世界乙烯工業(yè)發(fā)展新動向

瞿國華

(上海石油學會,200020)

產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及政策研究

世界乙烯工業(yè)發(fā)展新動向

瞿國華

(上海石油學會,200020)

當前世界傳統(tǒng)的以石腦油為裂解原料的乙烯工業(yè)正遭遇頁巖氣化工和近代煤化工的嚴重沖擊，頁巖氣革命為美國和加拿大等國家?guī)砹舜罅績r格低廉的頁巖氣乙烷和凝析液作為乙烯裂解原料，從而提高了產(chǎn)業(yè)競爭力和得到良好的經(jīng)濟效益。建議中國可以借鑒歐洲一些國家的做法，在價格合理的前提下，考慮引進北美乙烷或凝析液作為乙烯裂解原料，進一步提升我國乙烯工業(yè)競爭力。

乙烯工業(yè) 競爭力 頁巖氣乙烷 乙烯原料 高度輕質(zhì)化 乙烷/凝析液 海運

以石腦油為裂解原料的傳統(tǒng)乙烯工業(yè)正遭遇到頁巖氣化工和近代煤化工的嚴重沖擊。頁巖氣革命已經(jīng)對全球石油化工經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響，尤其是美國和加拿大等國家，這種影響將在更多國家和地區(qū)成功開發(fā)頁巖油氣資源后進一步加強。它為北美化工業(yè)提供了大量廉價的乙烷和凝析液，帶來了巨大的化工原料成本優(yōu)勢,導(dǎo)致北美化工行業(yè)的活力增強，競爭優(yōu)勢地位更加穩(wěn)固[1]。

目前，中國已成為世界上僅次于美國的第二大乙烯生產(chǎn)國。預(yù)計到2015年，中國乙烯總有效生產(chǎn)能力將達到27 Mt/a，2013—2018年中國新增乙烯產(chǎn)能10.38 Mt，其中60%計劃用煤化工路線生產(chǎn)，傳統(tǒng)石腦油路線僅占到30%，說明了中國乙烯工業(yè)發(fā)展同樣受到嚴重的沖擊。雖然，由于當前原油價格大幅度下降，現(xiàn)代煤化工的競爭力也同步下降，加上其他一些因素，我國煤化工發(fā)展前景如何還是一個未知數(shù)，但以石腦油為原料的傳統(tǒng)乙烯工業(yè)今后將面臨著巨大的挑戰(zhàn)是不爭的事實。從世界角度看，當前乙烯工業(yè)發(fā)展的重要途徑之一就是考慮使用頁巖氣乙烷或凝析液作為乙烯裂解原料來提高乙烯工業(yè)的競爭力。

1 世界乙烯工業(yè)發(fā)展趨勢

1.1 頁巖氣化工為乙烯工業(yè)提供了有競爭力的原料

頁巖氣革命為美國乙烯工業(yè)提供了大量廉價乙烷作為乙烯裂解原料。預(yù)計2016—2018年美國有8套世界級規(guī)模的乙烷裂解裝置投入運行，每套裝置每天需用8.5萬～9萬桶乙烷,所增加的乙烷大部分來自于馬塞勒斯(Marcellcus)和尤蒂卡(俄亥俄州東北部的尤蒂卡/Point Pleasant)頁巖區(qū)。美國開發(fā)的頁巖氣中平均含輕烴量12%(體積分數(shù))，最多達到16%(體積分級)，將其分離出來可作為乙烯工業(yè)的良好原料，用于乙烯裂解過程制取乙烯等烯烴和輕芳烴[2]。在美國有不少地區(qū)如伍德福德地區(qū)(Woodford)頁巖氣生產(chǎn)含有大量凝析液的濕天然氣 (簡稱濕氣)，濕氣中含有較多的乙烷、丙烷、丁烷和輕烴(中國目前發(fā)現(xiàn)的頁巖氣，由于頁巖地層熱成熟度較高，包括重慶涪陵頁巖氣等均屬于干氣)。表1是由美國石油工程師協(xié)會(SPE)提供的典型的干氣、濕氣和反凝析氣組成[3]。

表1 典型的干氣、濕氣和反凝析氣組成 %(物質(zhì)的量分數(shù))

續(xù)表1

IHS能源咨詢公司《2014年世界乙烯分析》報告指出，隨著美國頁巖氣開發(fā)大潮的到來，乙烷作為伴生氣產(chǎn)量大增，價格降低，導(dǎo)致北美地區(qū)出現(xiàn)乙烷資源過剩，一方面推動了乙烯生產(chǎn)商投資改造和新建國內(nèi)乙烷裂解裝置；另一方面，美國分餾能力和輸送至墨西哥灣沿岸的凝析液管線輸送能力的大幅提升，將令美國生產(chǎn)和出口更多的乙烷成為可能。

表2是美國歷年來采用各種裂解原料的乙烯產(chǎn)量。由表2可知：由于頁巖氣提供了大量的乙烷原料，從2005年起美國乙烷制乙烯產(chǎn)量增加，同時石腦油制乙烯產(chǎn)量急劇下降。預(yù)計2015年，美國從乙烷中得到的乙烯體積分數(shù)占總量的73%，加上丙烷和丁烷后則高達92.5%。

表2 美國各種裂解原料的乙烯產(chǎn)量 Mt

1.2 美國的頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)美國能源安全分析公司最新研究報告顯示，受頁巖氣產(chǎn)量快速增加的影響，美國新建天然氣凝析液分餾產(chǎn)能得到大幅增加，2013年美國凝析液分餾能力增加至260萬桶/d，比2012年增加57.5萬桶/d。該報告稱，盡管對現(xiàn)有美國本土乙烯裝置進行改造后能加工更多的乙烷原料，但美國自產(chǎn)的乙烷還是有大量的剩余，2013年剩余產(chǎn)能達6萬桶/d。

美國乙烷等輕烴出口的現(xiàn)狀已經(jīng)引起了廣泛注意，成為國際石化業(yè)的一個很重要的動向。2014年6月在休斯敦召開的Benposium大會上Bentek能源公司表示：美國包括乙烷、丙烷和丁烷在內(nèi)的天然氣液體出口量將從目前的48萬桶/d增加至2019年的150萬桶/d左右。實際上目前美國乙烷已經(jīng)嚴重過剩,未來3年內(nèi)美國乙烷過剩量預(yù)計將會從目前的15 Mt/a擴大到65 Mt/a,唯一的途徑就是出口。

與此同時，歐洲為了提高石化工業(yè)的競爭力，一個方向就是尋找能提供有競爭力原料。由于美國國內(nèi)乙烷等需求疲軟，北美以外的生產(chǎn)商已開始拓展乙烷海外市場，如美國馬塞勒斯的乙烷生產(chǎn)商已將乙烷銷售到一些歐洲國家如瑞士的英力士公司(Ineos)、意大利Versalish公司和奧地利Borealis公司等，都已經(jīng)引進或考慮將美國乙烷作為乙烯裂解原料。

實際上，近年來美國丙烷一直都在出口，出口丙烷前期投入相對較小。但如果出口乙烷則前期投入很大，需要新建深冷系統(tǒng)及設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施，投資費用需7.1億美元，是丙烷的兩倍，同時需新造專用冷凍運輸船(單船造價高達1.2億美元)。此外由于美國丙烷過去幾年出口量大幅增長了3倍,其價格已和全球接軌,乙烷與丙烷價格比從2012年初的75%下降至目前的30%左右。相比之下目前乙烷出口套利空間預(yù)計是丙烷的5倍以上,有望成為美國未來輕烴出口的主力軍。美國乙烷出口的第一步將是歐洲,和其他路線相比,歐洲乙烯裝置用美國乙烷作原料的生產(chǎn)成本可以下降363美元/t,因此進口乙烷作為乙烯裂解原料的經(jīng)濟效益很好。2013年英力士公司已經(jīng)從美國進口了1 Mt乙烷,2014年歐洲已有4套乙烯裝置改造成乙烷進料,預(yù)計總計可以消耗乙烷4 Mt/a。如果歐洲另外21個沿海的煉廠都改造成乙烷進料,則乙烷需求可以達到10 Mt/a。據(jù)了解，美國第一份乙烷出口合同——英力士公司進口美國的頁巖氣，用于其位于英國格蘭茅斯(Grangemouth)的石化廠和位于挪威拉夫內(nèi)斯(Rafnes)的乙烷原料裂解裝置。運輸方案是從丹麥氣體運輸商Evergas租賃了6艘運輸能力為2.75×104m3的 液化天然氣船，這將有利于英力士公司長期以具有競爭力的價格從美國采購乙烷。據(jù)此，Evergas公司將原與上海太平洋海洋工程公司合同訂造的3艘新船增至6艘。這也說明了我國已經(jīng)能夠制造全球最大型、最先進的多用途氣體運輸船，可同時運輸液化天然氣、液化石油氣、乙烯、乙烷和凝析液等石油化工氣體。這批船只即將在上海太平洋海洋工程公司開始建造，未來將為英力士公司的乙烷運輸提供更具靈活性的解決方案。

2 我國乙烷裂解制乙烯工業(yè)的可行性分析

根據(jù)目前我國頁巖氣開發(fā)進展情況，中國石化業(yè)近期內(nèi)使用國產(chǎn)乙烷做裂解原料是有難度的，考慮到歐洲一些乙烯生產(chǎn)商已經(jīng)進口美國頁巖氣乙烷作為裂解原料的事實，值得中國等目前還是以石腦油為主原料的國家，考慮在部分有條件的乙烯廠用進口乙烷來代替部分石腦油作乙烯裂解原料。我國許多建設(shè)在沿海和沿江的大乙烯裝置，如中國石油化工股份有限公司旗下的上海石油化工股份有限公司、揚子石油化工有限公司、鎮(zhèn)海煉化分公司和茂名分公司等都已經(jīng)掌握深冷乙烯罐儲存技術(shù)(-104 ℃)和乙烯貿(mào)易運輸經(jīng)驗，有關(guān)液化天然氣儲存和海洋運輸(-160 ℃)貿(mào)易也已經(jīng)發(fā)展到相當水平。如果能借鑒歐洲一些國家的做法，在價格合理的前提下，引進北美乙烷或凝析液為裂解原料，則能進一步提升中國乙烯工業(yè)競爭力。

2.1 以乙烷為原料的乙烯裂解特點

用乙烷或凝析液作為乙烯裂解原料，實質(zhì)就是乙烯工業(yè)原料的高度輕質(zhì)化。在中東和北美等地區(qū)許多乙烯裂解裝置很早就使用乙烷等輕烴原料，自裂解單元以后下游的總流程和常規(guī)的石腦油為原料的裝置基本是相似的。

以乙烷或凝析液為原料的裂解裝置具有“三低、一高”的特點，具體指的是在相同處理能力時表現(xiàn)為“產(chǎn)品成本低、裝置投資低、產(chǎn)品復(fù)雜度低”以及“乙烯收率高”的特點，這一類裝置具有很高的競爭力[4]。

表3是一套生產(chǎn)能力為454 kt/a的乙烯裝置不同原料得到的產(chǎn)品量。由表3可知：乙烷裂解產(chǎn)品中丙烯、丁二烯和芳烴很少，主要產(chǎn)品是乙烯，這對下游乙烯衍生物是有利的；同時一些較重的烯烴產(chǎn)量很少，尤其如丙烯和丁二烯等，后者主要是橡膠工業(yè)的主要原料，目前已出現(xiàn)市場供應(yīng)緊張，價格上漲的局面。

表3 不同乙烯原料得到的產(chǎn)品量1) kt

注：1)裝置自產(chǎn)乙烷和丙烷回煉； 2)丙烷回煉； 3)異丁烷一般不作為乙烯裂解原料，異丁烷濃度高的原料主要生產(chǎn)丙烯、丁烯、苯和甲烷氫； 4)石腦油根據(jù)其餾程范圍可以有不同種類，情況復(fù)雜，重石腦油的裂解苛刻度影響到產(chǎn)品平衡，工業(yè)上趨向于使用輕石腦油，如油田凝析油； 5) 聚合級丙烯。

由于乙烷裂解裝置的副產(chǎn)物很少，因此此類新建裝置的構(gòu)成簡單、下游配套裝置少、占地面積小，無論是裝置投資還是全廠總投資都比較低。對于老裝置改造，一般可用它替代部分石腦油原料(30%～50%)，主要是要建設(shè)若干臺乙烷裂解爐代替石腦油裂解爐，后部的深冷分離系統(tǒng)盡可能保持，不作大的變動。

2.2 乙烷裂解制乙烯的可行性分析

進口頁巖氣乙烷或凝析液作為乙烯裂解原料，涉及到生產(chǎn)、儲運(海運)和外貿(mào)等多個部門，前期投入比較大，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,首先需要研究的是乙烷裂解制乙烯的技術(shù)經(jīng)濟可行性。

據(jù)有關(guān)單位初步詢價結(jié)果，如果走非洲好望角航線，從美國東部墨西哥灣到上海，2014年乙烷運費為100～135美元/t。如果今后開辟巴拿馬航線,從美國墨西哥灣到華東地區(qū)乙烷的運費為85～125美元/t。因此加上運費我國沿海石化廠乙烯生產(chǎn)的現(xiàn)金成本組成中，乙烷原料價格將由395.7美元/t上升到530.7美元/t，原料成本上升為665.5美元/t，原料凈成本為368.8美元/t，乙烯生產(chǎn)現(xiàn)金成本為689.6美元/t，比石腦油裂解的成本(1 086美元/t)還是低很多。表4是使用不同的裂解原料乙烯生產(chǎn)的現(xiàn)金成本比較。用進口乙烷的乙烯現(xiàn)金成本為689.6美元/t，僅相當于石腦油裂解成本的63.5%，成本可低396.4美元/t，說明如果能使用進口頁巖氣乙烷有較好的經(jīng)濟效益。對于在已有老裝置上替代30%石腦油的話，一套百萬噸大乙烯僅僅原料成本每年就可節(jié)省1.2億美元。

表4 不同裂解原料乙烯生產(chǎn)的現(xiàn)金成本比較(2012年上半年) 美元/t

注：1) 以美國墨西哥灣岸乙烯生產(chǎn)(乙烷作原料)總現(xiàn)金成本的相對比例為100%； 2) 如果從美國進口乙烷應(yīng)另外計入海上運輸+貼水費用; 3)使用美國進口乙烷，運費135美元/t(美國東部墨西哥灣-中國華東，好望角航線)。

3 頁巖氣乙烷或凝析液的海運物流分析

3.1 航線分析

從美國墨西哥灣到華東地區(qū)的海輪航線一般有兩條航線，一條是走非洲好望角航線，風險相對比較小，但航程增加了70%,導(dǎo)致運費相對較高；另一條走巴拿馬運河，是比較有希望的一條航線，據(jù)悉巴拿馬運河拓寬工程將在2015年6月實行商業(yè)開放。根據(jù)擴建計劃，巴拿馬在運河的兩端各修建一個三級提升的船閘和配套設(shè)施。新建的第三套船閘長427 m、寬55 m、深18.3 m，可容納寬為48.77 m、長為365.76 m的船只，裝載百萬桶原油的油輪將可以輕松通過巴拿馬運河，使得來自非洲西部的石油和其他礦產(chǎn)資源可以直接運往中國。

3.2 乙烷海運運力和運費情景分析

今后乙烷海上運輸可能更多地使用超大型液化石油氣運輸船(VLGC船)，容積為7.8×104～8.5×104m3，其特點是運費低廉，是小型船只(12～22 kt)的一半左右。

丹麥氣體運輸商Evergas公司是全球目前唯一的乙烷運輸商，2013年Evergas公司宣布與英力士公司(Ineos)簽訂為期15年的租約，從2015年開始從美國“Mariner East”項目運輸乙烷原料至歐洲，成為全球第一份美國乙烷出口合同。

以3艘84K立型船(84000CBM VLEs)經(jīng)巴拿馬航線，從北美到華東為例，乙烷運力約為800 kt/a。

值得指出的是由我國自行研發(fā)、設(shè)計、建造的兩艘8.3×104VLGC船2014年底在上海簽字交付，標志著我國船舶工業(yè)全面躋身世界高端液化氣體運輸船設(shè)計、建造的先進行列，為今后我國開發(fā)乙烷海運業(yè)務(wù)創(chuàng)造了很好的條件。

4 結(jié)語

以上分析說明無論從全球還是從我國具體情況出發(fā)，提高石化工業(yè)競爭能力的核心問題之一是進一步降低乙烯原料成本，因而采用目前資源條件較好的頁巖氣乙烷或凝析液作為裂解原料是一個具有重大戰(zhàn)略意義的措施。綜合各方面因素，我國已基本具備實施條件，相類似的乙烯和液化天然氣我國都有進口，但缺乏進口乙烷的經(jīng)驗和相關(guān)設(shè)施。實施這一工程需要較大的投入，應(yīng)仔細地進行各方面的前期準備工作，相信我國石化業(yè)是可以在一個不長的時間內(nèi)實現(xiàn)這一目的。

[1] 張經(jīng)明，梁曉霏.頁巖氣革命對美國和世界的影響[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟，2013，29(1)：8-14.

[2] 梁曉霏，史林渠.頁巖氣使全球石化產(chǎn)業(yè)中心重新向美國偏移[J].中外能源，2011，16(12)：1-9.

[3] 伊原賢.頁巖氣革命帶來了什么[J].觸媒(日)，2013，55(3)：124-129.

[4] 瞿國華.乙烯工業(yè)原料優(yōu)化[M].北京：中國石化出版社，2005.

Dow化學加強改革擴大資產(chǎn)剝離

美國Dow化學公司正在加強改革，擴大資產(chǎn)剝離，擬于2016年中期將資產(chǎn)剝離目標提高至70億～85億美元，與此同時，Dow表示還將繼續(xù)在全球投建具備成本優(yōu)勢的大型項目。

Dow的剝離計劃包括削減其合資資產(chǎn)，打算減持與科威特石化工業(yè)公司(PIC)共同成立的多家合資公司中的股份，包括乙二醇生產(chǎn)商MEGlobal、聚乙烯和乙二醇生產(chǎn)商Equate、科威特烯烴公司和科威特苯乙烯公司，但減持后，Dow仍將長期持有這些公司的股份，減持過程預(yù)計于2015年中期前完成。Dow還計劃剝離其液氯及衍生品(氯堿、氯乙烯基、氯化有機物和環(huán)氧樹脂)業(yè)務(wù)，并出售Angus Chemical公司硼氫化鈉裝置和旗下AgroFresh公司的裝置。

Dow正在美國德克薩斯州Freeport興建一套1 500 kt/a裂解裝置以及多套下游衍生品裝置，該新建裝置擬于2017年第一季度上線。此外，該公司位于該基地的750 kt/a丙烷脫氫制丙烯裝置也建設(shè)了一大半，將于2015年中期投產(chǎn)。另外，Dow和沙特阿美合資的Sadara石化廠正在沙特阿拉伯朱拜勒建一套1 500 kt/a裂解裝置及多套衍生品裝置，預(yù)計2016年投產(chǎn)。Dow自稱開展Sadara以及美國墨西哥灣項目的時機把握很好，在需求低迷之時動工建設(shè)，到項目投產(chǎn)之時，需求恰逢增長。時間算得準的話，收入將會非?？捎^。

Dow還聲稱其歐洲裝置不會從美國進口基于頁巖氣的乙烷產(chǎn)品，認為進口乙烷沒有意義，而使用液化氣(LPG)利潤會更高。與LPG相比，在歐洲使用進口乙烷的套利極其微薄，從美國出口至歐洲的LPG，有一大部分流向了Dow在歐洲運營的裂解裝置。Dow已加大對西班牙Tarragona石化總廠的資金投入，以加強LPG裂解能力。此外，該公司在荷蘭Terneuzen的裝置已具備裂解LPG的能力?？傊珼ow正在擴大歐洲LPG產(chǎn)能，到2015年，將會有更多的擴能項目。

目前，包括Ineos、Borealis和沙特基礎(chǔ)工業(yè)(SABIC)等公司正從美國進口乙烷至旗下歐洲裂解裝置，但Dow強調(diào)：“根據(jù)我們的計算，歐洲裂解裝置應(yīng)選用LPG而不是乙烷作為原料，也不必建設(shè)大型的乙烷運輸設(shè)施。”

(中國石化有機原料科技情報中心站供稿)

New Development Trend for Global Ethylene Industry

Qu Guohua

(ShanghaiPetroleumSociety, 200020)

The traditional ethylene industry with naphtha as cracking material is currently seriously shocked by shale gas chemical industry and coal chemical industry. Shale gas revolution has brought a great deal of low-cost shale gas ethane and condensed liquid as cracking material of ethylene to the US and Canada, which improved competitiveness of the industry, and gained high economic benefits. It is suggested that China should learn from some European countries to import ethane/condensed liquid from North America as cracking material at a reasonable price in order to further improve the competitiveness of Chinese ethylene industry.

ethylene industry, competitiveness, shale gas ethane, ethylene material, highly lightened, ethane/condensed liquid, ocean shipping

2015-01-29。

瞿國華，男，1937年出生，1960年畢業(yè)于北京石油學院石油煉制系，教授級高級工程師，現(xiàn)任上海石油學會顧問。

1674-1099 (2015)01-0001-05

TE624

A