“雙碳”目標(biāo)下烯烴產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展路徑探討

王金成，呂文賀，張繼龍

（中國國際工程咨詢有限公司，北京 100048）

石油和化學(xué)工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國工業(yè)產(chǎn)值最高的產(chǎn)業(yè)之一，產(chǎn)業(yè)鏈條長，產(chǎn)品覆蓋面廣，經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性強(qiáng)。特別是烯烴產(chǎn)業(yè)在石化產(chǎn)業(yè)鏈中占有重要地位，是國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)生活的重要原材料，在“雙碳”目標(biāo)要求下，亟需開拓創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

1 烯烴產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 乙烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

截至2022年底，我國乙烯產(chǎn)能達(dá)4 675萬噸/年，產(chǎn)量4 168 萬噸，進(jìn)口量206 萬噸，當(dāng)量消費(fèi)量6 250 萬噸，當(dāng)量自給率提升至66.7%，成為全球最大的乙烯產(chǎn)能和消費(fèi)國。預(yù)計(jì)到2025年，我國乙烯產(chǎn)能將突破7 000萬噸/年（見圖1），自給率將進(jìn)一步提升，未來可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過剩。世界第一大乙烯生產(chǎn)和消費(fèi)國地位進(jìn)一步穩(wěn)固，但產(chǎn)能第一并不意味著實(shí)力第一，與美、日、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比，我國乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平仍有差距，國內(nèi)乙烯下游仍以低端通用產(chǎn)品為主，而高端專用料仍依賴進(jìn)口，在核心技術(shù)、研發(fā)能力、市場占有率等方面存在較大差距。

圖1 中國乙烯供需平衡情況

1.2 丙烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2022年，我國丙烯產(chǎn)能達(dá)5 611萬噸/年，產(chǎn)量4 604 萬噸，表觀消費(fèi)量4 834 萬噸，進(jìn)口量230 萬噸，自給率超過95%。預(yù)計(jì)到2025 年，丙烯產(chǎn)能將突破8 400萬噸/年，產(chǎn)量5 400萬噸，表觀消費(fèi)量5 600 萬噸，基本可以實(shí)現(xiàn)自給（見圖2）。“十四五”期間，丙烯裝置建設(shè)熱潮仍將持續(xù)，供過于求的壓力進(jìn)一步增強(qiáng)，進(jìn)口丙烷原料、產(chǎn)品方案單一的丙烷脫氫（PDH）項(xiàng)目競爭會(huì)趨于激烈。

圖2 我國丙烯供需平衡情況

1.3 區(qū)域供需平衡差異明顯，東部沿海缺口較大

由于國內(nèi)資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)的區(qū)域性差異，石油化工行業(yè)區(qū)域發(fā)展不均衡的矛盾依然存在。特別是近年來西北地區(qū)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展，而下游產(chǎn)業(yè)尚未得到有效培育，當(dāng)?shù)亟K端消費(fèi)能力有限，聚烯烴、乙二醇等產(chǎn)品大量調(diào)出。而華東和中南地區(qū)雖然集中了國內(nèi)最主要的生產(chǎn)力量，但同時(shí)國內(nèi)消費(fèi)中心下游需求增長較快，多數(shù)石化產(chǎn)品仍需大量依賴進(jìn)口和區(qū)外調(diào)入[1]。

1.4 工藝路線多元化發(fā)展，原料輕質(zhì)化穩(wěn)步推進(jìn)

目前，我國石腦油裂解制烯烴、乙烷裂解制乙烯（含混合烷烴裂解）、重油催化熱裂解制烯烴、煤（甲醇）制烯烴、PDH等技術(shù)均已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，新興生產(chǎn)路線的占比不斷提高。2020年以來，隨著一批煉化一體化項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，石腦油裂解制烯烴路線占比進(jìn)一步升至73%，煤（甲醇）制烯烴路線占比21%，其他占比6%。總體而言，我國烯烴產(chǎn)業(yè)原料呈現(xiàn)出輕質(zhì)化、多元化、一體化發(fā)展趨勢。

1.5 乙烯、丙烯下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢

乙烯下游產(chǎn)品主要包括聚乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、苯乙烯、聚氯乙烯等。其中，聚乙烯同質(zhì)化競爭激烈，未來向差異化、高端化發(fā)展；環(huán)氧乙烷/乙二醇一體化以及環(huán)氧乙烷/乙二醇生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)靈活切換，進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈，可布局多產(chǎn)品交叉生產(chǎn)；苯乙烯產(chǎn)能大幅擴(kuò)張，下游產(chǎn)業(yè)穩(wěn)中向好。

丙烯下游產(chǎn)品主要包括聚丙烯粒料、環(huán)氧丙烷、丙烯腈、聚丙烯粉料、丙烯酸、正丁醇及辛醇等。其中，聚丙烯粒料是丙烯最大下游產(chǎn)品，自給率較高；環(huán)氧丙烷、丙烯腈產(chǎn)能擴(kuò)張速度較快，消費(fèi)占比逐漸上升；聚丙烯粉料受環(huán)保壓力，產(chǎn)能淘汰較多，消費(fèi)占比不斷下滑；丙烯酸、正丁醇及辛醇成為重要下游領(lǐng)域，消費(fèi)量逐年增長。

1.6 規(guī)?；鼗a(chǎn)業(yè)布局不斷優(yōu)化

隨著國家布局的大連長興島、河北曹妃甸、江蘇連云港、上海漕涇、寧波—舟山、福建古雷、廣東惠州等沿海七大石化基地建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，國內(nèi)烯烴行業(yè)“基地化、園區(qū)化、一體化”發(fā)展的理念已經(jīng)成為共識(shí)，以環(huán)渤海、長三角、珠三角和東北、西北、沿江為特征的“三圈三帶”格局基本形成。特別是環(huán)渤海、長三角、珠三角三大區(qū)域合計(jì)已占國內(nèi)烯烴總能力的比例超過60%，并以龍頭項(xiàng)目帶動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，形成了一批具有世界級(jí)規(guī)模和影響力的大型石化基地和園區(qū)，如上?；瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)、連云港徐圩新區(qū)、寧波石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、福建漳州古雷石化區(qū)等。

1.7 裝置規(guī)模大型化、投資主體多元化

目前，國內(nèi)新建乙烯裂解裝置主流規(guī)模在120 萬～150 萬噸/年，PDH 裝置單套最大規(guī)?？蛇_(dá)100萬噸/年。隨著多個(gè)民營企業(yè)煉化一體化項(xiàng)目和外商獨(dú)資乙烯項(xiàng)目的逐步推進(jìn)，我國石油化工行業(yè)主體多元化格局將更加明顯，民營和外資企業(yè)的行業(yè)影響力和話語權(quán)將不斷增強(qiáng)。

“十四五”期間，烯烴行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張力度空前，預(yù)計(jì)乙烯新增產(chǎn)能超2 500萬噸/年，丙烯新增產(chǎn)能超2 800萬噸/年。但也要看到，在建、擬建烯烴項(xiàng)目下游產(chǎn)品方案同質(zhì)化現(xiàn)象突出，未來將面臨激烈的市場競爭。

2 “雙碳”目標(biāo)下烯烴產(chǎn)業(yè)低碳綠色發(fā)展路徑

2.1 碳達(dá)峰、碳中和對(duì)烯烴產(chǎn)業(yè)提出新的要求

能效約束日趨收緊。國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布的《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》提出，到2025 年，通過實(shí)施節(jié)能降碳行動(dòng)，乙烯達(dá)到標(biāo)桿水平的產(chǎn)能比例超過30%。

引導(dǎo)低效產(chǎn)能有序退出。對(duì)能效低于基準(zhǔn)水平的存量項(xiàng)目，明確改造升級(jí)和淘汰時(shí)限；煤制烯烴（CTO）、乙烯項(xiàng)目原則上應(yīng)在2025 年底前完成技改或淘汰退出；聚氯乙烯項(xiàng)目原則上應(yīng)在2026年底前完成技改或淘汰退出；嚴(yán)禁新建80萬噸/年以下石腦油裂解制乙烯；推動(dòng)30萬噸/年及以下乙烯裝置加快退出。

推廣節(jié)能低碳技術(shù)裝備。推廣合成氣一步法制烯烴、原油直接裂解制乙烯等技術(shù)，大型乙烯裂解爐等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，探索推動(dòng)蒸汽驅(qū)動(dòng)向電力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變。

配套監(jiān)督管理更加嚴(yán)格。加強(qiáng)源頭把控，建立乙烯等企業(yè)能耗和碳排放監(jiān)測與評(píng)價(jià)體系，推進(jìn)企業(yè)能耗和碳排放核算、報(bào)告、核查和評(píng)價(jià)工作。加強(qiáng)對(duì)違規(guī)企業(yè)的聯(lián)合懲戒。

2.2 原油材料屬性日益凸顯

預(yù)計(jì)到2025 年，國內(nèi)成品油消費(fèi)達(dá)到峰值，之后進(jìn)入平臺(tái)期，隨后逐步降低。隨著國內(nèi)電動(dòng)車、氫能車等新能源汽車快速發(fā)展，煉油企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫，亟需向“減油增化增特”方向發(fā)展。在碳達(dá)峰、碳中和過程中，原油的能源（燃料）屬性逐漸減弱，而原料（材料）屬性將日益凸顯。從長期看，國內(nèi)石化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將發(fā)生深刻變革。

2.3 原料工藝路線影響競爭力分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，百萬噸級(jí)規(guī)模石腦油蒸汽裂解裝置CO2排放強(qiáng)度為1.0～1.5噸/噸，60萬噸級(jí)PDH裝置CO2排放強(qiáng)度為1.2～1.5噸/噸，60萬噸級(jí)CTO裝置CO2排放強(qiáng)度約10.0 噸/噸（乙烯＋丙烯）。隨著國家能耗雙控向碳排放雙控轉(zhuǎn)變，低碳排放的烯烴生產(chǎn)路線將獲得更大的競爭優(yōu)勢。

2.4 典型烯烴生產(chǎn)裝置碳排放來源及節(jié)能減碳方向

乙烯蒸汽裂解裝置是化工行業(yè)龍頭裝置，也是最主要的碳排放裝置。裂解爐是蒸汽裂解裝置的核心設(shè)備，也是高耗能設(shè)備，約占石化工業(yè)總能耗的40%，目前裂解爐熱量來自于化石燃料，該過程產(chǎn)生大量CO2[2]。同時(shí)，蒸汽消耗占較大比例，主要用于驅(qū)動(dòng)大型壓縮機(jī)。未來，提高裂解爐熱效率、裂解產(chǎn)物分離效率以及電氣化和尋求清潔能源供能是減少蒸汽裂解裝置碳排放的關(guān)鍵路徑。

CTO裝置中氣化、變換、甲醇合成等生產(chǎn)過程是最主要的碳排放來源，約占72%。由于煤炭原料氫碳比低，天然氣氫多碳少，在資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的地區(qū)，可推動(dòng)煤氣互補(bǔ)融合發(fā)展，同時(shí)，積極推動(dòng)現(xiàn)代煤化工與可再生能源、綠氫、CO2捕集、利用與封存（CCUS）等耦合創(chuàng)新發(fā)展。

以60 萬噸/年同等規(guī)模的煤氣互補(bǔ)制烯烴和CTO裝置為例，煤氣互補(bǔ)制烯烴裝置碳排放可下降約60%（見表1）。

表1 同規(guī)模煤氣互補(bǔ)與CTO 碳排放量對(duì)比 萬噸/年

總體看，源頭減碳能有效控制烯烴裝置碳排放，降低后期碳回收成本，是目前烯烴生產(chǎn)中節(jié)能降碳最重要的途徑。

2.5 烯烴產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展路徑

一是積極推進(jìn)存量減碳。研究煤炭清潔高效利用方案，持續(xù)實(shí)施煤改氣、綠電替代的減碳舉措，提升能源利用效率，提高已有項(xiàng)目能效水平，全面降低已有項(xiàng)目能源消費(fèi)和CO2排放強(qiáng)度，通過能耗“存量優(yōu)化”做“減法”，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目落地做“加法”提供盡量多的能耗指標(biāo)。

二是大力推動(dòng)增量近零。進(jìn)一步提高清潔能源占比，更多引入風(fēng)電、光伏、氫能等低碳能源，有效降低新建項(xiàng)目的能耗水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能低碳發(fā)展。

三是努力探索碳資源化。研究CCUS、CO2資源化利用生產(chǎn)高值化學(xué)品等減碳路徑，與現(xiàn)有產(chǎn)品鏈融合聯(lián)通，發(fā)展新能源材料、生物降解塑料等綠色低碳產(chǎn)品，有效消納CO2排放，促進(jìn)行業(yè)整體綠色循環(huán)發(fā)展。

3 “雙碳”目標(biāo)下烯烴產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展建議

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，烯烴行業(yè)的主要任務(wù)是在保持產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，著力推動(dòng)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)取得決定性成就，加強(qiáng)綠色低碳重大科技攻關(guān)和推廣應(yīng)用，持續(xù)推進(jìn)節(jié)能減碳，通過中下游產(chǎn)業(yè)高端化提升、新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，為石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

3.1 深化集群化、基地化、園區(qū)化產(chǎn)業(yè)布局

按照《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案（修訂版）》政策引導(dǎo)，采取集約集聚發(fā)展模式，合理控制新建烯烴項(xiàng)目總量規(guī)模，依托現(xiàn)有煉化一體化企業(yè)，科學(xué)適度布局新建或改擴(kuò)建項(xiàng)目，新增烯烴生產(chǎn)能力，力爭采用煉化一體化模式，以最大化生產(chǎn)化工原料為主，推進(jìn)減油增化。

堅(jiān)持做強(qiáng)存量與做優(yōu)增量并重，優(yōu)化調(diào)整戰(zhàn)略布局，加快推動(dòng)國家七大沿海石化基地建設(shè)成為世界一流石化基地，重點(diǎn)打造長三角、珠三角等世界級(jí)石化產(chǎn)業(yè)集群，最大程度實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)原料、產(chǎn)品、能源的互供互用，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，提升區(qū)域內(nèi)烯烴產(chǎn)業(yè)深加工產(chǎn)業(yè)集群整體競爭能力。

3.2 加大科技創(chuàng)新力度、著力突破關(guān)鍵核心技術(shù)

鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新主體作用，加快打通基礎(chǔ)研究到應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)新鏈條，實(shí)施重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程，加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，推進(jìn)原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)和“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，加快突破前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)。

積極開展烯烴產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)和重大裝備攻關(guān)，重點(diǎn)開發(fā)原油直接裂解制烯烴技術(shù)、合成氣一步法制烯烴、一步法制低碳醇醚等技術(shù)；推動(dòng)150萬噸級(jí)乙烯“三機(jī)”、大型高效煤氣化、新一代高效甲醇制烯烴等技術(shù)裝備及關(guān)鍵原材料、零部件開發(fā)，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)首批（次）材料、首臺(tái)（套）裝備、首版（次）軟件產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3.3 推動(dòng)烯烴產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

加快綠色低碳技術(shù)裝備推廣應(yīng)用，引導(dǎo)現(xiàn)有烯烴企業(yè)實(shí)施節(jié)能、降碳、節(jié)水、減污改造升級(jí)，加強(qiáng)全過程精細(xì)化管理，提高資源能源利用效率，強(qiáng)化能效、水效、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)和約束作用，穩(wěn)步提升烯烴產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展水平。

嚴(yán)格能效和環(huán)保約束，擬建、在建項(xiàng)目應(yīng)全面達(dá)到能效標(biāo)桿水平，主要用能設(shè)備能效水平達(dá)到能效標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值以上；能效低于基準(zhǔn)水平的已建項(xiàng)目須在2025年底前完成改造升級(jí)，主要產(chǎn)品能效須達(dá)到行業(yè)基準(zhǔn)水平以上。

繼續(xù)推動(dòng)烯烴產(chǎn)業(yè)原料輕質(zhì)化、多元化發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和副產(chǎn)氫利用，提高對(duì)煉廠干氣、液化氣、歧化尾氣等副產(chǎn)氣體利用程度，降低原料成本，提升競爭力。重點(diǎn)加快茂金屬聚烯烴、聚烯烴彈性體、乙烯–乙烯醇共聚物等高端聚烯烴產(chǎn)品及專用料牌號(hào)的開發(fā)與生產(chǎn)，提高高端聚烯烴產(chǎn)品國內(nèi)自給率。以客戶需求為導(dǎo)向、以提供解決方案為目標(biāo)，深刻理解不同下游用戶需求特性，進(jìn)行產(chǎn)品和服務(wù)開發(fā)和創(chuàng)新。