氯碱工业是化学工业的基础原料工业之一，由于产出的氯气属于有毒强腐蚀性气体，必需加压液化运输和存贮，生产成本和安全风险较高。因此，氯碱厂都配有聚氯乙烯、环氧丙烷、环氧氯丙烷等生产装置，用以消耗氯气和平衡烧碱的生产。氯醇法环氧丙烷及环氧氯丙烷是主要耗氯工艺，然而近年来，随着环保压力的加大，以及绿色技术的发展，我国氯醇法环氧丙烷、环氧氯丙烷产能的去留存在较大争议。
现有氯醇法产品面临抉择
● 环氧丙烷
环氧丙烷是非常重要的有机化工原料，主要用于生产聚醚（PPG）、丙二醇（PG）和丙二醇/碳酸二甲酯、丙二醇单甲醚、TCPP阻燃剂、羟丙基甲基纤维素、二乙醇单异丙醇胺、表面活性剂、碳酸丙烯酯、丙烯酸羟丙酯和聚碳酸酯二醇等，以及非离子多元醇表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂和湿润剂等。
目前，环氧丙烷生产工艺主要有氯醇法、共氧化法和直接氧化法。截至2018年底，国内环氧丙烷主要生产企业共25家，总产能达到339.1万吨/年，产量285万吨，进口量62万吨。其中氯醇法的产能为179.2万吨/年，约占总产能的52.9%，氯醇法的企业有13家，最大企业生产规模在30万吨/年以上。未来几年，环氧丙烷产能将进一步扩张，新增产能约400万吨/年，将以其他生产方法为主。
氯醇法环氧丙烷工艺以丙烯和氯气为原料，首先氯气与水反应生成次氯酸，次氯酸再与丙烯反应生成氯丙醇，同时副产少量的二氯丙烷、二氯二异丙醚和氯丙酮等；然后，氯丙醇经氢氧化钙或氢氧化钠皂化生成环氧丙烷。氯醇法的优点是生产工艺成熟、操作负荷弹性大、选择性好，对原料丙烯的纯度要求不高，生产安全和稳定，建设投资少，产品具有较强的成本竞争力，目前世界环氧丙烷约40%的产能为氯醇法。
氯醇法的缺点是水资源消耗大，并且产生大量废水和废渣，每生产1吨环氧丙烷产生20~40吨含少量有机氯化物的皂化废水和2吨以上的废渣。所以“三废”处理难度较大，是该法存在的主要问题。
共氧化法（CHP法）是通过有机过氧化物和丙烯反应生成环氧丙烷，同时副产有机醇。根据原料和联产品的不同，共氧化法分为两种。其中，联产苯乙烯的PO/SM技术，以乙苯和丙烯为原料，乙苯首先被氧化成乙苯过氧化氢；乙苯过氧化氢与丙烯反应，生成环氧丙烷和苯乙醇及苯乙酮；然后苯乙醇脱水及苯乙酮加氢生成苯乙烯。异丁烷共氧化法（PO/TBA法）是以异丁烷为原料，首先将异丁烷氧化为异丁烷过氧化氢产物，再进一步与丙烯反应生成环氧丙烷和叔丁醇。
两种共氧化法都需要除丙烯以外的第二种石化产品乙苯或异丁烷，副产苯乙烯或叔丁醇，生产步骤多，流程长，技术相对复杂，副产物多，均为国外的专利技术，装置适合建在既有丙烯又有乙苯或异丁烷的石化企业，具有一定的规模才能突出效益。如果建在氯碱企业，需要有原料购进和产品销售，两种产品的市场平衡会有诸多困难，且副产品及环境的影响也不能低估。
直接氧化法（HPPO法）是以丙烯和工业双氧水为原料，在钛硅分子筛TC-1催化剂催化下，丙烯直接氧化生成环氧丙烷的全新技术，副产物包括水、少量的丙二醇及其单甲醚，无有害气体排放。该工艺具有反应条件温和、不受联产品制约的优点，可称为绿色工艺。不足之处是氧化反应需要昂贵的钛-硅分子筛，丙烯单程转化率较低，需要同时建设配套的双氧水生产装置，两套装置耦合才能发挥经济效益，增加了投资及能耗。
● 环氧氯丙烷
工业上环氧氯丙烷的生产方法主要有丙烯高温氯化法、甘油氯化皂化法和乙酸丙烯酯法。高温氯化法丙烯首先在高温下与氯气反应生成氯丙烯，再与次氯酸反应生成二氯丙醇水溶液，后者与石灰乳或氢氧化钠溶液反应环化生成环氧氯丙烷。高温氯化过程有二氯丙烷等副产品生成，环化过程还会生成含有有机氯化物的氯化钙废水污染。丙烯高温氯化法生产灵活，工艺成熟、操作稳定、投资少，生产成本低，利润空间大，每吨环氧氯丙烷消耗氯气约2.3吨，是氯碱生产企业首选配套耗氯项目。
甘油法是以甘油为原料，在酸催化剂存在下与氯化氢反应，生成二氯丙醇，再经氢氧化钠水溶液环化生成环氧氯丙烷。近年来，由于废油脂经甲醇酯交换生产生物柴油副产甘油技术的发展，利用副产的低质量甘油与氯化氢反应生成二氯丙醇，再环化成环氧氯丙烷的工艺得到发展。甘油法工艺具有反应条件温和、操作简单、工艺流程短、投资少，以及生产成本较低的优势。但是，一方面甘油法由于无需丙烯高温氯化生产氯丙烯，无需次氯酸化得到浓度较高的二氯丙醇，减少了氯气的消耗；另一方面，受到生物柴油发展的制约，设备腐蚀严重，提纯成本也不容忽视。因此，醋酸丙烯酯法虽然技术先进，适合石化企业大规模生产，但不适合与氯碱企业配套。
2017年我国环氧氯丙烷生产企业20余家，总产能为135.8万吨/年，其中丙烯法生产工艺为66.8万吨/年，占国内总产能的49%；甘油法生产工艺为69万吨/年，占国内总产能的51%。近年来，我国环氧氯丙烷生产和市场变化不大，产量约50万~60万吨。每生产1吨环氧氯丙烷，氯丙烯法耗氯2.2吨，甘油法耗氯约1吨，总耗氯约100万吨，占氯气消费量的约3%。
然而，因环保压力不断加大，石化技术、绿色技术推陈出新，氯醇法环氧丙烷及环氧氯丙烷停产、减产、变更工艺的呼声此起彼伏，对氯碱企业运行造成巨大压力。
现有生产装置亟待环保升级
众所周知，氯碱工业是以烧碱、氯气等下游产品构成庞大的产业链，其中氯碱生产是主产业链。烧碱是纺织、造纸、氧化铝、化工等工业的基本原料，需求量大。氯气主要用于聚氯乙烯、环氧丙烷、环氧氯丙烷、甲烷氯化物和无机氯化物等多种含氯产品生产。氢气用以生产盐酸及加氢产品，甚至用作燃料。近年来，随着清洁氢能源的兴起，氯碱氢气引起各界的重视。
每种下游产品又构成诸多大大小小的分支产业链，多年来形成相互依赖，相互促进的复杂关系。分支产业链的发展主要是市场需求和产能平衡、不同生产技术路线的竞争问题，最终反应在主产业链烧碱和副产品氯气产能、产量的平衡上。当烧碱过剩时，短时可以通过增加库存缓解；当氯气过剩时，就会影响整个行业的发展。实践证明，“以氯养碱”是健康的发展模式，“以碱养氯”则是不可持续的。如何利用好外部政策、内部调节，以及引领行业的健康发展和建立灵敏的预警机制，实现“氯碱平衡”，是氯碱工业最重要、也是永恒的发展模式。
一般情况下，对消耗氯气的产品的产能要留有缓冲余地。像环氧丙烷、环氧氯丙烷等主要消耗氯气的产品，既有消耗氯的生产方法，又有其他石油化工路线，发展与去产能，耗氯生产技术或非耗氯生产技术的竞争，以及环境污染和绿色生产等成为多年争论的课题。
那么，氯醇法环氧丙烷及环氧氯丙烷现有生产装置现在该何去何从？首先，应积极进行技术进步，克服存在的环保问题，走循环、环保、绿色的生产技术。氯醇法环氧丙烷产生“三废”主要存在于丙烯次氯酸化生产过程中，为了减少副反应生成的二氯丙烷等副产品，氯醇化反应是在较低的浓度下进行，导致生成的氯丙醇水溶液的浓度只有4%~5%，导致皂化反应生成大量含少量氯化物的氯化钙或氯化钠废水排放。同样，氯醇法环氧氯丙烷技术丙烯高温氯化及氯丙烯氯醇化是副产品产生的主要环节，氯醇化反应生成的二氯丙醇溶液也只有4%~5%的浓度，导致皂化反应生成大量的含少量有机氯化物的氯化钙或氯化钠废水。
改进现有氯醇法生产环氧丙烷和环氧氯丙烷技术的关键是：
（1）从反应动力学的规律着手，差别化设计反应器，精准智能化控制，减少丙烯高温氯化副产品的生成，提高氯气加水制造次氯酸、丙烯及氯丙烯次氯酸反应的选择性，大大降低二氯丙烷等副产品的生成。
（2） 通过引入叔丁醇，提高皂化反应物料的浓度，降低废水生成量。首先是叔丁醇与次氯酸反应生成叔丁基次氯酸盐，后者与丙烯或氯丙烯反应生成氯丙醇或二氯丙醇，反应转化率及选择性在98%以上。释放出的叔丁醇分离循环，采用较高浓度的氢氧化钠水溶液与高纯度氯丙醇或二氯丙醇进行皂化反应，得到环氧丙烷或环氧氯丙烷，以及浓度较高的氯化钠溶液。后者可直接作为电解液，也可作为电解液的配制水，加入氯化钠进行电解，构成氯化钠电解的闭路循环的绿色工艺。
20世纪70年代，中国石化北京化工研究院开发了氯醇法环氧丙烷、环氧氯丙烷技术，实现了工业化生产。20世纪80年代，通过在氯醇化过程引入叔丁醇，提高了氯醇化和皂化反应物料的浓度，使两步反应的收率均在98%以上，降低了副产物和皂化废水的生成。北京化工研究院还进一步对皂化过程产生的氯化钠溶液再电解循环工艺进行了系统研究。近年来，在原有的研究基础上，研究团队对全流程进行了模拟，进一步对实现工业化可能存在的设备放大，对过程控制、副产品生成、皂化液的电解、闭环循环、安全生产等问题进行了全面系统的研究，认为这种工艺技术上可行。现有氯醇法环氧丙烷、环氧氯丙烷生产装置经过适当改造，可克服皂化液排放污染劣势。
