乙烯裂解原料生产现状

2007年8月乙烯裂解原料生产现状●31●综述与专论张婧元1,孔凡贵2,贺德福1,张永军1，万书宝1,孟锐,王淑兰1(1.中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714;2.大庆石化公司化工- -厂,黑龙江大庆163714)摘要:介绍了世界及主要地区乙烯裂解原料构成现状和未来乙乙烯原料开发的总体趋势,分析国内乙烯裂解原料的构成特点及存在的问题,并对乙烯原料问题提出相应的建议。关键词:乙烯;裂解;乙烯原料;乙烯原料优化中图分类号:TQ221.21文献标识码:A .文章编号: 1006- -253x(2007)08-031-4Producing Status of Ethylene Cracking StockZHANG Jing- yuan', KONG Fan- -gui, HE De- -fu', ZHANG Yong- -jun', WAN Shu-bao', MENG R-ui', WANGShu-lan'(1. Daqing Petrochemical Research Center, PetroChina Company limited, Daqing 163714, Heilongjiang, China;2. Chemical Plant No.I, Daqing Petrochemical Co, Daqing 163714, Heilonjiang, China)Abstract: The present situation and future development trends for cracking stock constitution ofethylene was introduced. the constitution characteristics and existing problems for domestic crackingstock of ethylene was analysed. Suggestions on the future ethylene feedstock were put forth.Key words :ethylene; pyrolysis; ethylene feedstock; optimization of ethylene feedstock乙烯是石油化工的龙头,其发展水平已经成为衡速发展,成为当前石化界高度重视的问题。量一个国家经济实力的重要标志之一, 在石化工业乃至国民经济发展中占有重要地位。目前,欧美国家的.1国外乙烯原料概况乙烯工业已经进入成熟期，包括中国在内的发展中国家正处于集约化经营的产业升级换代期。2005年我国1.1 国外乙烯原料构成乙烯生产能力为7550kt,居世界第三位。与2000年相目前世界.上使用的乙烯原料主要有:乙烷、丙烷、比,5年来我国乙烯生产能力增加69.7%,年均增长率丁烷、LPG、凝析油、石脑油、加氢裂化尾油及柴油等。为11.2%，尽管如此，国产乙烯的自给率仍然较低，由于资源拥有量的不同，各地区的原料构成存在差2005年为40.3%，比2004年的36.3%提高4个百分异,呈现地域性的特点。点,却比2000年45.6%下降了5.3个百分点,这其中表1世界乙烯原料的构成(%)"乙烯平均收率为30.60%,低于国际先进平均水平(以年份石脑油乙烷丙烷丁烷轻柴其它石脑油为原料)4~5%。由于我国石油资源不足，而且199552. 427.6 9. 4).3组份偏重，如何为乙烯装置提供优质原料一直是关系1997. 6.9 2.0到石化工业发展的突出问题，乙烯原料的优化对降低200246.0.05.02.石化产品成本具有举足轻重的作用。如何遵循科学发200555. 025.98. 3.55.8展观,解决乙烯原料制约问题,保持乙烯工业持续、快收稿日期:2007-4-13中国煤化工作者简介:张婧元，工程师，从事乙烯裂解方面的科研开发工作。MYHCNMHG化工中间体●32.Chemical Intermediate2007年第8期从表1可见，在过去10~15年,世界乙烯原料结重视。国外的石化公司在优化乙烯原料方面作了很多构基本保持稳定,轻烃和石脑油仍然是世界乙烯的主的工作。导原料,50%的乙烯是由石脑油为原料生产的;轻烃(1)原料的轻质化、优质化(乙烷、丙烷、丁烷)约占40%,其他原料不到10%。目前原料对乙烯生产的影响综合反映在乙烯生产成石脑油是世界最主要的乙烯裂解原料,从裂解原料分本.上,乙烯原料的优劣对乙烯装置的能耗、物耗、成本.析,以石脑油为裂解原料的乙烯产量占总产量的54%,有着重要影响。乙烯装置使用轻质的优质原料,乙烯乙烷裂解占29%、丙烷和瓦斯油各占6%,丁烷占约4%。收率较高,工艺流程相对简单、设备投资少、运转周期2006年乙烷裂解有较快发展,2002~2006年间年增长、物耗能耗低、操作费用低。美国DowChemical、加长率达7. 7%,瓦斯裂解年增长率6. 4%,丙烷为5. 3%，拿大Dow Chemical 公司、意大利Entchem公司以及石脑油为3.6%，丁烷为3%。表2给出了世界各主要地美国的 BP公司，其乙烯装置基本采用轻质原料,而且区乙烯生产厂使用原料状况。保持稳定。轻质化、优质化的乙烯原料为其降低乙烯表2世界各地区乙烯原料构成(%)成本提供了有利条件。美国西欧拉美亚太(2)炼油化工一-体化得到进一一步 发展原料97 2005 1997 2005 1997 2005 1997 2005美国S&W公司用线性规划模型定量分析了邻近石脑油13.5 18.3 72.7 73.2 48.2 52.3 77.9 81.的炼油/乙烯厂相互交流物料的一-体化效益,BASF和乙烷50.7 45.0 5.5 5.3 46.1 44.0 6.9 8.8Fina联合建设95万吨/年乙烯装置与炼油厂实行-体化,每年可产生5000万美元的协同效益。新加坡的炼厂和石化厂“一体化和非- -体化对比(乙烯装置能力丁烷43.860万吨/年)投资节省3510万美元，固定操作成本节11.76.6省14.5%。美国炼油工业走在一体化的前沿。其它3.9 4.0(3)开发生产优质的乙烯原料从表2可以看出。以乙烷作原料的乙烯装置(主UCC公司曾推出IsoSivTM 工艺,采用5A分子筛，要集中在北美和中东地区)占25%~30%;以丙烷作乙从轻直馏汽油中分离正、异构组分,已得到工业应用。烯原料(主要集中在美国)约占10%;以丁烷作为乙烯1.2.2 国外 乙烯原料开发的总体趋势原料占3%~5%;轻柴油作为乙烯原料只是对石脑油的(1)利用劣质原料生产优质的裂解原料调剂和补充。到目前为止,由油田伴生气得到的乙烷德国Stuttgart国大学开发的将来自裂解汽油的仍然是生产乙烯最经济的原料四。另外世界乙烯原料芳 烃转化成高价值蒸汽裂解装置进料的工艺,提高了结构差别也很大,北美和中东地区有丰富的天然气储裂解装置中乙烯和丙烯的收率和选择性。UOP公司提量及石油炼厂气,乙烯原料主要以乙烷、丙烷等气体出一种MaxEne工艺,提高乙烯收率。乙烯咨询公司开原料为主;西欧各国和日本乙烯原料以石脑油(主要发的Napex新工艺利用芳烃抽提和加氢处理脱除了靠进口)为主;亚太地区除印度尼西亚、马来西亚和澳等级较差的石脑油中的芳烃,所得的精制石脑油再作大利亚有丰富的天然气资源，可以采用乙烷等天然气为乙烯裂解装置的原料,使乙烯裂解装置和芳烃抽提作乙烯装置的原料外,大部分亚洲国家采用石脑油或装置形成最佳的一-体化。日本东曹公司正在利用加氢轻柴油作乙烯原料，石脑油和柴油占80%以上,而中东C5 馏分作为替代石脑油的乙烯原料。和北美的天然气均占乙烯总原料的70%以上。此外考(2) 加大重质原料的改质力度虑到原料市场的变化,乙烯原料有向多样化发展的趋林德公司开发了一种活性和选择性较好的催化势。随着天然气产量的增长，天然气液化产品作为乙剂， 该催化剂可以在一定条件下把减压柴油(VGO)转烯原料的数量也会增加，中东地区将因为更大规模的化成符合要求的蒸汽裂解原料。鲁姆斯公司对轻质阿开发油气田而更多地使用凝析油作为乙烯原料。拉伯原油VGO进行MHC转化。1.2国外乙烯原料现状及其发展趋势(3)追求原料灵活性1.2.1 国外乙烯原料现状日本三菱化学在日本鹿岛的43.5万t/a裂解装2000年以来,随着乙烯产业的迅猛发展,裂解原置中增加了中国煤化二.而使原来只可料研究开发和优化越来越被各大乙烯生产商所普遍采用 价格较贵自!解装置采用TYHCNMH G'2007年8月乙烯裂解原料生产现状.33.多种裂解原料,如重质石脑油、液化石油气等。市场对柴油的需求。(4)合理配置优质原料资源2.2我国乙烯原料存在的主要问题日本出光公司对石脑油和乙烷的共裂解性能进(1)与国内油品市场争夺柴油资源，国内柴油在行了详细的研究，试验研究表明:石脑油和乙烷未来一段时间仍然偏紧，因此，替代乙烯所用柴油馏(86.5%:13.5%)混合原料按毫秒炉工艺裂解,可使分是当前优化和选择乙烯原料的重大课题。乙烯产率增到36.1%,石脑油消耗减少2%,单位投(2)由于我国乙烯原料偏重,影响了装置的经济资减少3%。性。(5)根据市场调节原料结构，实现原料多样化(3)外购石脑油质量得不到保证。国外公司为提高竞争力大多使乙烯装置具有原(4)轻烃比例低,限制了乙烯收率的提高,相应地料的灵活性,例如DOW化学公司的乙烯装置大多是具也 影响到乙烯原料的总用量。有原料灵活性，装置可适应石脑油的用量从30%到(5)没有炼油装置的乙烯厂及华北等地的乙烯60%， 乙烷/丙烷的用量从40%到70%的原料变化情 厂,乙烯原料的供应相当困难,不得不远道运输直接况,由于具有原料的灵活性,该公司在2000年天然气影响乙烯成本。目前,我国乙烯生产几乎全部依靠国价格.上涨的情况下没有受到影响。内炼油厂提供原料，预计未来20年我国炼油能力的增长将无法满足快速发展的乙烯工业对原料的需求，2我国乙烯原料概况乙烯原料供应不足已成为影响我国工业发展的关键问题。2.1我国乙烯原料构成2.3国内与国外存在的差距我国由于石油资源不足，而且原油组分偏重,国与国外的大公司相比，国内的乙烯行业在裂解原内原油轻质油馏分少,适于作乙烯原料的石蜡基原油料开发和应用方面还存在不小的差距,具体体现在:只有大庆等个别油田的原油，资源相对匮乏。表3列(1)裂解炉的原料灵活性较差。大部分裂解炉,尤出了近年来我国乙烯原料构成。其是早期引进的裂解装置，裂解炉只能适用于轻质原表3我国乙烯装置原料构成料，对于日益变重的原料状况，适应性不强，需加紧进原料构成比例%行技术改造。F度乙烯产原料总量乙烯轻柴加氢(2)炼油-化工- -体化工作需进一步加强。 近几量/ktkt 收率%轻烃石脑油油尾油其它年国外-些大公司的炼油厂和化工厂结合紧密,而且.1992 2003.4 6943.0 30.85 10.0 35.70 52.70 1.60 0.00已产生了明显的经济效益，原油乙烯比已降到了9~1996 3036.7 10260.0 29.60 6.94 47.01 38.56 7.46 0.010,而国内大体的原油乙烯比竞高达16.5。国内的炼997 3584.6 11894.1 30.14 5.79 48.62 33.93 9.96 1.7油一化工一体化还有很长的路要走。1998 3772.4 12326.4 30.60 6.51 47.51 30.22 10.87 4.89(3)目前国内尚没有开展在用原料优选技术的研1999 4350.8 14068.9 30.92 6.90 58.16 19.17 8.81 6.9发。一些在用原料完全可以通过膜分离和吸附分离等20000 4697.7 15049.1 31.22 6.07 61.52 12.63 1.91 7.87技术手段进行原料的优选和改质,提纯出优质的乙烯2001 4800.0 15283.8 31.41 6.01 64.26 8.37 13.20 8.16原料和其它化工原料,这一-点国外的一些大公司先行2003 6118.2 19666.4 31.11 9.74 60.06 17.56 9.51 3.12004 6266.4 1997.0 31.34 8.85 62.40 14.68 12.16 1.913关于解决我国乙烯原料问题的思考005 7541.1 24300.7 31.03 9.53 67.14 10.72 1.05 1.56从表3中可以看出目前我国的乙烯原料以石脑(1)乙烯原料要优质化、轻质化和多样化，乙烯原油和轻柴油为主,加氢尾油占一部分,轻烃比例较少。料的来源要多方位多渠道解决。已基本点立足国内、对比2005年与1992年，石脑油用量上升了近积极采取进口 原料比较稳妥。31. 5%,而轻柴油用量下降了42%,加氢尾油增加了(2)合理利用我国石油资源，改善乙烯原料结构。9.4%,使乙烯原料趋向优质化、轻质化,不仅提高了中国煤化工石脑油输送乙烯企业的经济效益,还节省出大量柴油,满足国内给国内。从长远的，可在国外YHCNMH G"化工中间体●34●Chemical Intermediate2007年第8期建厂,主要目的是加工石脑油,柴油、重油可就地销力。目前，我国18套乙烯装置绝大多数处于油化一体售,石脑油运回国内。企业之中,因此强化企业层面的原料优化，为乙烯装(4)从油化结合上挖潜力。我国大型石化企业多置提供优质原料, 是有一定潜力可挖的。是炼厂和乙烯等化工深产装置联合型企业，充分挖掘潜力，使乙烯原料优化和多样化,以轻的替代重的，以4结语优质的替代劣质的，这是当前解决我国乙烯原料不足的可靠办法。目前，世界乙烯工业正在进入新一-轮增长期。我(5)制定乙烯用石脑油的质量标准。并非所有的国 乙烯工业正处于快速发展阶段，预计本世纪头20石脑油都是生产乙烯的优质原料。乙烯生产有其特殊年，我国乙烯需求增长强劲，国内乙烯工业生产能力性,要求原料石脑油中链烷烃特别是正构烷烃的含量将继续大幅度增加，由于国内油气资源的制约，乙烯高、芳烃含量低，以保证较高的乙烯收率和较长的裂工 业的发展长期受原料的制约。乙烯原料的优化对降解炉运转周期，此外，因工艺流程不同对硫含量以及低 乙烯和后续系列石油化工产品的成本,提高石化工-些重金属的含量也有特殊要求。业的经济效益具有重大意义。解决乙烯原料供应短缺(6)乙烯原料的分炉裂解。目前生产实际说明,虽问 题将是发展我国乙烯工业的一.项长期任务。 为提高都是石脑油，其裂解性能却存在较大差异，因此炼油我国 乙烯装置的竞争力，要继续坚持乙烯原料轻质厂如能依据不同原油的特点,适当加以“分贮分炼”，化、优质化,使乙烯原料商品化,加大科技进步力度，进而对不同原油的石脑油予以分住分送,有利于乙烯:加速技术改造进度,适应乙烯原料轻质化、优质化,优生产和芳烃生产选择各自适宜的石脑油的性能,优化化炼油加工流程,为乙烯原料轻质化、优质化创造条操作条件。件。必须综合利用乙烯联产、副产化学品资源，进一步(7)适应原料变化趋势，加速装置技术改造。提高乙烯装置的综合效益。(8)发展新科技为乙烯装置提供优质原料。(9)综合利用乙烯联产和副产化学品。目前国内参考 文献:对丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯利用较好,对其它联[1] 中国投资 咨询网.综合信息, 2006-5.产品或副产品的利用程度还相当低，特别是碳五馏[2] Farry M.0il Gas, 1998, 96(23): 115.分、碳九及以上馏分利用程度低。[3]化工世界.全球乙烯产业的发展特点和趋势.综合信息,(10)强化企业层面的原料优化，挖掘企业内部潜2005-10.硝酸_与第-.次世界大战化学与历史硝酸不仅是工农业生产的重要化工原料，而且也是制造炸药的重要战争物资。最初制造硝酸的方法是普通硝石法，即是硝石与硫酸反应，来制取硝酸的。但是硝石的贮量有限，因此硝酸的产量刀受到限制。早在1913年之前，人们发现德国有发动世界大战的可能,便开始限制德国进口硝石。这样便以为世界会太平无事了。1914年德国终于发动了第一-次世界大战，人们又错误地估计,战争顶多只会打半年,原因是德国的硝酸不足,火药生产受到了限制，由于人们的种种错误分析，使得第一次世界大战蔓延开来,战争打了四个多年头，造成了极大的灾难,夺去了人们无数的生命财产。德国为什么能坚持这么久的战争呢?是什么力量在支持着它呢?这就是化学,德国人早就对合成硝酸进行了研究。1908年,德国化学家哈柏首先在实验室用氢和氮气在600C、200大气压下合成了氨,产率虽只有2%,这也是一项重大的突破。后由布什提高了产率，完成了工业化设计、建立了年产1000吨氨的生产装置、用氨氧化法可生产3000吨，硝酸,利用这些硝酸可制造3500吨烈性炸药TNT.这项工作已在大战前的1913年便完成了。这就揭开了第--次世界大战中的-一个谜。中国煤化工MHCNMHG