淺談裂解C₅綜合利用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

丁前川　徐茂

摘 要：工業(yè)用裂解C5是蒸汽裂解制乙烯裝置的副產(chǎn)物，一般約為乙烯產(chǎn)量的10%-20%，受蒸汽裂解原料不同，收率不同。工業(yè)用裂解C5主要用于生產(chǎn)C5石油樹脂;分離提取環(huán)戊二烯、間戊二烯、異戊二烯;調和汽油和作為化工生產(chǎn)的原料。C5下游產(chǎn)品應用于橡膠、黏合劑、印刷油墨、高檔涂料、交通路標漆、熱熔膠行業(yè)、醫(yī)藥、農藥等行業(yè)。

關鍵詞：裂解C5;分離;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1 工業(yè)用裂解C5供應

1.1 2014～2018年工業(yè)用裂解C5產(chǎn)能產(chǎn)量表觀消費量

2014～2018年國內裂解C5產(chǎn)量先減后增，年均復合增長率在-0.84%。同期國內裂解C5表觀消費量先減后增，年復合增長率-0.7%。2014～2018年國內裂解C5持續(xù)供不應求，部分下游企業(yè)因原料短缺而停產(chǎn)，使得表觀消費量下降。隨著2016年中國開始進口國外C5，其后伴隨著產(chǎn)量提升，以及進口量的增加，2016-2018年表觀消費量上升。

1.2 2019～2021年中國裂解C5供應變化

2019～2021年國內新增乙烯產(chǎn)能1665萬t，其中石腦油裂解產(chǎn)能1260萬t，占到新增產(chǎn)能的75.7%。新增石腦油裂解裝置帶來的裂解C5產(chǎn)能增量在132.8萬t。但因2019年天津石化20萬t/a的石腦油裂解裝置永久性停車，因此至2021年國內裂解C5產(chǎn)能預計增加130.2萬t。預計2021年，新投產(chǎn)的乙烯項目產(chǎn)出的裂解C5產(chǎn)量在91.5萬t左右，裂解C5總產(chǎn)量預計增加106.9萬t。

1.3 中國裂解C5產(chǎn)量地區(qū)分布

從供應量上來看，2018年我國裂解C5供應量最大的區(qū)域在華東，占比28.3%，因華東當?shù)厮挟a(chǎn)量完全投入市場，而華南地區(qū)目前中海油殼牌一期產(chǎn)出的裂解C5未投入市場。至2021年供應量最大的區(qū)域預計依舊是華東地區(qū)，占比35.8%。雖然至2021年中海油殼牌一期產(chǎn)出的裂解C5將流入市場，但華東地區(qū)浙江石化兩期項目投產(chǎn)，將大大增加當?shù)毓Ｍ瑫r受華東、華北、東北等地市場供應增加影響，華中、華北市場份額將下降。

2 C5餾分綜合利用現(xiàn)狀

2.1 裂解碳五中的主要成分

2.1.1 裂解C5餾分主要來源

裂解C5餾分主要是來自于石腦油或其他重質裂解原料蒸汽裂解制乙烯的副產(chǎn)物，一般占乙烯產(chǎn)量的10%左右，受裂解原料影響C5餾分成分出現(xiàn)相應變化，因富含異戊二烯、間戊二烯、環(huán)戊二烯等二烯烴組分而備受矚目。自1982年上海石化組織開展碳五綜合利用聯(lián)合攻關以來，30多年來我國在裂解C5餾分綜合利用方面取得了長足的發(fā)展。

2.1.2 裂解C5餾分組成

裂解C5組成非常復雜，有30多種沸點相近的組分，其中含有鏈烷烴、鏈烯烴、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、二烯烴、炔烴、烯炔烴以及它們的碳架異構體、雙鍵和三鍵異構體、順反異構體等多種組分，且彼此間容易形成二元或三元共沸物，因此如果要將C5餾分中的各單組分單獨分離難度很大;裂解C5餾分主要由二烯烴組成，其中異戊二烯、環(huán)戊二烯（雙環(huán)戊二烯）和間戊二烯的含量約占混合C5餾分總量的一半以上，這三種雙烯烴組分也是C5資源利用的重點。

2.2 裂解C5餾分分離加工主要方法

對于裂解C5餾分，使用不同餾分工藝，可得到不同純度的C5餾分產(chǎn)品，相對于其他國家，我國未掌握碳五分離技術之前，一直將副產(chǎn)的C5餾分作為燃料直接使用，后來在原國家計劃委員會高度重視和大力支持下，我國才開始重視裂解C5資源的開發(fā)利用。對裂解C5各餾分分離加工方法主要有三種：全組分分離、部分分離和直接利用;全組分分離是從碳五餾分中分離出異戊二烯、間戊二烯、雙環(huán)戊二烯和單組分;部分分離是從碳五餾分中僅分離出異戊二烯、間戊二烯、雙環(huán)戊二烯和單烯烴中的部分產(chǎn)品;直接利用則是加氫飽和作為乙烯裂解原料使用，或者作為調節(jié)汽油的一種組分。

2.3 異戊二烯利用現(xiàn)狀和利用現(xiàn)狀

異戊二烯的主要用途是在橡膠和精細化工行業(yè)，在橡膠應用方面異戊二烯是合成橡膠的重要單體，主要用在合成異戊橡膠、苯乙烯--異戊二烯--苯乙烯（SIS）嵌段共聚物和丁基橡膠等行業(yè)，根據(jù)相關數(shù)據(jù)，2018年國內工業(yè)用異戊二烯產(chǎn)能約33萬t/a，產(chǎn)量約18萬t/a;其中異戊橡膠行業(yè)消耗異戊二烯約4.4萬t，約占異戊二烯產(chǎn)量24.5%;苯乙烯--異戊二烯--苯乙烯（SIS）嵌段共聚物行業(yè)消耗異戊二烯約9.5萬t，約占異戊二烯產(chǎn)量52.8%;丁基橡膠行業(yè)消耗異戊二烯約0.66萬t，約占異戊二烯產(chǎn)量的0.11%，以上三各橡膠行業(yè)對異戊二烯的消耗量占據(jù)了異戊二烯年產(chǎn)量的77.4%。精細化工行業(yè)異戊二烯的應用主要體現(xiàn)在兩方面：一是甲基庚烯酮、維生素E、芳樟醇最終合成芳樟酯等香精香料、等;二是經(jīng)異戊烯醇合成高效低毒農藥除蟲菊酯類殺蟲劑的中間體賁亭酸酯。精細化工行業(yè)對異戊二烯使用量所占比例較少，2018年精細化工行業(yè)異戊二烯的消耗量約3.14萬t，只占異戊二烯產(chǎn)量的0.04%。

2.4 間戊二烯主要用途

間戊二烯當前主要應用于生產(chǎn)C5石油樹脂和固化劑甲基氫化苯酐（包括甲基四氫苯酐和甲基六氫苯酐）;除此以外還可生產(chǎn)：間戊二烯濃縮物樹脂，特定的高含量單烯烴改性的間戊二烯濃縮物樹脂、芳香族改性的間戊二烯濃縮物樹脂，萜烯改性間戊二烯樹脂，芳香族和萜烯改性間戊二烯樹脂等等;碳五石油樹脂具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化學腐蝕等特點，同時還具備調節(jié)黏性、熱穩(wěn)定性好，廣泛應用于橡膠和黏合劑的增黏劑、涂料、路標漆、油墨、造紙等行業(yè)。間戊二烯還可以生產(chǎn)甲基氫化苯酐，甲基氫化苯酐中的甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐是性能優(yōu)良的液態(tài)有機酸酐類環(huán)氧樹脂固化劑;氫化酸酐類固化劑配合低黏度環(huán)氧樹脂，可形成黏度低、有良好浸漬性、使用周期長和具備良好綜合機電性能的固化物，是電子、電機工業(yè)及變壓器澆筑產(chǎn)品等行業(yè)首選的原材料。

2.5 環(huán)戊二烯/雙環(huán)戊二烯用途

因環(huán)戊二烯（CPD）本身的活潑性以及工藝制取上的特點，工業(yè)上一般先將環(huán)戊二烯二聚成雙環(huán)戊二烯（DCPD），然后再經(jīng)過解聚或再二聚得到各種純度的環(huán)戊二烯或雙環(huán)戊二烯，根據(jù)其純度可將雙環(huán)戊二烯分為聚合級（質量分數(shù)≥99%）、乙丙橡膠（EPDM）級（95%≤質量分數(shù)≤99%）、聚酯級（80%≤質量分數(shù)≤85%）、低純度級（68%≤質量分數(shù)≤80%）。不飽和樹脂是種應用比較廣泛的熱固性樹脂，一般是由二元酸和二元醇縮聚反應產(chǎn)生，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物，按功能用途一方面可作為基體材料，通過玻璃纖維增強制作復合材料，用于風電能源、軌道交通、綠色建筑、輕量化工程、醫(yī)學等領域;另一方面可以和無機填料混合做成非增強材料，用于人造石、涂料、澆鑄工藝品等領域。

3 工業(yè)用裂解C5供需趨勢預測

2019～2021年中國煉化一體化項目集中投產(chǎn)，至2021年預計國內裂解C5產(chǎn)能增加130.2萬t。雖然C5深加工領域僅有一套45萬t/a C5分離及配套樹脂裝置投產(chǎn)，但預期新型煉化一體化項目配套C5分離及樹脂裝置為大概率事件。因此預計C5分離新增產(chǎn)能將有89萬t。由于終端SIS、石油樹脂、UPR、DCPD加氫樹脂等預計國內需求增量有限，裂解C5及其深加工產(chǎn)品一系列產(chǎn)品均面臨過剩，而隨著一系列新項目投產(chǎn)，供給結構改革將在C5行業(yè)進一步加深，現(xiàn)有的落后產(chǎn)能存在被淘汰的風險。

4 結語

裂解C5近幾年將迎來爆發(fā)式增長。首先打破近幾年供應不足的現(xiàn)狀，之后將逐漸出現(xiàn)過剩現(xiàn)象。而從目前國內C5深加工情況來看，上下游合作穩(wěn)固，原料多數(shù)實現(xiàn)管輸。而管輸原料帶來的成本優(yōu)勢也將在未來競爭中逐漸凸顯競爭優(yōu)勢。反之，隨著終端競爭加劇，裂解C5及其下游或將出現(xiàn)淘汰落后產(chǎn)能的過程，局部地區(qū)缺乏競爭力下游企業(yè)存在被淘汰危機。

參考文獻：

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