浅谈中国乙烷裂解制乙烯现状及未来趋势分析

发表于:2017-11-16 来源:南京廖华
关键词: 乙烯

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,是石油化工产业的核心,在国民经济中占有重要地位,其生产规模和水平已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。

2013年,我国乙烯总产能为1787万吨,同比增长7.5%;产量1622.5万吨,同比增长7.1%;净进口量170.4万吨,同比增长19.7%;表观消费量为1792.9万吨,同比增长8.1%。

国内的乙烯消费主要体现在下游衍生物上,其中60%以上用于聚乙烯的生产。在消费量统计上,通常采用当量消费量来评价乙烯的实际需求,2013年,我国乙烯当量消费量约为3510.6万吨,乙烯当量消费自给率约46.2%,还存在较大的供应缺口。

2014年,我国建材、家电、汽车工业快速发展,对聚乙烯、苯乙烯、合成橡胶等乙烯衍生品的需求量仍将保持较快增速,从而带动乙烯市场需求的增加。预计2014年,国内乙烯当量需求量为3725万吨,较2013年增长6.0%。未来几年,我国单体乙烯基本能够实现自给,而当量乙烯消费量缺口仍较大,乙烯工业仍有一定的发展潜力。 目前,中国已成为世界上仅次于美国的第二大乙烯生产国。但值得关注的是,近年来国际油价高企,使得以石脑油为原料的乙烯装置竞争力大幅下降,迫于竞争压力,国内乙烯装置近两年开始限产,而以低廉的乙烷为原料生产乙烯越来越显示出成本优势。

1.乙烷裂解制乙烯的优越性

乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。据CEH报告,乙烷裂解制乙烯的收率高达80.5%,远高于国内传统石脑油制乙烯35%的收率。随着美国、加拿大及中东地区天然气的大规模开采,尤其是美国近几年的页岩气革命,乙烷的供应大幅增加,价格却不断下降,乙烷裂解制乙烯已成为颇具竞争力的工艺路线。世界范围内,乙烷在乙烯的原料占比中由之前的不足10%,增加到2012年的34.8%。世界乙烯原料占比及我国乙烯原料构成见图1、图2。

以2013年5月中石油石脑油报价、美国乙烷报价及亚洲乙烯报价为核算基准,石脑油制乙烯和乙烷制乙烯两种工艺路线的经济性见表1。可见,乙烷制乙烯表现出较好的利润率。

2.工艺路线

乙烷广泛存在于天然气、石油伴生气及石油炼厂气中,价格低廉、资源丰富。目前,乙烷制乙烯工艺路线有多种,已经实现工业化的是乙烷蒸汽裂解技术。该技术发展的核心是裂解炉技术的改进与完善,具有代表性的是美国Lummus公司、S&W公司、德国Linde公司、荷兰KTI公司、及中石化工程建设公司。该技术具有产品单一,并能富产大量氢气的优点,但反应条件苛刻,能耗高。

在研的工艺路线有催化膜反应器脱氢和乙烷氧化脱氢。催化膜反应器脱氢具有较低的反应温度和较高的产品收率,是颇有潜力的发展方向,目前尚处于起步阶段。乙烷氧化脱氢工艺兴起于本世纪70年代,是颇具竞争力和商业化前景的技术路线,该方法具有反应条件温和,装置投资和操作费用低等显著优势。乙烷氧化脱氢制乙烯依据其反应形式不同,可分为气相氧化裂解、催化氧化裂解和毫秒反应。由

于气相氧化裂解在反应活性和产物选择上,与蒸汽裂解反应仍有差距,现在研究的热点是催化氧化裂解和毫秒反应。目前,这些技术路线尚处于实验室研究阶段,距离工业化尚有一段路要走。

3.国内装置较少

目前,乙烷裂解制乙烯装置主要集中在美国(2405.4万吨)、加拿大(504.8万吨)、中东(2751.5万吨)和西欧(1169.3万吨),例如埃克森美孚化学公司(300万吨)、INEOS Americas公司(186万吨)、Sweeny Texas公司(186万吨)等。

据美国《世界炼油商务文摘周刊》报道,美国将新增10个乙烷裂解制乙烯项目,合计产能约1250万吨,大部分预计将在2016年至2018年投产;其中,最近宣布拟建的三套世界级乙烷裂解装置是台塑化学的路易斯安那州120万吨装置、美国Axiall公司在路易斯安那州价值30亿美元的装置及巴西Odebrecht公司在美国西弗吉尼亚州的一项装置建设计划。

据悉,新增产能将为美国石化产业带来巨大变化。2013年,乙烯生产商获得巨大毛利,他们购买低价的页岩乙烷并以石脑油基乙烯的价格出售乙烯,毛利达661美元/吨至1120美元/吨。

国内采用乙烷裂解制乙烯的公司较少,主要集中在燕山石化和青岛炼化。据报道,兰州规划的百万吨乙烷制乙烯项目已获工信部专家评审通过。

4.世界乙烷供应相对不足

世界上乙烷的主要生产国家有美国、加拿大和中东。2012年,各主要国家的乙烷产量及消费量见表2。

由表2可见,2012年世界乙烷供应相对不足,主要乙烷生产国基本以国内消费为主,对外供应量有限,只有中东有112万吨的产量通过管道销往周边国家。

乙烷易挥发和蒸汽压高的特点,使得乙烷无法装载传统油轮运输,而必须进行深冷和对船体进行重新设计,成本高昂。目前,乙烷主要通过管道和陆路输送,海运还是空白。美国95%以上的乙烷通过管道运输,根据美国发展规划,未来将铺设管道,主要销往加拿大和墨西哥。

乙烷的储存需要建造庞大的高压容器,花费较大,美国主要通过天然地下盐穴储存,大大节省成本。

5.未来世界乙烷供需预测

中东是世界上乙烷最便宜的地方,由于自身需求的增加及乙烷产量增长的放缓,中东乙烷对外供应将逐步减少。预计,未来5年,中

东的乙烷需求年均增长率为4.1%,至2017年,乙烷消费量为2491.5万吨,出口量将大幅萎缩(不足70万吨)。

加拿大所有的乙烷都产自天然气加工,由于天然气产量的下降及不断增加的国内需求,未来加拿大将由乙烷出口国变为净进口国,其主要进口对象为美国。预计,未来5年,加拿大乙烷年均需求增长率为5.8%,至2017年需求量为591万吨,需额外进口乙烷151万吨。 美国预计,2012~2017年美国页岩气制乙烷产量年均增长率为24.7%,至2017年页岩气制乙烷产量达到970.6万吨。考虑到天然气制乙烷的增量,预计未来5年美国乙烷产量年均增长率将超过8%,至2017年,总产量将达到3089.9万吨,消费量将达到2760万吨,年均增长率5.6%。届时将有约329.9万吨的乙烷可供出口。 依据美国发展规划,2015年将向欧洲海运出口乙烷。据美国化工周刊报道,2013年1月23日英力士欧洲公司表示,已经与Evergas公司哥本哈根分公司签署了为期15年的航运协议,每天运输约4000吨(7万桶),年运输量150万吨的乙烷进入欧洲。Evergas将建立并经营新的船只,2015年投入服务。同时,美国计划2014年铺设通往加拿大和墨西哥湾的新管道。

由于欧洲及中南美洲不断增长的乙烷需求及高昂的海运成本,2017年前美国乙烷出口至亚洲的可能性几乎为零。

中国2012年,国内75%的乙烯是通过石脑油裂解获得,乙烷制乙烯占总量的0.1%,只有少数几家采用乙烷制乙烯工艺。加上国内油

气资源匮乏,乙烷供应严重不足,2012年国内乙烷消费量不足2.5万吨。未来,国内制备乙烯的原料主要为石脑油和煤化工。

6.中国大规模乙烷制乙烯项目原料供应可行性论证

乙烷具有易挥发、蒸汽压高的特性,无法采用传统油轮运输,必须重新设计专用船只,成本高昂。目前,乙烷几乎完全通过管道和陆路运输,海运尚属空白。欧洲英力士公司与美国Evergas公司签订合作协议,打造专用船只,于2015年海运乙烷至欧洲。

传统乙烷主产地加拿大和中东由于自身需求的增加及乙烷产量的下降,乙烷出口将大幅萎缩,至2017年,加拿大国内乙烷缺口150万吨,中东出口量不足70万吨。

美国由于页岩气的大规模开采,乙烷产量将大幅增加,至2017年,有329.9万吨乙烷可供出口。鉴于欧洲英力士公司与美国Evergas公司签订合作协议,从2015年起,每年有150万吨乙烷供应欧洲,同时加拿大150万吨的乙烷缺口及中南美洲不断增长的乙烷需求量(采用管道运输,大大节约运输成本),至2017年前,美国不会有额外产量运往其它地区。

据推算,2017年世界乙烷出口量约400万吨,其中中国进口量约4万吨,占总量的1%。2017年世界乙烷进出口情况预测见图3、图4。

7.结论

1、乙烷制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等多重优势,是提升乙烯制备竞争力的重要途径,也是欧美、中东、南美等油气资源丰富地区大力发展的方向。

2、乙烷易挥发、高蒸汽压的特点,使得它不能装载传统的油轮运输,必须打造专用船只,时间长,成本高。

3、主要乙烷生产国中东、加拿大由于自身需求的增长及乙烷产量的下降,对外供应量日趋减少,其中加拿大未来3年内将由出口国变为净进口国。

4、页岩气的快速发展,美国将成为最大的乙烷生产国和出口国。由于地理位置及运输成本的限制,未来5年乙烷的主要销往地为加拿大、墨西哥和西欧,销往亚洲的希望渺茫。

5、中国油气资源匮乏,乙烷供应严重不足,短期内大量进口乙烷几无可能。

综上,依据世界乙烷供应现状及未来发展趋势,2017年前,由于乙烷原料供应不足,国内依靠大规模进口乙烷生产乙烯是不可行的。


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