干货|关于世界及中国的乙烯工业,这里有你想知道的!
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,也是石油化工产业的核心,世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。流程君通过整理各类专业资料,将世界范围内的乙烯产能趋势、中国大乙烯项目进展情况及乙烯生产创新技术等内容汇总成一篇文章推荐给大家,希望能帮助各位对乙烯产业全面增进了解。
世界范围内的乙烯产能趋势
2015年,世界乙烯生产有效能力增加405万吨/年至1.60亿吨/年,为过去5年的最大增幅。其中,近35%的新增有效能力来自东北亚地区,3 1%来自中东地区。
2015年,世界乙烯裂解装置开工率已连续第三年回升,达88.5%左右,其主要原因是下游产品需求持续增长。
预计2016年世界乙烯产能扩张将进一步加速,新增能力775万吨/年至1.67亿吨/年。
预计2016年世界乙烯消费将达1.47亿吨,增速与上年基本持平。乙烯装置开工负荷将因新增产能集中而略有下降,但仍维持在88%左右。
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近年来,世界乙烯原料继续保持多元化趋势,以石脑油为原料的乙烯生产比例已逐年下降至45%左右;以煤(甲醇)为原料的乙烯生产份额已逐年扩大至6%左右。尽管北美地区轻烃制乙烯的装置能力在持续增加,但因中东地区乙烯产能建设的放缓和该地区混合进料装置的投产,使得以轻烃为原料的乙烯生产比例维持在49%左右。即使是在低油价背景下的2015~2016年,乙烯原料轻质化的这一趋势也仍难改变。
2015年,因国际油价大幅下跌,乙烯价格随之成为危机以来价格波动幅度最大的一年。这除了与油价大幅波动、装置集中检修以及意外关停等因素相关以外,还与近年来东北亚地区乙烯商品资源偏紧、西欧现货季节性输入增加也有很大关联。预计2016年,在乙烯价格维持坚挺以及丙烯价格走出超跌区间的背景下,东北亚地区石脑油裂解装置的毛利将可能略好于2015年。东北亚地区乙烯、石脑油价格及裂解装置毛利回顾及预测见图1。
2015年,国际市场原油价格的大幅下跌极大地改变了各地区乙烯生产的相对成本。综合来看,2015年北美地区典型裂解装置的成本比中东地区略低,两者均处于最低成本区间,其次是西欧和东北亚地区,后两者与中东地区的成本差距较2014年分别缩小了46%和66%。
随着油价的持续走低,预计2016年地区间的成本差距将进一步缩小。其中,北美地区因天然气价格进一步走低,原料乙烷价格仍有下降空间,其现金成本仍将低于中东地区。尽管各地区间的成本差距缩小,但北美及中东地区的乙烯仍拥有绝对的成本优势,其产品出口竞争力仍较强。
中国乙烯工业现状及展望
1、近年来煤(甲醇)制烯烃推动了国内乙烯产能的增长
2015年,国内乙烯产能净增84万吨/年至2117万吨/年,几乎所有新增能力都来自煤(甲醇)制烯烃,其占国内乙烯总产能的份额升至13.7%。同年,国内乙烯产量约1951万吨,同比增长7.1%,行业开工率约92%,较上年提高2%。装置平均负荷的提升主要源于当年新增产能较上年大幅回落、国内主要乙烯下游装置(特别是聚烯烃)整体效益较好增加了乙烯消费,包括煤化工等装置开工维持高位、部分下游装置推迟检修等因素。
2015~2016年我国新增乙烯产能(万吨/年)
企业名称 | 原料路线 | 乙烯产能 |
镇海炼化 | 石脑油 | 10 |
浙江兴兴新能源 | MTO | 30 |
阳煤恒通 | CTO | 10 |
神华西湾 | CTO | 30 |
山东神达化工 | MTO | 17 |
蒙大新能源化工 | CTO | 30 |
青海盐湖 | CTO | 16 |
久泰能源 | CTO | 30 |
江苏斯尔邦石化 | MTO | 30 |
宁波富德能源 | MTO | 17.5 |
神华新疆 | CTO | 30 |
山东东润 | MTO | 15 |
陕西延长石油-延安能化 | CTO | 45 |
中天合创 | CTO | 65 |
2、2016年乙烯衍生物消费增速将小幅下滑
总体来看,随着国内经济下行压力加大,出口形势进一步严峻,各大类传统消费领域并没有特别突出的表现。据此预计,国内聚乙烯消费增速将下滑至7%左右;乙烯法乙二醇消费增速将回落至4%左右;尽管EO有新增产能投放,但对拉高乙烯当量消费增长的贡献程度仍有限;而乙烯法PVC增速将继续下滑。整体来看,预计2016年乙烯当量消费增速将略降至4.7%,当量消费量增至3938万吨。
3、低油价对非传统原料路线产品的成本优势形成挑战
虽然低油价使得非传统原料路线乙烯失去了成本优势,但国内西部地区神华集团的煤化工等项目依然维持了高负荷开工,这主要是得益于聚烯烃产品价格坚挺,为此类装置提供了较好的利润空间。分析各种路线的经营情况(全部配套聚烯烃生产),东部沿海地区石脑油裂解项目得益于运费优势,盈利能力最强;其次是西部地区的煤制烯烃装置;而东部沿海地区的MTO装置盈利水平最低,若按实际运营扣除税费后,项目几乎没有盈利。
中国“十三五”大乙烯项目
作为烯烃需求大国,《指南》亦对该产业做出了重点部署。根据要求,“十三五”期间中国要加快现有乙烯装置的升级改造。到2020年,全国乙烯产能3200万吨/年,年产量约3000万吨,其中煤(甲醇)制乙烯所占比例达到20%以上。《指南》指出,煤制烯烃在技术逐步完善、资源利用和环境保护水平提升的基础上,适时扩大产能。
“大乙烯”项目正是国家石化核心竞争力的龙头,测算表明,大型乙烯企业带动下游产业的增长系数为1∶50。每个百万吨乙烯生产基地建成投产后,不仅企业本身的销售收入可以超过200亿元,而且可带动下游1000多亿元产值的产业投资。
“十三五”规划期间我国将建成投产的“大乙烯”项目
我国必须加快现有乙烯装置技术升级与扩能改造步伐,不断优化工艺参数和乙烯裂解原料,降低单位产品能耗。鼓励以油田伴生气、凝析油为原料生产乙烯,支持发展以CPP为代表的重油制乙烯技术产业化,适度发展MTO、MTP为代表的煤制烯烃技术。
随着《石化产业规划布局方案》的顺利实施,预计2020年我国炼油综合加工能力为7.9亿吨/年,乙烯、芳烃生产能力分别为3350万吨/年、3065万吨/年;2025年炼油、乙烯、芳烃生产加工能力分别为8.5亿吨/年、5000万吨/年和4000万吨/年。
今后新建大型炼化项目,原则上优先布局在七大基地。七大基地全部投射沿海重点开发地区,瞄准现有三大石化集聚区,同时立足于海上能源资源进口的重要通道。
上海漕泾、浙江宁波、江苏连云港三大基地位于长三角地区,该区域经济活力强劲、发展潜力巨大,是石化下游产品消费中心,也是当前国家实施“一带一路”与长江经济带两大战略的关键交汇区域。
广东惠州、福建古雷两大基地位于泛珠三角地区,面向港澳台,区位独特,是国家实施“一带一路”战略的核心承载腹地。
大连长兴岛、河北曹妃甸两大基地位于环渤海地区,是国家实施京津冀协同战略的集中辐射区域。
七大炼化基地详细信息
不断涌现的创新技术
甲烷直接生产乙烯
为减少石油依赖,各国开展以主要成分为甲烷的天然气制烯烃的研究。但由于甲烷的选择活化和定向转化是世界级难题,被誉为整个化学界的“圣杯”,因而从20世纪80年代至21世纪初,学界始终没能开发出工业可行的甲烷直接制乙烯工艺。
2015年年中,美国Siluria技术公司为其在得克萨斯州的试验工厂举行盛大开车仪式,成为世界上第一家实现将天然气直接工业化大规模转化为乙烯的企业。
突破的关键在催化剂。2010年,Siluria公司创造性地使用生物模板精确合成纳米线催化剂,使用高通量技术从大量备选催化剂中筛选出最合适的元素组成,开发出工业可行的甲烷直接制成乙烯催化剂。该催化剂可在低于传统蒸汽裂解法操作温度200℃~300℃的情况下,在5~10个大气压下,高效催化甲烷转化成乙烯,活性是传统催化剂的100倍以上。
▲【预知更多关于价格低廉的天然气如何直接转化为世界上最大宗的化工基础原料乙烯,请看流程君曾发布的一篇推文:甲烷直接生产乙烯?没问题!】
Siluria公司同时开发了乙烯制液体燃料技术,这意味着多了一条从天然气出发制液体燃料的路线,与目前基于费托合成法的路线相比,Siluria公司的这条路线不需要经过高耗能的费托合成,仅投资成本便可节省25%~30%。
Siluria公司设计的反应器分为两部分,一部分用于将甲烷转化成乙烯和乙烷,另一部分用于将副产物乙烷裂解成乙烯,裂解反应所需的热量来自甲烷转化反应放出的热量。这种设计使反应器的给料既可以是天然气也可能是乙烷,同时最大化地节约了能源。
中国技术创新进展
2016年3月,中科院大连化物所包信和院士领导的煤基合成气催化直接转化制取烯烃技术研究成果于在美国《Science》杂志上发表。研究表明,当CO单程转化率为17%时,低碳烃类产物的选择性达到94%,其中低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)的选择性大于80%。
2016年6月,中石化炼化工程建设公司设计的镇海炼化20万吨/年气体裂解炉顺利投产。采用中国石化自有CBL裂解技术,创新亮点包括:第一,是国内首台大型气体裂解炉,原料为乙烷时乙烯产能可达20万吨/年;第二,以加工气体原料为主,也能适应石脑油等液体原料,工艺方式更灵活;第三,独特的双炉膛设计,可实现分炉膛裂解和分炉膛烧焦,减少装置波动;第四,独特的脱硝工艺使氮氧化物外排浓度降低了70mg/Nm3。
▲【预知更多关于镇海炼化气体裂解炉的技术详情,推荐你看一篇流程君曾发过的推文:国内最大乙烯气体裂解炉成功投用】
2016年6月,神雾环保采用自主技术的40万吨/年煤基乙炔制PE项目落地。截至7月中旬,利用该技术,神雾集团已经布局8个项目,合计PE产能400万吨。据公司透露,相比经煤气化制烯烃的工艺,在同等烯烃规模下投资额减少28%,在煤耗、水耗、二氧化碳排放、成本方面,吨烯烃分别下降约26%,50%,37%,15%。
▲【预知更多神雾环保应用的40万吨/年煤基乙炔制PE项目详情,推荐你看一篇流程君曾发过的推文:大庆工程建设拿下亿元煤化工大单】
2016年6月,由中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室研发、中国石油工程建设公司华东设计分公司设计的新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术,在山东恒源石油化工公司工业化试验取得成功。该技术适用于丙烷、异丁烷单独脱氢及混合脱氢;反应与催化剂再生连续进行,生产效率高;催化剂无毒,无腐蚀性,对环境无污染,机械强度高,剂耗低等特点。
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