條條大路通烯烴

■文／白 頤

條條大路通烯烴

■文／白 頤

◎雖然乙烯項(xiàng)目建設(shè)熱火朝天，但是煤制烯烴技術(shù)還沒到大范圍推廣階段。供圖/CFP

各種烯烴新工藝路線的崛起，為中國聚烯烴原料路線朝多元化方向發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，最終形成多種原料路線并舉、相互競爭的格局。

隨著亞洲地區(qū)在全球經(jīng)濟(jì)中的地位逐漸上升，石化產(chǎn)業(yè)向該地區(qū)聚集將成為未來發(fā)展趨勢。與此同時，隨著石化科技的進(jìn)步和下游市場的分化，石油化工將從傳統(tǒng)上以煉廠蒸餾裝置為核心聯(lián)產(chǎn)石化產(chǎn)品的單一格局，逐步向原料多元化和專用生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展。

乙烯、丙烯作為石化產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原料，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必需品，隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)快速發(fā)展，未來仍將保持較高的剛性需求。

目前，傳統(tǒng)的乙烯或丙烯生產(chǎn)路線已經(jīng)不能滿足聚烯烴增長的需求，聚烯烴原料路線正在向多元化方向發(fā)展。國家石化“十二五”規(guī)劃提出至2015年烯烴原料多元化率20%的發(fā)展目標(biāo)。傳統(tǒng)的乙烯生產(chǎn)方法主要以乙烷、丙烷、石腦油、輕質(zhì)柴油為原料，通過管式爐蒸汽裂解（SC）制乙烯。預(yù)計(jì)未來相當(dāng)長時期內(nèi)，我國煉廠的主要任務(wù)是保障成品油供應(yīng)，滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的基本需求。其次是平衡乙烯和芳烴原料供應(yīng)，但仍不能完全滿足乙烯工業(yè)對輕質(zhì)原料的需求。此外，我國輕烴和凝析油資源也十分有限，不能滿足乙烯輕質(zhì)化原料要求，加之原油價格的上漲，使得傳統(tǒng)乙烯生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品生產(chǎn)成本偏高。

通過“煤炭-甲醇-烯烴-石化產(chǎn)品”路線發(fā)展煤基替代石化產(chǎn)業(yè)，或在沿海臨港化工園區(qū)進(jìn)口國外天然氣甲醇產(chǎn)品，通過“進(jìn)口甲醇-烯烴-石化產(chǎn)品”路線發(fā)展替代石化產(chǎn)業(yè)，以滿足區(qū)域市場需求，正成為許多企業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。

煤制烯烴推廣尚有期

亞化咨詢預(yù)計(jì)，到2010年底，我國將形成158萬噸的煤制聚烯烴產(chǎn)能，其中聚乙烯為30萬噸，聚丙烯為128萬噸。約占中國聚烯烴總產(chǎn)能的7%左右。與此同時，中國有超過20個煤制聚烯烴項(xiàng)目處于計(jì)劃階段。

煤制烯烴是近幾年行業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)，是以煤為原料，經(jīng)過氣化、變換、脫硫脫碳、甲醇合成與精餾以及配套的空分裝置等生產(chǎn)甲醇，通過甲醇制烯烴技術(shù)MTO或MTP生產(chǎn)低碳烯烴產(chǎn)品。

隨著煤制烯烴幾項(xiàng)示范工程投入運(yùn)行或陸續(xù)進(jìn)入單機(jī)試車階段，煤制烯烴項(xiàng)目會陸續(xù)進(jìn)入考核、評價、總結(jié)、優(yōu)化、完善階段，產(chǎn)品競爭力和項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性將得到客觀評價。

建設(shè)大型煤制烯烴項(xiàng)目，應(yīng)該具備如下幾項(xiàng)條件：一是要有廉價、豐富的煤炭資源。二是要有比較豐富的水資源。三是要科學(xué)地進(jìn)行環(huán)評工作。四是要選好適宜當(dāng)?shù)孛嘿Y源的先進(jìn)煤氣化技術(shù)。五是優(yōu)化分離流程、選好產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。六是要搞好項(xiàng)目的綜合利用，提高原料利用率，降低能耗。

煤制烯烴開發(fā)核心是甲醇轉(zhuǎn)化烯烴技術(shù)（MTO/MTP），國內(nèi)外此類技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用進(jìn)展極為活躍。由于該工藝的產(chǎn)品組分中，甲烷、氫氣的量較少，不宜采用傳統(tǒng)乙烯分離流程，需要優(yōu)化分析選擇適宜流程，以減少投資和控制能耗。目前示范工程雖已取得階段性進(jìn)展，但是需要優(yōu)化的內(nèi)容還很多，不能定義為很成熟的技術(shù)廣泛推進(jìn)。該系列產(chǎn)品的宏觀市場和區(qū)域市場均有一定空間，但是該領(lǐng)域今后來自各方面的競爭也愈加激烈。

采用目前較先進(jìn)的煤化工生產(chǎn)技術(shù)，煤制烯烴項(xiàng)目全廠能源綜合轉(zhuǎn)化效率約31.6%，工藝裝置能源轉(zhuǎn)化效率約46.9%，公用工程能耗2100kg~2300 kg標(biāo)煤/噸烯烴。根據(jù)目前煤炭資源地煤炭價格情況，當(dāng)國際原油價格高于60美元~70美元/桶時，煤制烯烴項(xiàng)目即具備一定的成本競爭力，并且隨著國際原油價格的走高，成本競爭力不斷增強(qiáng)。而在低油價體系下，即使煤炭不計(jì)成本，煤制烯烴產(chǎn)品仍然沒有競爭力，原因是煤制烯烴項(xiàng)目投資強(qiáng)度較高，固定成本在總成本中比重較高，可變成本所占比重較低。

進(jìn)口甲醇制烯烴最經(jīng)濟(jì)

甲醇是一種高載能產(chǎn)品和清潔能源。利用國外的甲醇資源，實(shí)質(zhì)上是利用國外加工后的天然氣，與進(jìn)口原油相比更清潔，是一種重要的“低碳”資源。直接進(jìn)口甲醇，是對國內(nèi)短缺的油氣資源進(jìn)口的重要補(bǔ)充和調(diào)節(jié)國內(nèi)甲醇消費(fèi)、價格的重要手段。

現(xiàn)狀條件

目前，我國沿海地區(qū)化學(xué)工業(yè)發(fā)展已經(jīng)步入初級產(chǎn)品大型化、裝置集中化和產(chǎn)品精細(xì)化的園區(qū)式集聚發(fā)展道路。但目前部分園區(qū)存在低碳烯烴資源不足，難以支撐下游化工企業(yè)發(fā)展的需求，對園區(qū)發(fā)展有一定制約。

企業(yè)可以通過進(jìn)口甲醇建設(shè)烯烴項(xiàng)目，為下游產(chǎn)業(yè)供應(yīng)乙烯和丙烯原料，以延長產(chǎn)業(yè)鏈，增強(qiáng)競爭力。目前，全球甲醇生產(chǎn)能力約7000萬噸/年，主要集中在天然氣資源富集地。甲醇裝置規(guī)模普遍達(dá)到單套120萬~180萬噸/年之間，具有原料成本低、能耗低、投資低所帶來的甲醇成本低的優(yōu)勢。預(yù)計(jì)2015年全球甲醇產(chǎn)能超過1億噸/年，屆時需求量僅8000萬噸左右，全球范圍內(nèi)甲醇產(chǎn)能有一定過剩，進(jìn)口甲醇制烯烴的條件有所改善。

進(jìn)口甲醇制烯烴不需要建設(shè)煤氣化和合成甲醇裝置，尤其是沿海臨港化工園區(qū)已基本形成較為完善的水、電、蒸汽等系統(tǒng)配套工程以及完善的液體化工品碼頭和倉儲設(shè)施。通過接收海運(yùn)的進(jìn)口甲醇，建設(shè)投資較低。烯烴生產(chǎn)成本與煤制烯烴持平，但是其下游生產(chǎn)較高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品或化工新材料等，增值效益更為顯著。

發(fā)展條件

進(jìn)口甲醇制烯烴項(xiàng)目的成本與石腦油裂解制烯烴產(chǎn)品具有競爭力才能得以生存。以180萬噸/年甲醇制烯烴項(xiàng)目為基準(zhǔn)，根據(jù)初步測算，甲醇制烯烴的生產(chǎn)成本構(gòu)成以外購的甲醇原料成本為主。甲醇價格和供應(yīng)條件尤其重要。

進(jìn)口甲醇到岸價格主要與國際市場甲醇價格和國際海運(yùn)費(fèi)用有關(guān)，而多年來國際市場甲醇價格和海運(yùn)價格與國際原油價格基本是同向聯(lián)動的。石油價格上漲，進(jìn)口甲醇商品到岸價格也隨之上漲。此外，我國每年進(jìn)口甲醇數(shù)量均較多，進(jìn)口甲醇價格對國內(nèi)甲醇市場價格的影響較大，國內(nèi)甲醇市場價格基本以進(jìn)口甲醇價格為基礎(chǔ)。但總體上看，進(jìn)口甲醇完稅價格由于尚未考慮倉儲物流成本、經(jīng)銷商利潤等因素，近年來價格一直較國內(nèi)市場價格低300元~500元/噸。

◎依靠進(jìn)口甲醇制烯烴是一條比較經(jīng)濟(jì)高效的路線。供圖/CFP

發(fā)展進(jìn)口甲醇制烯烴應(yīng)具備甲醇供應(yīng)戰(zhàn)略聯(lián)盟，規(guī)避甲醇價格波動風(fēng)險。甲醇屬于大宗有機(jī)原料產(chǎn)品，國內(nèi)外市場采購來源較豐富，市場供應(yīng)是有保障的。但由于甲醇價格是影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益最主要的因素之一，進(jìn)口甲醇制烯烴項(xiàng)目存在原料價格風(fēng)險。從甲醇價格的歷史走勢來看，不排除其價格劇烈波動而大幅度影響進(jìn)口甲醇制烯烴項(xiàng)目競爭力和經(jīng)濟(jì)性的可能。與國外大型甲醇生產(chǎn)商或供應(yīng)商建立長期合作關(guān)系，可以在規(guī)避原料價格波動風(fēng)險的同時確保甲醇原料穩(wěn)定供應(yīng)。

發(fā)展進(jìn)口甲醇制烯烴還要規(guī)避國際低成本產(chǎn)品沖擊，選擇優(yōu)化的烯烴加工方案。東南沿海地區(qū)不僅是大宗石化產(chǎn)品消費(fèi)的集中地，對高端化學(xué)品和化工新材料等產(chǎn)品的需求也日趨旺盛，因此進(jìn)口甲醇制烯烴加工方案應(yīng)突出下游產(chǎn)業(yè)鏈的特色，以規(guī)避國際低成本的石化產(chǎn)品競爭。同時，盡可能以滿足區(qū)域市場需求為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展高端專用料樹脂產(chǎn)品、液體有機(jī)原料或精細(xì)化工產(chǎn)品，與大規(guī)模、短流程的基礎(chǔ)石化產(chǎn)品方案有所區(qū)別，體現(xiàn)差別化發(fā)展特色。

發(fā)展進(jìn)口甲醇制烯烴還要優(yōu)化物流。進(jìn)口甲醇制烯烴所需物流系統(tǒng)規(guī)模較大，液體碼頭和儲存設(shè)施配套壓力較大。年產(chǎn)60萬噸烯烴需要甲醇160萬~175萬噸／年，集中在局部區(qū)域進(jìn)口如此大量的液體原料，需要建設(shè)專用碼頭設(shè)施，依托外部碼頭難度較大。

其他方式

經(jīng)過多年的發(fā)展，管式爐蒸汽裂解乙烯的生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)成熟，許多技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到了較好的水平，尤其在降低能耗、提高乙烯收率、提高裝置穩(wěn)定性以保證開工率等方面有了較大進(jìn)展。然而蒸汽裂解溫度高，對設(shè)備材質(zhì)的要求苛刻，裝置投資昂貴，對原料配套條件的要求相對較高，規(guī)模上要求達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)水平才能有較好的效益回報。因而在煉廠規(guī)模較小或是原料供應(yīng)條件較差的地區(qū)其發(fā)展受到一定的限制。近幾年，國內(nèi)外針對利用煉廠副產(chǎn)資源或少量餾分油生產(chǎn)乙烯的原料多樣化工藝開展了多種開發(fā)工作，取得一定的進(jìn)展。

重質(zhì)油為原料制乙、丙烯

近年國外開發(fā)了一系列以重質(zhì)油為原料的加氫裂化的技術(shù)，如日本東京大學(xué)開發(fā)的以焦炭顆粒為熱載體的TRC法、日本東洋工程公司開發(fā)的CaO/Al2O3作為催化劑的THR法、德國柏林化工研究院開發(fā)的以K3VO4/CaO/Al2O3作為催化劑的TCSC法等。

這些工藝反應(yīng)溫度均超過800℃，但目前尚無工業(yè)化的報道。國內(nèi)成功開發(fā)了以丙烯產(chǎn)品為主的深度接觸裂化工藝（DCC）以及在DCC的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)的乙、丙烯產(chǎn)品為主的催化熱裂解（CPP）和（HCC）等技術(shù)。這些技術(shù)均以重油為原料，采用酸性催化在540℃~640℃條件下反應(yīng)生產(chǎn)低碳烯烴，產(chǎn)品具有一定的靈活性。目前DCC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)，CPP完成了工業(yè)試驗(yàn)。

天然氣制乙烯

天然氣制烯烴主要有三條正在開發(fā)研究的技術(shù)路線。甲烷直接氧化偶聯(lián)制取乙烯（OCM）、天然氣（合成氣）直接合成烯烴（GTO）和低碳烯烴制乙烯丙烯。液化氣、乙烯廠抽余碳四轉(zhuǎn)化生產(chǎn)乙烯、丙烯這種方式近年來得到乙烯生產(chǎn)企業(yè)的重視。目前，世界上低碳烯烴裂解制丙烯的主要方法有KBR公司的SUPERFLEX工藝、ATOFINA/UOP的OCP工藝、魯奇公司的Propylur工藝。EXXON-Mobil公司的MOI工藝直餾石腦油催化裂化制烯烴（ACO )由SK和KBR共同開發(fā)，采用直餾石腦油或餾分油為原料，反應(yīng)器為流化，烯烴收率較高，尤其丙烯收率高于常規(guī)裂解工藝，生焦量較低，反應(yīng)機(jī)理類似Superflex工藝。

低碳烯烴制烯烴

Superflex工藝反應(yīng)部分基于KBR公司的FCC技術(shù)，可將輕質(zhì)烴類（通常為C4-C8）轉(zhuǎn)化成富丙烯物流。除了丙烯外，該工藝還可以聯(lián)產(chǎn)乙烯和高辛烷值汽油餾分。理想的原料是從熱裂解過程中副產(chǎn)的C4和C5餾分，其中的乙炔和二烯烴已通過選擇性加氫轉(zhuǎn)化成烯烴。烯烴含量豐富的原料具有較高的轉(zhuǎn)化率并對丙烯的選擇性也最大。其他原料來源有抽余油-1、MTBE抽余油-2、芳烴裝置的抽余液和富含烯烴的煉廠物流，如來自催化裂化裝置、焦化裝置或減粘裂化爐的石腦油等。

Superflex對輕烴的選擇性較高。它幾乎能將2/3的原料轉(zhuǎn)化成乙烯和丙烯，也可將該工藝與乙烯裝置結(jié)合起來以提高總丙烯/乙烯產(chǎn)出率。該工藝的重要優(yōu)勢之一是有能力處理可能成為低價值烯烴的富烯烴物流?？紤]到車用汽油有關(guān)蒸汽壓、烯烴含量和含氧物規(guī)模的新規(guī)定，這些物流作為汽油調(diào)和組分的價值日益降低，但事實(shí)上是非常好的SUPERFLEX工藝進(jìn)料，可以提高原油的資源利用率 。

烯烴新工藝路線的崛起，為中國聚烯烴原料路線朝多元化方向發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，相信最終會形成多種原料路線并舉、相互競爭的格局。