■文／白 頤

條條大路通烯烴

■文／白 頤

◎雖然乙烯項目建設(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)展奠定了堅實基礎(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)濟發(fā)展的必需品，隨著我國經(jīng)濟和社會持續(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。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)進口國外天然氣甲醇產(chǎn)品，通過“進口甲醇-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。

煤制烯烴推廣尚有期

亞化咨詢預(yù)計，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個煤制聚烯烴項目處于計劃階段。

煤制烯烴是近幾年行業(yè)的關(guān)注熱點，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。

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

建設(shè)大型煤制烯烴項目，應(yīng)該具備如下幾項條件：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)地進行環(huán)評工作。四是要選好適宜當(dāng)?shù)孛嘿Y源的先進煤氣化技術(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)濟效益。六是要搞好項目的綜合利用，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。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。

采用目前較先進的煤化工生產(chǎn)技術(shù)，煤制烯烴項目全廠能源綜合轉(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。而在低油價體系下，即使煤炭不計成本，煤制烯烴產(chǎn)品仍然沒有競爭力，原因是煤制烯烴項目投資強度較高，固定成本在總成本中比重較高，可變成本所占比重較低。

進口甲醇制烯烴最經(jīng)濟

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，實質(zhì)上是利用國外加工后的天然氣，與進口原油相比更清潔，是一種重要的“低碳”資源。直接進口甲醇，是對國內(nèi)短缺的油氣資源進口的重要補充和調(diào)節(jié)國內(nèi)甲醇消費、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)可以通過進口甲醇建設(shè)烯烴項目，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，進口甲醇制烯烴的條件有所改善。

進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。通過接收海運的進口甲醇，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

進口甲醇制烯烴項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/年甲醇制烯烴項目為基準，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。

進口甲醇到岸價格主要與國際市場甲醇價格和國際海運費用有關(guān)，而多年來國際市場甲醇價格和海運價格與國際原油價格基本是同向聯(lián)動的。石油價格上漲，進口甲醇商品到岸價格也隨之上漲。此外，我國每年進口甲醇數(shù)量均較多，進口甲醇價格對國內(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口甲醇價格為基礎(chǔ)。但總體上看，進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。

◎依靠進口甲醇制烯烴是一條比較經(jīng)濟高效的路線。供圖/CFP

發(fā)展進口甲醇制烯烴應(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目經(jīng)濟效益最主要的因素之一，進口甲醇制烯烴項目存在原料價格風(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口甲醇制烯烴項目競爭力和經(jīng)濟性的可能。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，發(fā)展高端專用料樹脂產(chǎn)品、液體有機原料或精細化工產(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)展進口甲醇制烯烴還要優(yōu)化物流。進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)指標已達到了較好的水平，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)模上要求達到一定的經(jīng)濟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)實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)，CPP完成了工業(yè)試驗。

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。考慮到車用汽油有關(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，但事實上是非常好的SUPERFLEX工藝進料，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)展奠定了堅實基礎(chǔ)，相信最終會形成多種原料路線并舉、相互競爭的格局。