液。晶体乙醇酸纯度一般在98%以上，根据下游具体应用领域的不同略有差别，如医药级的纯度要求99%以上。

1.2 乙醇酸的主要应用领域

1.2.1工业清洗剂

70%的乙醇酸水溶液常用于工业清洗，这是目前乙醇酸的主要应用场景。2%的乙醇酸和1%的甲酸混合液是一种高效、低成本的清洗剂，可用做空调、锅炉、换热器等的清洗剂。

1.2.2日用化工品原料

乙醇酸的分子量非常小，可以有效渗透皮肤毛孔，解决皮肤老化、皱纹、黑斑、暗疮等问题，因此被医学美容界一致推崇。99%的乙醇酸本身是疗效较好的去除死皮和汗毛药剂。乙醇酸还可用于合成抗皮肤衰老、美白化妆品的原料果酸，起到保湿、滋润肌肤、促进表皮更新的功效。

1.2.3电镀表面处理液

乙醇酸钠盐、钾盐可用作电镀添加剂，也可作电镀研磨、金属酸洗、皮革染色和鞣制剂的绿色化工原料。如乙醇酸用作化学镀镍的络合剂时，具有耐腐蚀、反应快、光洁度好等优点，是提高化学镀镍质量的最好配剂原料。

1.2.4杀菌剂

乙醇酸同时具有羟基和羧基，可与金属阳离子通过配位键形成亲水螯合物，因此对铁氧化细菌的生长具有明显的抑制作用，可用作杀菌剂，还可用在多种矿石浮选中作为抑制剂。

1.2.5生物降解材料单体

乙醇酸通过酯化、缩聚可以制备聚乙醇酸(PGA)，还可与其他具有二酸、二醇结构的单体共聚，是制备生物可降解塑料的重要单体。如PGA广泛用于制备体内埋植型缓释药物系统、埋植型修复器械、生物吸收外科缝合线、人造骨胳和器官材料等，是目前的热点材料之一。

另外，乙醇酸还可用作染整织品的交联耦合剂，以及用于合成多种医药、农药和化学助剂等。

1.3 乙醇酸的供需现状

1.3.1乙醇酸消费情况

据统计，目前全球乙醇酸市场消费量约10万t/a，预计2028年将达到16万t/a，年复合增长率(CAGR)约7.3%。国内乙醇酸需求约2万t/a，占全球消费量的20%左右。

1.3.2乙醇酸生产情况

全球乙醇酸的产能约15万t/a，主要生产企业有Chemours(Dupont)、CABB和Water Chemical。Chemours是最大的乙醇酸生产商，市场份额约占45%。美国是乙醇酸的主要生产国，约占总量的32%，其次是欧洲。

我国乙醇酸行业的市场集中度较高，泰兴市沃特尔化工有限公司、河北诚信集团有限公司各具有1万t/a乙醇酸产能，两家企业的市场份额超过60%。

1.3.3乙醇酸价格走势

根据大宗商品数据商——生意社公开的数据，2022年4月，70%乙醇酸水溶液的价格约为2万元/t。另据生产商反馈的信息，2022年晶体级乙醇酸的价格高达4万～7万元/t，进口产品的价格更高。乙醇酸(70%水溶液)近期价格走势见图2。

图2 乙醇酸(70%水溶液)2022年价格走势

1.4 乙醇酸市场竞争格局

由于乙醇酸需求总量的限制，无论是国内还是国外，乙醇酸行业的市场集中度都比较高。随着头部企业不断改进生产技术，进而提高产品质量，降低生产成本，占据的市场份额还将继续扩大。

国产的乙醇酸产品以70%水溶液为主，多用于化学清洗领域。用于医药和日化领域的晶体产品出货量还比较小，大部分依赖从杜邦等国外厂商处进口。提高晶体级乙醇酸的生产技术水平和产品质量，是国内厂商扩大高端市场份额的关键。

2 乙醇酸的生产工艺

乙醇酸的生产工艺路线众多，主要有氯乙酸水解法、甲醛氰化法、甲醛氢羧基化法、草酸二甲酯加氢水解法、乙二醇选择性氧化法、草酸电解法、乙二醇选择性氧化法、生物甘油催化氧化法等[1-5]。其中，氯乙酸水解法、甲醛氰化法、甲醛氢羧基化法、草酸二甲酯(DMO)加氢水解法是主流工艺。乙醇酸的主要生产工艺见图3。

图3 乙醇酸的主要生产工艺

在这些主流方法中，氯乙酸法和甲醛氰化法存在原料剧毒、环境污染严重等问题，主要为有相关原料配套的生产企业采用；甲醛氢羧基化法反应条件苛刻、设备投资较高、技术难度相对较大，国内研究较少，主要为国外的Davy等专利商掌握，内蒙古久泰能源100万t乙二醇项目采用了该技术路线生产中间产品乙醇酸。DMO加氢水解法原料来源丰富、反应条件温和、工艺过程绿色环保，是近年来研究较多的技术路线，目前已接近产业化，是业界较为看好的新技术路线。

DMO加氢制乙醇酸甲酯(MG)催化剂是乙醇酸合成的关键之一。国内数十家研究单位和企业都涉足了该催化剂的研发，开发了以Ag、Cu、Ni、Au等金属作为活性组分的催化剂配方，催化剂载体也多种多样[2-5]。其中，上海浦景化工的DMO加氢催化剂及乙醇酸成套技术已完成中试验证，正在应用于万吨级工业装置的建设，天津大学的DMO加氢催化剂也正在进行模试验证。乙醇酸生产技术比较见表1。

表1 乙醇酸生产技术比较

中国五环联合华烁科技、鹤壁宝马开发了合成气制乙二醇催化剂及全流程工艺技术，并已应用于内蒙古荣信化工40万t/a乙二醇、哈密广汇40万t/a荒煤气制乙二醇等多套大型工业装置，具备深厚的技术储备和工程经验。基于此，中国五环研究了DMO加氢制MG催化剂及乙醇酸工艺技术，具备进行工业侧线试验的条件。DMO加氢水解制乙醇酸研发进展见表2。

表2 DMO加氢水解制乙醇酸研发进展

3 技术经济性分析

乙醇酸的生产成本估算见表3。以合成气为原料时，乙醇酸(70%水溶液，折纯)的生产成本约为4 670元/t。由水溶液浓缩结晶生产晶体级乙醇酸时，会有较大损耗，因此晶体级乙醇酸的生产成本要远高于水溶液。

表3 乙醇酸生产成本估算

按照目前的市场行情，以合成气为原料生产乙醇酸具有较大的成本优势，经济效益较好。

4 发展前景展望

聚乙醇酸技术研发进展见表4。

表4 聚乙醇酸技术研发进展

经过多年发展，乙醇酸在工业清洗、医药、日化用品等领域的应用格局已较为稳定，未来的增长空间较为有限。而随着全球对塑料污染治理力度的加大，可降解塑料的渗透率将持续提升，对乙醇酸的需求也将不断增长。据亚化咨询《中国可降解塑料年度报告》预测，到2025年，中国生物可降解塑料需求将超过300万t/a，其中，低成本的聚乙醇酸的市场份额将持续扩大。随着聚乙醇酸生产技术的突破和生产成本的不断降低，以及乙醇酸在聚合物改性领域的新应用被不断开发，乙醇酸的远期需求有望达到百万吨级。