解决乙烯原料制约加快乙烯工业发展

当代石油石化Vol. 12 No.9●权威视点●PETROLEUM & PETROCHEMICAL TODAYSep. 2004解决乙烯原料制约加快乙烯工业发展袁晴棠(中国石油化工集团公司,北京100029)摘要:介绍了世界乙烯工业发展趋势,分析了我国乙烯工业发展情况,预测了未来10 ~ 20年国内市场对乙烯及其原料的需求,指出乙烯原料不足是制约我国乙烯工业发展的关键问题,并从优选原油,企业原料优化,区域优化,充分利用进口石脑油、轻烃和凝析油,依靠技术进步等几个方面探讨了解决我国乙烯工业发展所需原料问题的途径。关键词:乙烯工业原料中国经过数十年的发展,我国乙烯工业已取得长足乙烯装置仍然是世界最大的乙烯联合装置。进步,2003年我国乙烯生产能力达565万吨/年,居表1世界最大的 10家乙烯生产公司世界第3位。随着扬巴、赛科、惠州等世界级大型乙公司名称工厂数整个联合体公司股权目/座的生产能力烯项目的兴建以及齐鲁、大庆等乙烯改扩建项目的道化学41 290.985.1投产,我国乙烯原料供需矛盾日益突出。如何遵循埃克森美孚15.1 146.7840.0科学发展观，解决乙烯原料制约问题,保持乙烯工业壳牌843.2631. 8持续、快速发展,应引起石化业界的高度重视。Sabic689.0519. 5等星488.0600.9467.21世界乙烯工业将进入一轮新的增长期雪佛龙菲利浦斯399.3373.81997 - 2003年,世界石化工业经历了历史上最中国石化●350.5350. 5.长的缓慢增长期,因关闭了一些乙烯生产能力,加上阿托菲纳565.3338. 9.“9.11” 事件的影响,使-一些乙烯装置停建或缓建,诺瓦化学353.7296. 52003年世界乙烯生产能力的增长是近20年来最低合计注:为美国(油气杂志>调查数据。按中国石化统计,2003年生6 726.65 291. 3的一-年。200年和2001年,世界乙烯生产能力每产能力为384万吨/年。年净增600万吨/年左右,2002年净增240万吨/年,而2003年世界乙烯生产能力净增只有134万2003年,世界石化市场开始复苏,乙烯装置的吨/年。2004年1月1日世界乙烯生产能力为开工率接近90% ,扭转了持续下降的趋势。2004年-季度,国际乙烯平均价格攀升到764美元/吨，达1. 108亿吨/年,同比增长不到1%。世界乙烯生产能力增长缓慢,但各大乙烯公司到了近9年来的最高价位。种种迹象表明，世界石的实力则继续增长。表1列出了2004年世界最大化工业已走出了利润周期的谷底"。据美国<油气的10家乙烯生产公司的概况。这10家公司的乙烯杂志》建设项目数据库资料统计,2004年世界新增生产能力为6726.6万吨,占世界总生产能力的乙烯生产能力将达到580万吨/年,其中伊朗Marun60.71%。尽管道化学公司关闭了生产能力超过石化公司110万吨/年、巴西RioPolimeros公司的50100万吨/年的2套乙烯装置,但它仍是世界最大的万吨/年、Sabic公司在荷兰Geleen 的45万吨/年新乙烯生产公司。.收稿日期:2004 -08 -11。表2列出了2003年世界最大的10座乙烯联合作者葡介:袁晴棠(1938 -),女,河南南召人,1961年毕业于天中国煤化工-师,现任中国石化集装置,诺瓦化学公司在加拿大阿尔伯特省Joffre 的YHCNMHG当代石油石化2004,12(9)线等新装置将建成投产。朱拜勒联合石化(JUPC,均收率提高了1.7个百分点，综合燃动能耗降低了Sabic拥有)正在建设的100 万吨/年乙烯装置,也将74. 75千克标油/吨乙烯。2003年,中国石化集团公于2004年底建成(2]。这些新装置的建成投产必将司(不含东方乙烯厂)乙烯装置平均燃动能耗降至推动世界乙烯工业进入新-轮增长期。692.84千克标油/吨乙烯,中国石油为754千克标表2 2003年世界最大的10座乙烯联合装置油/吨乙烯。三是管理水平有新的提高,装置开工周万吨/年期普遍延长。茂名石化乙烯已连续运转67个月，公司名称装置地点生产能力达到国际同行业先进水平。初步估算,“5年一修”诺瓦化学公司加拿大Joffe281.2同“2年- -修"相比,可增加直接效益至少4亿元。阿拉伯石化公闭沙特阿拉伯Jubail225.02003年,中国石油乙烯平均加工损失率为0. 57%，埃克森美孚化I公司美国得克萨斯州Baytown215.5同比降低0.26个百分点，降幅达31.3%。四是在雪佛龙菲利浦斯化工公司美国得克萨斯州Sweeny190.5等星化工公司美国得克萨斯州Chanelriew 175.0继续进行现有装置改造的同时,扬巴、赛科、惠州等道化学公司荷兰Teneuzen175.0几座世界级新乙烯装置正在紧张施工,为未来几年延布石化公司钞特阿拉伯延布160.0中国乙烯工业的大幅度增产奠定了坚实基础。关国得克萨斯州Freeport154.02.2 乙烯需求增长强劲台塑(美国)公司美国得克萨斯州Point Comfort 153.0据统计,1990 - 2002年,我国乙烯生产能力年壳牌化学公司美国路易斯安那州Norco150.0均增长12. 2%。齐鲁乙烯改造工程即将竣工,2004据预测",今后两年世界乙烯需求仍会继续增年我国乙烯生产能力将超过600万吨/年。但是,国长,年需求增长率4.8% ,2010年需求量达到1.4亿.内乙烯需求增长更为迅速, 1990 - 2002年,乙烯当吨。亚洲乙烯需求增长将高于世界平均水平,预计量消费量年均增长17. 9%。2002 年,国内乙烯当量年均增长率为7% ,2010 年将新增1 500万吨。需求量达到1 450万吨(包括来进料加工复出口)，同年国内乙烯当量需求满足率仅为37.3%。2003年乙烯当量需求量达到1620方吨,当量需求满足2我国乙烯 工业将持续快速发展率为37.8%。预计2004年,乙烯当量需求可能增2.1生产持续增长近年来,我国乙烯生产能力、产量持续增长。近长到1 780万吨。据预测,在未来10 ~20年,国内乙烯需求增长仍然强劲。5年的生产能力和产量如表3所示。2.2.1 2010 年和2020年我国乙烯需求预测表3我国近5 年乙烯生产能力和产t中国石化集团公司经济技术研究院先采用消费产量/万吨系数法预测乙烯当量需求量,即通过对农业、建筑1999441. 82434. 80业包装业、纺织业等相关行业进行调查,预测乙烯45. 20470.002001475. 0480.67下游产品的需求量,折算出乙烯当量需求量;然后又2002552. 00541. 35采用弹性系数法预测乙烯当量需求量。综合上述22003565. 00611.77种方法预测的结果,以及有关专家的咨询意见,预测出乙烯当量需求量: 2010年为2 500万~2600万过去5年,与世界石化工业缓慢发展的形势不吨,2020年为3 700万~4 100万吨(包括来进料加同,我国乙烯生产能力和生产量持续增长,始终保持工复出口)。良好的发展态势。概括这几年我国乙烯工业的发展2.2.2 2010 年和2020年我国乙烯原料需求预测情况,有如下几个特点'4):- -是完全依靠现有装置在石油炼制工业满足国内运输燃料需求的前提消除“瓶颈”,进行技术改造增加生产能力。5年内下,尽可能多地提供乙烯原料,同时考虑乙烯原料的累计新增生产能力超过120 万吨/年,相当于投产一获取能力,笔者认为,2010年和2020年,我国从国套新的世界级大型乙烯装置。2003年,中国石化生外获取200万吨和500万吨左右的乙烯原料资源的产乙烯398.16万吨,同比增长13.46%;中国石油可能性是有的。为使国内乙烯当量需求满足率相对生产乙烯181.8万吨,同比增长15%。二是经济技合理中国煤化工我国乙烯装置生术指标不断提高。2003年与1999年相比,乙烯平产能n2 000万吨/年,FYHCNMHG2004 ,12(9)袁晴棠.解决乙烯原料制约加快乙烯工业发展分别需要乙烯原料4 340万吨和6 200万吨左右,国23制约我国乙烯工业发展的关键是乙烯原料不足内乙烯当量的满足率分别为55%和53%。多年来,在石化业界的不懈努力下,我国乙烯原乙烯原料主要包括石脑油、轻烃、凝析油等。由料的构成不断改善,逐步向轻质化方向发展。表4于缺乏轻烃资源，因此我国乙烯工业的发展必须走列出了1992-2003年我国乙烯生产原料的构成以石脑油为主要原料的工艺路线。变化。表4我国乙烯生产原料构成原料名称及所占比例,%年份乙烯产量/万吨原料总量/万吨石脑油轻柴油加氢尾油轻烃其他1992200. 34694.335.752.71.6 .10.01996303. 671 026.047. 0138. 567.461997358. 46.1 189.4148.6233. 939.965.791.71998377. 241 232.6447.5130. 2210. 876.514.89434. 801 406.8958. 1619.178.816.277.592000470.001 480. 0062. 8616. 319.62s. 565.092001480. 671 468. 2066. 9212. 1410.285. 364.012002541. 351 725. 5859. 9711. 3712. 775.364. 302003611.771 966.6458. 2711.7115.514.989. 53从表4可看出,2003年石脑油用量占乙烯原料料为主,进入21世纪以来,美国天然气价格剧烈波总量的58. 27% ,居第-位,比1992年提高了22.57动,乙烯装置开工率大幅度下降,使乙烯生产厂蒙受个百分点;轻柴油用量大幅度减少,下降了40.99个损失。日本乙烯原料构成中,石脑油占97% ,国内只百分点，已降到第三位;轻烃用量没有显著变化;加能解决 36% ,其余都要依赖进口，国际石脑油价格的氢尾油用量自2002年超过轻柴油,上升到第二位，攀升直接削弱 了日本石化产品在国际市场上的竞争2003年已占到总量的15. 51%。说明我国乙烯原料力。不断向轻质化、优质化方向发展。从表4还可看出，我国乙烯生产几乎全部依靠国内炼油厂提供原为了保证乙烯产量增长所需要的原料,除使用石脑料。预计未来20年,我国炼油能力的增长将无法满油、加氢尾油、轻柴油外,还进一步 挖掘资源潜力,尽足快速发展的乙烯工业对原料的需求,乙烯原料供量将抽余油蜡下油等(表4中归为“其他" )都用来应不足已 成为影响我国乙烯工业发展的关键问题。做裂解料,2003年这部分原料的用量已经接近总量如何解决我国乙烯原料的有效供应问题，不仅对提的10%。高当前我国乙烯工业的经济效益具有现实意义，而分析国内乙烯原料状况,仍存在- - 些问题:一是且对我国石化工业的有效发展具有重大的战略没有炼油装置的乙烯厂及华北等地的乙烯厂,乙烯意义。原料供应相当困难,不得不远道运输,每吨运费高达200元以上,直接影响乙烯成本;二是外购石脑油质3 解决我国乙烯原料制约问题的途径探讨f5-3)量得不到保证;三是轻烃比例低,限制了乙烯收率的3.1优选原油 品种,从源头优化乙烯原料提高,相应也影响到乙烯原料的总用量。2001 年优选原油品种是从源头优化乙烯原料。选择原2002年、2003年生产每吨乙烯平均使用的原料量,油品种不仅要从炼油考虑,也要从提供乙烯原料考分别为3.05吨、3.19吨和3.21吨。以目前乙烯产虑,既要充分考虑它的轻油收率、柴汽比,还要考虑量水平计,每多消耗0.1吨原料/吨乙烯,一年就要石脑油的收率及石脑油的品质,如BMCI、PONA值多消耗60多万吨乙烯原料。等。但是,由于许多非技术因素的限制,往往造成原随着世界新一轮乙烯生产增长周期的到来,世油的来源非常复杂,尤其是进口原油，问题更为突界乙烯工业对原料的需求进一步增加,而乙烯原料出。2003年,我国进口原油9112万吨，涉及到五大一直受制于国际原油和天然气市场,价格跌宕起伏，洲30多个国家和地区,至于油种则更加复杂。因如何获取价格适宜的乙烯原料是世界石化业界面临此，在进种选择和加工的共同问题。美国乙烯工业以乙烷、丙烷等轻烃原量配置中国煤化工，也要考虑对化CNMHG当代石油石化2004,12(9)工原料数量和质量的影响;既要考虑乙烯生产的需于该地区原油加工能力和二次加工装置仍有一定潜求,也要考虑芳烃生产的需要,争实现综合效益最力,通过区域优化，适当增加原油加工量,发挥现有大化。装置潜力,调整产品结构,在逐年采取措施后,2006为了适应油种多变的情况,从“源头”上进行乙年可以实现化工轻油自给。区域资源优化将产生很烯原料优化，国内还需要建设或进-步完善-批相好的经济效益,仅减少乙烯原料运费一项即可增加应的储运设施,力争做到“分储、分输分炼" ,以确保效益数千万元。适合于生产乙烯的原油能够最大限度地用于生产乙据了解,为做好乙烯原料优化工作,中国石油成烯原料。立了资源优化协调小组,发挥上下游一体化的优势,另一方面,在重视乙烯原料优化工作的同时,也统一组织石脑油等资源的优化工作,实现了东北和不可忽视乙烯原料的多样化。要以市场为导向,遵西北两大地区的资源优化,减少运输费用,降低了原循成本最低、综合效益最佳化的原则,把原料的轻质料成本,取得了明显效果。化、优质化与多样化结合起来。3.4开拓贸易渠道 ,积极利用国外石脑油、轻烃、凝3.2强化企 业层面的原料优化,挖掘企业内部潜力析油资源目前,我国18套乙烯装置绝大多数处于油化一由于我国炼厂提供的石脑油资源不能满足乙烯体化企业之中，因此，强化企业层面的原料优化,为能力快速增长对原料的需求,石化企业应积极创造乙烯装置提供优质原料,是有一定潜力可挖的。条件,开拓贸易渠道,充分利用国外石脑油、轻烃和从2002年开始,中国石化集团公司科技委组织凝析油资源,补充国内乙烯原料的不足。专家组到燕山石化、扬子石化、齐鲁石化、上海石化、从世界范围看,除北美、非洲、中东以轻烃(乙天津石化、广州石化、洛阳石化等企业就乙烯原料优烷 、丙烷、丁烷)作为主要的乙烯原料外,其他地区均化等企业层面的优化进行技术咨询并和企业--道工以石脑油作为主要的乙烯原料,使用比例超过60%。作,取得了良好的效果。中国石化各企业积极进行因此,北美、非洲、中东3个地区可以作为我国进口乙烯原料优化工作,通过流程优化装置优化和操作石 脑油的备选资源地。但从世界贸易走向及平衡来优化,增产石脑油、加氢尾油、加氢焦化汽油和轻烃,分析,石脑油进出口85%以上局限于地区内。遵循统筹配置炼油化工装置的原料,建立了逐级优化的就近供应的原则,综合考虑到运输成本等因素,中东多元化原料结构。乙烯厂对多种原料进行了单炉和应作 为我国进口石脑油的首选资源地。据美国东西混合裂解试验,发挥各种炉型的特点,增加重整抽余方中心预测,中东石脑油产量年均增长率为5. 9%，油、拔头油、炼厂轻烃及其他原料用量,拓宽了乙烯出口量年均增长4. 7% ,需求量年均增长10.6% ,说原料来源。例如,中国石化某炼油化工联合企业,在明中东 自身今后对石脑油的需求还有一定提高。年加工原油720万吨、生产乙烯74万吨的前提下，随着天然气工业的发展,凝析油产量逐年增加，通过企业优化,并再实施- - 些技术措施,就能使该企目前世界凝析油生产能力约为2.6亿吨/年。据预业每年增加自产乙烯原料25万吨,从而减少外购25测 ,2010年生产能力将达4.0亿吨/年。目前,生产万吨石脑油原料,仅减少乙烯原料运费一项即可增能力较高的3个地区分别是中东、非洲和西欧，我国加效益2 500万元以上。中国石油各企业进行一体应重点考虑利用亚太和中东的凝析油资源。虽然凝化企业内部资源优化，调整炼油加工方案,增加化工析油资 源比较丰富,但并不都可以用来作乙烯原料,轻油产量,乙烯原料优化工作成绩显著。只有石蜡基凝析油可用作乙烯原料,石化企业应从3.3开展区域优化 ,挖掘资源互供潜力凝析油种类和品质上作出选择。除了开展企业层面的乙烯原料优化外,还应开此外,有条件的石化企业还可考虑进口轻烃作展区域优化挖潜区域内企业之间互供的资源优势。为乙烯原料的补充，上海石化曾作过有益的尝试,取2004年初,中国石化在企业层面乙烯原料优化的基得了较好的效果。础.上,开展了区域资源优化工作,取得了显著成效。3.5 依靠技术进步,解决乙烯原料短缺问题例如,一个拥有11.75万吨/年乙烯和26万3.5.1 油化一体化的企业 ,要充分发挥加氢裂化装吨/年对二甲苯产量的地区,优化前(2004年)需外置白购化工轻油95.6万吨，乙烯原料问题非常突出。由中国煤化工，业中具有关键性YHCNMHG2004 ,12(9)袁晴棠.解决乙烯原料制约加快乙烯工业发展作用。炼厂通过加氢裂化可最大量生产喷气燃料和生产以丙烯为主的低碳烯烃的更新- -代的技术正在柴油等中间馏分油,柴油质量可达到ULSD标准;生加紧开发中,2020年,期望通过采用重质原料生产低产异构烃含量高的轻石脑油,作为高辛烷值汽油组碳烯烃新技术增产300万吨/年低碳烯烃,以缓解乙分;生产芳潜含量高的重石脑油,作为催化重整原烯原料不足的矛盾。料,生产高辛烷值组分或BTX芳烃;采用一次通过3.6 利用信 息技术提高资源利用率操作方案,可最大量生产尾油。加氢尾油BMCI值利用信息技术可以从两方面着手, -是提高乙低,是生产乙烯的优质原料。烯装置先进控制和优化水平,在使用同样数量原料近年来,国内在加氢裂化技术领域取得了许多的前提下,通过工况的优化,增加乙烯产量。据霍尼新的进展,为增产尾油作乙烯原料创造了条件。如韦尔公司介绍,他们应用先进控制和动态优化技术上海石化150万吨/年高压加氢裂化装置设计尾油使加拿大Petromont乙烯厂的产量超过历史记录的收率为15% ~ 25% ,调整操作后尾油收率可达40%3.7%或平均产量的10%,德国DEA乙烯厂的乙烯以上,2003年实际尾油收率为20. 91% ;150万吨/年和丙烯产量增加3% ,新加坡PCS 1号乙烯装置的乙中压加氢裂化装置设计尾油收率为30% ~ 35%，烯和丙烯产量增加4.5%。二是采用Spyro软件预2003年实际尾油收率为38. 76%。燕山石化130万测裂解收率,应用线性规划PIMS软件选择优化原吨/年中压加氢裂化装置设计尾油收率为65% ,2003料。 根据国外某合资项目的经验,运用Spyro裂解收年实际尾油收率为64. 2%。上述加氢裂化装置为满率预测模型和PIMS软件选择原油,炼厂和乙烯厂一足本企业的乙烯原料供应做出了贡献。因此,凡有体化进行优化比炼油厂与乙烯厂单独优化可增加加氢裂化装置的油化-体化企业,应充分发挥该装25%的毛利。.置的关键作用，在生产高品质石油产品的同时,尽量增产优质尾油,供乙烯作原料。4结语3.5.2采取技术措施, 回收炼厂气中的乙烯和轻烃目前,世界乙烯工业正在进入新一轮增长期。国外- -些乙烯厂采取技术措施,从炼厂千气中我国乙烯工业正处于快速发展阶段,预计本世纪头回收乙烯等资源,作为乙烯装置的补充进料(不经过20 年,我国乙烯需求增长强劲,国内乙烯工业生产能裂解炉,直接进分离系统)。据索罗门咨询公司的统力将继续 大幅度增加,由于国内油气资源的制约,解计,国外不少乙烯装置使用了补充进料,北美乙烯装决乙烯原料供应短缺问题将是发展我国乙烯工业的置补充进料占全部进料的12% ,其他地区为10%，--项长期任务。石化业界必须从战略的高度重视如从而提高了资源的利用率,增加了烯烃产量,降低了何解决乙烯原料的制约问题，只有采取各种有力措乙烯成本。.上海石化采用变压吸附( PSA)技术回收施拓展乙烯原料的来源,挖掘增产乙烯原料的潜力，炼厂气中的乙烯和轻烃,取得了显著效果。我国油才能为我国乙烯工业持续快速发展提供坚实的原料化一体化的乙烯企业应采取有效技术措施，回收利基础。用炼厂气中的乙烯和轻烃资源。3.5.3开发以重质油为 原料的新技术,扩展乙烯原参考文献料来源当前,国外已开发了若干以重质油为原料生产1 Oil& Gas Journal, Mar. 22 ,2004低碳烯烃的新技术,如鲁姆斯公司的SCC工艺、KBR2烃工程(英国) ,2003年10月和美孚公司的Maxofin工艺、UOP公司的PertoFCC3郭新等.乙烯工业,2004,16<(1);1~54章龙江等. 乙烯工业,004,16(1):6~9工艺等。.5袁晴棠. 当代石油石化,2001 ,9(10):5 ~ 10.为解决乙烯原料不足问题，国内在利用重质原6 卢成锹等. 乙娜工.96.8(1);1”料生产低碳烯烃方面已做了大量工作。如重油接触7 王基铭. 石油化工,1999 ,28(5):353 -357裂解制乙烯(HCC)、催化裂解工艺(CPP)等技术已8 何仲文. 化工技术经济,003,21(7);37 -39进行了工业试验,均取得了重要进展。以重质原料(编辑张文长)中国煤化工MYHCNMHG