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国内外乙烯工业现状及未来发展趋势
表3各种原料经SUPERFLEX的裂介收率WT%
热裂介C4
热裂介C5
FCC轻石脑油
焦化轻石脑油
燃料气
7.2
12.0
13.6
11.6
乙烯
22.5
22.1
20.0
19.8
丙烯
48.2
43.8
40.1
38.7
丙烷
5.3
6.5
6.6
7.0
高产烷值汽油
16.8
15.6
19.7
22.9
合计
100.0
100.0
100.0
2003年
2002-203年
增长率%
生产能力
所占比例%
生产能力
所占比例%
北美
3583
32.74
3441.2
31.06
-4.0
亚太
2832.6
25.88
2934.6
26.50
3.6
西欧
2354.1
21.52
2406.3
21.72
2.2
中东/非洲
998.2
9.12
1101.2
9.94
10.3
其他
1175.5
●乙烯生产能力分布
世界乙烯生产能力的分布格局为“美亚欧”三足鼎立,近年来较多新建装置集中在中东和亚太地区,2002-2003年中东和亚太地区乙烯生产能力的年均增长率分别达到10.3%和3.6%,远超过世界平均增长率。见表1。
表1. 2002-2003年世界乙烯生产能力及分布单位:万吨/年
能力
地区
2002年
●乙烯装置规模大型化趋势明显
近年来,世界乙烯装置规模大型化趋势明显,60-70年代以30万吨/年为大型化规模,80~90年代以60万吨/年为大型化规模。1997-2003年,世界共新建乙烯装置24套,平均规模60万吨/年,2004~2008年新建乙烯规模平均82万吨/年。目前商业化的最大规模已达127万吨/年,即加拿大的NOVA厂,以轻烃为裂介原料,2000年投产。
北京东方
15.00
16.53
新疆独山子
22.00
23.59
天津联化
20.00
23.00
茂名石化
38.00
39.00
中原石化
18.00
19.00
吉林乙烯
38.00
42.48
吉林有机
15.00
15.04
广州石化
20.00
17.01
合计
560.5
611.82
2003年全国乙烯平均规模达31.14万吨/年
●历年来的乙烯产量能力,产量、表现消费量,见表4。
100.0
该技术采用传统催化裂化类似生产工艺流程和设备生产,只是操作条件和催化剂不同,因此工程技术成熟也无太大放大等问题。目前尚无大规模商业化生产装置。
CPP技术
该技术由中国石化股份公司北京石油化工科学研究院开发,称为催化裂解工艺,其利用流化催化裂化工艺,处理石蜡基常压渣油原料,生产乙烯、丙烯等轻质烯烃为主,该工艺技术已经过工业试验装置运行并经两大公司(中石化、中石油)组织鉴定,目前沈阳石蜡化正采用此技术,建设处理50万吨/年大庆和沈北常压渣油CPP装置,乙烯产量13万吨/年,丙烯8.4万吨/年,用以加工PVC和丙烯酸和酯类产品。
7.4
0.0
488.4
1285
37.4
2002年
547.00
541
8.5
2.6
546.9
1450
37.3
2003年
560.5
612
4.7
3.2
613.5
1620
37.8
平均增长率%
10.17
3.8
10.04
15.9
●供需现状和预测
近十多年来我国乙烯工业发展较快,1998~2003年能力和产量年增长率分别为5.83%和10.17%以上,但仍满足不了市场需求,同期进口乙烯下游产品折乙烯后的当量消费年均增长达15.9%,自给率由1998年的48.6%下降到2003年的37.8%,进口依存度逐年增长,随着我国经济持续、快速、稳定增长,对石化产品需求越来越旺。根据2000-2020年我国GDP增长率7.2%为基准的弹性系数测算,乙烯需求预测;
该技术的催化剂是北京石油化工科学研究院专为CPP工艺开发的,是一种改性沸石催化剂,具有正碳离子与自由基反应机理的催化活性。生产工艺流程设备类似于催化裂化工艺,工艺操作条件较传统的FCC苛刻。CPP工艺是以重质原料发展石油化工制轻质烯烃的新工艺,具有国际领先水平。
HCC技术
该技术由中国石化股份公司洛阳石化工程公司开发,称为重质油接触裂解工艺,其利用流化接触裂解工艺,处理常压渣油原料(石蜡基),生产乙烯、丙烯等轻质烯烃为主,该技术在抚顺石化分公司做过长周期(近百天)的工业试验,已取得初步成果,有待进一步的鉴定。
2.快速发展中的我国乙烯工业现状
作为石化工业的“龙头”,我国乙烯工业已有40多年的发展历史,60年代初我国第一套乙烯装置在兰州化工厂建成投产,现已有16家企业18套乙烯装置,2003年生产能力560.5万吨,产量611.8万吨,开工率达109.25%,能力居世界第四位,仅次于美、日、韩。
2003年全国乙烯厂生产情况万吨/年
●传统乙烯生产技术不断进步和完善
管式裂解深冷分离仍是当今世界乙烯生产的主流技术,也是经历了半个多世纪不断发展完善的传统生产技术,虽裂解炉由小到大,规模不一;分离流程有顺序切割分离,前脱乙烷前加氢,前脱丙烷前加氢之别,但大同小异只是在能耗物耗的优化组合上各显特色,应该说近年来该技术无突破性或称革命性的变革,但技术进步不断,主要侧重于节能降耗,优化流程,节省投资等方面,具体表现在:裂解炉的大型化,单台炉能力已由90年代的6-8万吨/年,达到目前的17.5万吨/年~20万吨/年,甚至28万吨/年也在设计之中;急冷油减粘系统和热回收系统改进;压缩系统注水降温、防结焦和干气密封技术;热泵技术;高效塔板、高热通量换热器的采用;调整产品丙烯与乙烯比例的技术;二元和三元制冷技术;ARS技术的新进展-HRS技术等等。总之,技术的不断进步,使传统乙烯技术更趋完善。
表3.世界乙烯供需预测单位:万吨/年
2003年
2008年
2013年
年均增长率
2003-2008年
2008-2013年
能力
11077.8
12750.3
13135.3
3.9
2.8
产量
9750.9
12313.7
14314.6
4.8
3.1
需求
9775.4
7
14314.6
4.7
3.1
开工率%
87
91
5.6
899.3
9.2
合计
9533.0
100.0
9775.4
100.0
由上可见目前世界乙烯供求基本平衡,但地区不平衡亚太地区需求增长迅速,为乙烯及下游产品净进口地区,尤其中国随着经济的持续快速增长,对石化产品需求旺盛,石化产品平均自给率50%左右,有大约50%的产品依赖进口满足市场需求。美国、日本和中东是石化产品出口国家和地区,中东凭借其丰富而廉价的油气资源,乙烯生产能力增长迅速,是新增能力最快的地区,2010年前后,由于竞争剧烈,美、日、欧可能成为石化产品进口地区。世界乙烯供需预测见表3。
表2. 2002年和2003年世界乙烯消费地区及各占比例单位:万吨/年
2002年
2003年
消费量
所占比例%
消费量
所占比例%
亚太
2775.7
29.1
2962.1
30.3
北美
3338.9
35
2925.7
29.9
西欧
2079.6
21.8
2087.5
21.4
中东
806.9
8.5
900.8
9.2
其他
531.9
●实现长周期安全运转已成为现实目标
一套大型乙烯联合装置停产检修的损失是相当可观的,因此各国都在如何延长装置的运转周期上下功夫,目前日本的乙烯装置已经实现4年一大修,欧美的一些乙烯装置更实现5-6年的连续安全运转,我国目前要求实现2~3年一大修的目标,茂名乙烯自1999年2月8日起至今已连续安全运行67个月未大修。
1.2世界乙烯的发展特点
●加大产业结构调整力度
世界跨国大石油石化公司兼并联合重组推动石化产业结构调整升级,一批超大型的石油化工巨头相继出现,三超(BP、exxon--Mobil、Shell),四强综合化工公司(巴斯夫、道化学、拜耳、杜邦)。这批超大超强石油石化公司更突出优势产业和核心竞争力,在资源的占有量、产品的贸易量、技术开发与转让、对外直接投资等方面均占绝对优势,控制和影响着世界石油石化产业的发展。
10.74
1194.5
10.78
1.6
合计
10943.4
100.00
11077.8
100.00
1.2
●供需及预测
2003年世界乙烯消费量为9775.4万吨,消费主要集中在亚太、北美和西欧,这三个地区乙烯消费量合计占世界消费总量的81.6%,其中亚太地区的消费量跃居世界第一,比例占30.3%,是消费增长最快的地区。消费情况见表2。
93
由表可见2013年以前世界乙烯供需基本平衡。
●原料结构
目前世界乙烯原料结构中,石脑油仍占主要地位,2003年全球乙烯原料结构:
石脑油47.5%
轻烃36.3%
柴油4.6%
其他11.6%
合计100.0%
各地区拥有资源不同,乙烯原料构成有较大差异,北美和中东以轻烃原料为主,2002年北美轻烃占乙烯原料总量的79%(其中乙烷占63%);中东地区乙烷占64%,丙烷占20%;亚太和西欧以石脑油为主要原料占68-70%,随着亚太乙烯产能的扩展石脑油资源日益紧张,价格将上扬。